① 塑料模具鋼的合理選擇
隨著塑料製品在工業及日常生活中的應用越來越廣泛,塑料模具工業對模具鋼的需求也越來越大。在塑料成型加工中,模具的質量對產品質量的保證作用是不言而喻的。塑料模具已向精密化、大型化和多腔化的方向發展,對塑料模具鋼的性能的要求越來越高,塑模鋼的性能應根據塑料種類、製品用途、生產批量、尺寸精度和表面質量的要求而定。
影響塑料磨具鋼選擇的因素
塑料模具的零部件分為兩大類:一類為結構件,包括澆注系統、導向件、頂模板、頂出機構、支承件等;另一類為成型件:包括型腔、型芯、嵌鑲件等。其中第一類零件可按機械零件的要求進行強度和結構設計,材料一般選用中低碳素結構鋼、合金鋼和碳工鋼。而成型件由於結構復雜,要求工件的尺寸精度高,表面粗糙度值低,接縫密合性好,對模具材料的力學性能、耐磨性及加工工藝都提出了專業要求。
1.1 模具的主要失效形式
由於模具的工作溫度較高,壓力較大,有的塑料材料易於與模具表面發生磨損和腐蝕作用,有時還會受到脫模帶來的####和碰撞。其主要失效形式有以下三種。
1.1.1 表面磨損
由於塑料中增強樹脂填料,對模具型腔表面產生沖刷、磨損和腐蝕作用,從而影響到模具型腔表面粗糙度值升高,尺寸超差。
1.1.2 變形
模具局部產生塑性變形,導致表面發生凹陷、皺紋、麻點和稜角堆塌等損壞。
1.1.3 斷裂
由模具局部應力集中導致的斷裂現象。
1.2 模具的製造和使用要求
塑料模具對材料在強度和韌度上的要求低於冷作模和熱作模,根據其失效形式和工作要求,其基本性能要求歸納為:
1.2.1 足夠的耐磨性
由於表面磨損是模具的主要失效形式之一,因此模具應當有足夠的硬度,以保證模具的耐磨性,保證模具的壽命。通常需要選擇合適的材料和恰當的熱處理方法來滿足硬度的要求。但當硬度達到一定值時,硬度對耐磨性的提高作用就不明顯。
1.2.2 減少熱處理變形影響
由於注塑零件形狀往往比較復雜,塑料模具在淬硬後很難加工,有時甚至無法加工。為了提高硬度,必須進行熱處理。要採取適當的措施來減低熱處理變形的影響,對於必須在熱處理後進行加工的模具,應選用熱處理變形小的材料。
1.2.3 優良的切削加工性能
塑料模具的製造中切削加工成本常佔大部分,為了延長切削刀具的使用壽命,保證加工表面質量,要求模具材料具有良好的切削加工性,對於預硬性材料,要求淬火後也有好的加工性。
1.2.4 良好的拋光性能和刻蝕性
為獲得高品質的塑料製品,模具內型腔的表面必須進行拋光以減小表面粗糙度值,為了保證模具具有良好的電加工性和鏡面拋光性,花紋圖案刻蝕性,模具鋼應當是材料的純潔度高,組織細微、均勻、緻密,無纖維方向性。
1.2.5 良好的耐腐蝕性能
注塑PVC或加有阻燃劑等添加劑的塑料製品時,會分解出具有腐蝕性的氣體,對模具的表面有一定的化學腐蝕作用,製作這類模具時,應選用具有一定抗腐蝕能力的鋼材。
常用模具鋼的類別及特性
2.1 滲碳鋼
滲碳鋼由於退火後的硬度低、塑性好,可以採用冷擠壓法成型,從而提高工效,減低成本。擠壓復雜型腔時,退火後的硬度小於100HBS;擠淺型腔時,小於160HBS,擠壓成型後,經滲碳、淬火和回火處理,表面硬度為53~62 HRC。達到表面耐磨性高,心部韌性好的要求。08Cr4NiMoV(LJ)是國內開發的冷擠壓成型專用鋼,具有成型性能優良、滲碳層深、熱處理變形小、耐磨性好等優點。其淬火處理的最佳溫度是850℃,回火溫度可視模具工作條件選擇。
2.2 調質型模具鋼
工藝要求是在完成模具機械加工後,再進行調質處理,使模具達到較好的綜合機械性能。一類是45、55等優質碳素鋼,適宜於形狀簡單或精度要求不高、使用壽命不長的模具。可以選用SM45、SM55等塑料模具專用鋼(YB/T094—1997、YB/T107—1997、YB/T129—1997),此鋼材的純凈度好,力學性能穩定。另一類是合金鋼,可以在調質後進行碳氮共滲,進一步提高耐磨性和抗蝕性。其中:40 CrMo有良好的低溫####韌度和低的缺口敏感性,適於製作中型模具。42 CrMo屬於高強度鋼,且有較高的疲勞極限,低溫####韌性好,適於製造要求一定強度和韌性的大、中型塑料模具。38 CrMoA1是典型的滲碳鋼,調質後滲氮處理,表面硬度高(大於850HV)並具有一定的抗蝕性。適用於PVC,PC的塑料模具。此外5 CrNiMo、5 CrMnMo等熱作模具鋼,在塑料模具中主要用於使用溫度較高,耐磨性要求高的模具,如熱固性塑料模。
2.3 預硬性塑料模具專用鋼
可以直接使用已經預硬處理的模塊、扁(下轉第192頁)(上接第91頁)鋼進行加工,避免了加工後再熱處理所造成的各種缺陷,從而提高了模具的製作精度,同時縮短了製作周期。塑料模具鋼的主流品種,可以劃分為一般型和易切削型以及非調質型等幾類。
模具鋼的選用及熱處理
塑料模具的製作成本中,加工和拋光佔到了70%~80%,因此在選用模具材料時,應在保證模具使用性能要求的同時,盡可能地提高其加工工藝性能。其選用方法可按以下方式進行。
(1)根據塑料製品的種類和質量要求選用。
(2)根據塑料件的生產批量選用。在其它影響因素確定時,生產批量越小,對模具的耐磨性和使用壽命要求越低。因此,可選用性能指標低的材料。小批量時,可以選用調質型合結鋼或碳結鋼。中等批量(30~100萬件)時,可以選用P20,5NiSCa,SM2等,大批量時,5NiSCa,PMS等。
(3)根據塑料件的尺寸大小及精度要求選用。對大型高精度的注射模,當塑料件生產批量大時,採用預硬化鋼,以防止熱處理變形。
(4)根據塑料件的復雜程度選用。應充分考慮模具的加工工藝性,盡量選用易切削,熱處理變形小,耐磨性好的材料。
② 塑膠模具鋼質量等級怎麼分配
模具類別以美國SPI-SPE 為標准分下列各類.
一. 101 類模(SPI-SPE 標准1,000,000 啤或以上,長期精密生產模)
1. 需要詳細模具結構圖.
2. 模胚材料硬度最低為 280BN.(DME #2 鋼 / 4140 鋼)
3. 有膠位的內模件鋼材一定要見硬至 48~50HRC.其餘零件如行位,壓鎖,壓條等亦應為
硬體.
4. 頂針板要有導柱.
5. 行位要有硬片.
6. 如有需求的話,上模,下模及行位要有溫度控制.
7. 所有運水道,建議採用無電浸鎳或用420 不銹鋼做模板.這樣可防止生銹及清理垃圾.
8. 需要直身鎖或斜鎖.
二. 102 類模. (不超過1,000,000 啤,大量生產模具.)
1. 需要詳細模具結構圖.
2. 模胚材料硬度最低為 280BHN.(DME #2 鋼 / 4140 鋼)
3. 有膠位的內模件鋼材要見硬至最低 48~52HRC,其餘有用的零件亦應同一處理.
4. 建議採用直身鎖或斜鎖.
5. 下列項目可能或不需要.視乎最終生產數量而定.建議報價時如採用下列項目要檢查
清楚是否需要:
A. 頂針板導柱.
B. 行位硬片.
C. 電鍍運水孔.
D. 電鍍模腔.
三. 103 類模(少於500,000 啤,中量生產模.)
1. 需要詳細模具結構圖.
2. 模胚材料硬度最小為 165BHN. (DME #1 鋼 / 1040 鋼)
3. 內模鋼材為 P20(28~32HRC)或高硬度(36~38HRC).
4. 其餘要求視乎需要而定.
四. 104 類模(少於100,000 啤,少量生產模)
1. 需要模具結構圖.
2. 模胚材料 P20(28~32HRC)可用軟鋼或鋁.(1040 鋼)
3. 內模件可用鋁,軟鋼或其它認可金屬.
4. 其餘要求視乎需要而定.
五. 105 類模. (少於500 啤,首辦模或試驗模)
1. 可用鋁鑄鐵或環氧樹脂或任何材料只要有足夠強度可生產最少測試數量便可
③ 塑膠模具鋼的鋼種如何選擇
通常接冷作模具的使用條件,可以將鋼種選擇分為以下四種情況:
(1)尺寸小、形狀簡單、輕負荷的冷作模具。例如.小沖頭,剪落鋼板的剪刀等可選用T7A、T8A、T10A、T12A等碳素工具鋼製造。這類鋼的優點是;可加工性好、價格便宜、來源容易。但其缺點是:淬透性低、耐磨性差、淬火變形大。因此,只適於製造一些尺寸小、形狀簡單、輕負荷的工具以及要求硬化層不深並保持高韌性的冷像模等。
(2)尺寸大、形狀復雜、輕負荷的冷作模具。常用的鋼種有9SiCr、CrWMn、GCr15及9Mn2V等低合金刃具鋼。這些鋼在油中的淬透直徑大體上可達40mm以上。其中9Mn2V鋼是我國發展的一種不含Cr的冷作模具用鋼.可代替或部分代替含Cr的鋼。
9Mn2V鋼的碳化物不均勻性和淬火開裂傾向性比CrWMn鋼小、脫碳傾向性比9SiCr鋼小,而淬透性比碳素工具鋼大.其價格只比後者高約30%因此是一個值得推廣使用的鋼種。
但9Mn2V鋼也存在一些缺點如沖擊韌性不高,在生產使用中發現有碎裂現象.另外回火穩定性較差,回火溫度一般不超過180℃在200℃回火時抗彎強度及韌性開始出現低值。
9Mn2V鋼可在硝鹽、熱油等冷卻能力較為緩和的淬火介質中淬火。對於一些變形要求嚴格而硬度要求又不很高的模具,可採用奧氏體等溫淬火。
3)尺寸大、形狀復雜重負荷的冷作模具。須採用中合金或高合金鋼.如Cr12Mo、Crl2MoV、Cr6WVCr4W2MoV等,另外也有選用高速鋼的。
用高速鋼做冷作模具的傾向巴日趨增大、但應指出,此時已不再是利用高速鋼所特有的紅硬性長處.而用它的高淬透性和高耐磨性。為此.在熱處理工藝上也應有所區別。
選用高速鋼做冷模具時.應採用低溫淬火.以提高韌性。例如W18Cr4V鋼做刃具時常用的淬火溫度為1280-1290℃。而做冷作模具時,則應採用1190℃的低溫淬火。又如W6Mo5Cr4V2鋼.採用低溫淬火後可使壽命大大提高、特別是顯著減少了折損率。
〔4)受沖擊負荷且刀間單薄的冷作模具。如上所述.前三類冷作模具用鋼的使用性能要求均以高耐磨性為主為此均採用高碳過共析鋼乃至榮氏體鋼。而對有的冷作模具加切邊樓、沖裁模等.其對口單薄.使用時又受沖擊負荷作用則應以要求高的沖擊韌性為主。為了解決這一矛盾.可採取以下措施.①降低合碳量.採用亞共折鋼.以避免由於一次及二次碳化物而引起鋼的韌性下降;②加入Si.、Cr等合金元素.以提高鋼的回火穩定性和回火溫度(240一270℃回火)這樣有利於充分消除淬火應力使嘰提高.而又不致降低硬度;②加入W等形成難熔碳化物的元素以細化晶粒、提高韌性。常用的高韌性冷作模具用鋼有6SiCr、4CrW2Si;、5CrW2Si等。
④ 熱作模具鋼如何選材,並舉例說明
熱作模具包括錘鍛模、熱擠壓模和壓鑄模三類。如前所述.熱作模具工作條件的主要特點是與熱態金屬相接觸、這是與冷作模具工作條件的主要區別。因此會帶來以下兩方面的問題:
(l)模腔表層金屬受熱。通常錘鍛模工作時.其模腔表面溫度可達300~400℃以上熱擠壓模可達500一800℃以上;壓鑄模模腔溫度與壓鑄材料種類及澆注溫度有關。如壓鑄黑色金屬時模腔溫度可達1000℃以上。這樣高的使用溫度會使模腔表面硬度和強度顯著降低,在使用中易發生打垛。為此.對熱模具鋼的基本使用性能要求是熱塑變抗力高,包括高溫硬度和高溫強度、高的熱塑變抗力,實際上反映了鋼的高回火穩定性。由此便可以找到熱模具鋼合金化的第一種途徑,即加入Cr、W、Si.等合金元素可以提高鋼的回火穩定性。
(2)模腔表層金屬產生熱疲勞(龜裂)。熱模的工作特點是具有間歇性.每次使熱態金屬成形後都要用水、油、空氣等介質冷卻模腔的表面。因此.熱模的工作狀態是反復受熱和冷卻,從而使模腔表層金屬產生反復的熱脹冷縮,即反復承受拉壓應力作用.其結果引起模腔表面出現龜裂,稱為熱疲勞現象,由此,對熱模具鋼提出了第二個基本使用性能要求.即具有高的熱疲勞抗力。一般說來,影響鋼的熱疲勞抗力的因素主要有:
①鋼的導熱性。鋼的導熱性高,可使模具表層金屬受熱程度降低,從而減小鋼的熱疲勞傾向性。一般認為鋼的導熱性與合碳量有關,含碳量高時導熱性低,所以熱作模具鋼不宜採用高碳鋼。在生產中通常採用中碳鋼(C0.3%5~0.6%)合碳量過低.會導致鋼的硬度和強度下降.也是不利的。 ②鋼的臨界點影響。通常鋼的臨界點(Acl)越高.鋼的熱疲勞傾向性越低。因此.一般通過加入合金元素Cr、W、Si、引來提高鋼的臨界點。從而提高鋼的熱疲勞抗力。
2.常用熱作模具用鋼
(1)鍛壓模用鋼。一般說來,錘鍛模用鋼有兩個問題比較突出一是工作時受沖擊負荷作用.故對鋼的力學性能要求較高,特別是對塑變抗力及韌性要求較高;二是鍛壓模的截面尺寸較大(<400mm)故對鋼的淬透性要求較高,以保證整個模具組織和性能均勻。
常用鍛壓樓用鋼有5CrNiMo、5CrMnMo、5CrNiW、5CrNiTi及5CrMnMoSiV等。不同類型的錘眼模應選用不同的材料。對特大型或大型的鍛壓模以5CrNiMo為好.也可採用5CrNiTi、5CrNiW或5CrMnMoSi等。對中小型的鍛壓模通常選用5CrMnMO鋼。
(2)熱擠壓模用鋼,熱擠壓模的工作特點是載入速度較慢,因此,模腔受熱溫度較高,通常可達500一800℃。對這類鋼的使用性能要求應以高的高溫強度(即高的回火穩定性)和高的耐熱疲勞性能為主。對ak及淬透性的要求可適當放低。一般的熱擠壓模尺寸較小,常小於 70~90 mm。常用的熱擠壓模有4CrW2Si、3Cr2W8V及5%Cr型等熱作模具鋼。其中4CrW2Si.既可做冷作模具鋼,又可做熱作模具鋼.由於用途不同,可採用不同熱處理方法。作冷模時採用較低的淬火溫度(870—900℃)及低溫或中溫回火處理;作熱模時則採用較高的淬火溫度(一般為950一1000℃)及高溫回火處理。
(3)壓鑄模用鋼。從總體上看,壓鑄模用鋼的使用性能要求與熱擠壓模用鋼相近,即以要求高的回火穩定性與高的熱疲勞抗力為主。所以通常所選用的鋼種大體上與熱擠壓模用鋼相同。如常採用4CrW2Si.和3Cr2W8V等鋼。但又有所不同如對熔點較低Zn合金壓鑄模。可選用40Cr、30CrMnSi及40CrMo等;對Al和Mg合金壓鑄模,可選用4CrW2Si、4Cr5MoSiV 等對Cu合金壓鑄模.多採用3Cr2W8V鋼。
近年來.隨著黑色金屬壓鑄工藝的應用,多採用高熔點的鋁合金和鎳合金。或者對3Cr2W8V鋼進行Cr-Al-SI三元共滲,用以製造黑色金屬壓鑄模。國內外已經採用高強度的銅合金作壓鑄模材料QRO90及特種壓鑄模合金鋼SKD11、H13、HD、GR、Y10等等。隨著對新型模具材料的選用,熱處理人將實現新的挑戰和跨越。
⑤ 好的模具鋼屬於哪幾種
模具鋼材主要分為:冷作模具鋼、熱作模具鋼、塑料模具鋼、碳素結構鋼,還有一些進口模具鋼:譬如說日本大同,日立,瑞典,撫順,一勝百等等,
按材料分最好的主要有:DC53 ,SKD11 ,SLD , 2379. .8407 ,NAK80 , D2 . SKH-9. DAC , DAC55 , H13 , S136 , S136H 718 ,718H 等等材料!
冷作模具鋼材包括冷沖模、拉絲模、拉延模、壓印模、搓絲模、滾絲板、冷鐓模和冷擠壓模等。冷作模具有鋼,按其所製造具的工作條件,應具有高的硬度、強度、耐磨性、足夠的韌性,以及高的淬透性、淬硬性和其他工藝性能。用於這類用途的合金工具用鋼一般屬於高碳合金鋼,碳質量分數在0.80%以上,鉻是這類鋼的重要合金元素,其質量分數通常不大於5%。但對於一些耐磨性要求很高,淬火後變形很小模具用鋼,最高鉻質量分數可達13%,並且為了形成大量碳化物,鋼中碳質量分數也很高,最高可達2.0%~2.3%。冷作模具鋼的碳含量較高,其組織大部分屬於過共析鋼或萊氏體鋼。常用的鋼類有高碳低合金鋼、高碳高鉻鋼、鉻鉬鋼、中碳鉻鎢釧鋼等。
熱作模具鋼材分為錘鍛、模鍛、擠壓和壓鑄幾種主要類型,包括熱鍛模、壓力機鍛模、沖壓模、熱擠壓模和金屬壓鑄模等。熱變形模具在工作中除要承受巨大的機械應力外,還要承受反復受熱和冷卻的做用,而引起很大的熱應力。熱作模具鋼除應具有高的硬度、強度、紅硬性、耐磨性和韌性外,還應具有良好的高溫強度、熱疲勞穩定性、導熱性和耐蝕性,此外還要求具有較高的淬透性,以保證整個截面具有一致的力學性能。對於壓鑄模用鋼,還應具有表面層經反復受熱和冷卻不產生裂紋,以及經受液態金屬流的沖擊和侵蝕的性能。這類鋼一般屬於中碳合金鋼,碳質量分數在0.30%~0.60%,屬於亞共析鋼,也有一部分鋼由於加入較多的合金元素(如鎢、鉬、釩等)而成為共析或過共析鋼。常用的鋼類有鉻錳鋼、鉻鎳鋼、鉻鎢鋼等。
塑料模具包括熱塑性塑料模具和熱固性塑料模具。塑料模具用鋼要求具有一定的強度、硬度、耐磨性、熱穩定性和耐蝕性等性能。此外,還要求具有良好的工藝性,如熱處理變小、加工性能好、耐蝕性好、研磨和拋光性能好、補焊性能好、粗糙度高、導熱性好和工作條件尺寸和形狀穩定等。一般情況下,注射成形或擠壓成形模具可選用熱作模具鋼;熱固性成形和要求高耐磨、高強度的模具可選用冷作模具鋼。
塑膠模具鋼
模具鋼材可加工性
——熱加工性能,指熱塑性、加工溫度范圍等;
熱作模具用鋼
——冷加工性能,指切削、磨削、拋光、冷拔等加工性能。
冷作模具鋼大多屬於過共析鋼和萊氏體鋼,熱加工和冷加工性能都不太好,因此必須嚴格控制熱加工和冷加工的工藝參數,以避免產生缺陷和廢品。另一方面,通過提高鋼的純凈度,減少有害雜質的含量,改善鋼的組織狀態,以改善鋼的熱加工和冷加工性能,從而降低模具的生產成本。
為改善模具鋼的冷加工性能,自20世紀30年代開始,研究向模具鋼中加入S、Pb、Ca、Te等易切削加工元素或導致模具鋼中碳的石墨化的元素,發展了各種易切削模具鋼,以進一步改善其切削性能和磨削性能,減少刀具磨料消耗、降低成本。
模具鋼材淬透性和淬硬性
淬透性主要取決於鋼的化學成分和淬火前的原始組織狀態;淬硬性則主要取決於鋼中的含碳量。對於大部分的冷作模具鋼,淬硬性往往是主要的考慮因素之一。對於熱作模具鋼和塑料模具鋼,一般模具尺寸較大,尤其是製造大型模具,其淬透性更為重要。另外,對於形狀復雜容易產生熱處理變形的各種模具,為了減少淬火變形,往往盡可能採用冷卻能力較弱的淬火介質,如空冷、油冷或鹽浴冷卻,為了得到要求的硬度和淬硬層深度,就需要採用淬透性較好的模具鋼。
模具鋼材淬火溫度和熱處理變形
為了便於生產,要求模具鋼淬火溫度范圍盡可能放寬一些,特別是當模具採用火焰加熱局部淬火時,由於難於准確地測量和控制溫度,就要求模具鋼有更寬的淬火溫度范圍。
模具在熱處理時,尤其是在淬火過程中,要產生體積變化、形狀翹曲、畸變等,為保證模具質量,要求模具鋼的熱處理變形小,特別是對於形狀復雜的精密模具,淬火後難以修整,對於熱處理變形程度的要求更為苛刻,應該選用微變形模具鋼製造。
氧化、脫碳敏感性
模具在加熱過程中,如果發生氧化、脫碳現象,就會使其硬度、耐磨性、使用性能和使用壽命降低;因此,要求模具鋼的氧化、脫碳敏感性好。對於含鉬量較高的模具鋼,由於氧化、脫碳敏感性強,需採用特種熱處理,如真空熱處理、可控氣氛熱處理、鹽浴熱處理等。
模具鋼材其他因素
在選擇模具鋼時,除了必須考慮使用性能和工藝性能之外,還必須考慮模具鋼的通用性和鋼材的價格。模具鋼一般用量不大,為了便於備料,應盡可能地考慮鋼的通用性,盡量利用大量生產的通用型模具鋼,以便於采購、備料和材料管理。另外還必須從經濟上進行綜合分析,考慮模具的製造費用、工件的生產批量和分攤到每一個工件上的模具費用。從技術、經濟方面全面分析,以最終選定合理的模具材料。
模具鋼材性能要求
1. 強度性能
(1)硬度硬度是模具鋼的主要技術指標,模具在高應力的作用下欲保持其形狀尺寸不變,必須具有足夠高的硬度。冷作模具鋼在室溫條件下一般硬度保持在HRC60左右,熱作模具鋼根據其工作條件,一般要求保持在HRC40~55范圍。對於同一鋼種而言,在一定的硬度值范圍內,硬度與變形抗力成正比;但具有同一硬度值而成分及組織不同的鋼種之間,其塑性變形抗力可能有明顯的差別。
(2)紅硬性 在高溫狀態下工作的熱作模具,要求保持其組織和性能的穩定,從而保持足夠高的硬度,這種性能稱為紅硬性。碳素工具鋼、低合金工具鋼通常能在180~250℃的溫度范圍內保持這種性能,鉻鉬熱作模具鋼一般在550~600℃的溫度范圍內保持這種性能。鋼的紅硬性主要取決於鋼的化學成分和熱處理工藝。
(3)抗壓屈服強度和抗壓彎曲強度 模具在使用過程中經常受到強度較高的壓力和彎曲的作用,因此要求模具材料應具有一定的抗壓強度和抗彎強度。在很多情況下,進行抗壓試驗和抗彎試驗的條件接近於模具的實際工作條件(例如,所測得的模具鋼的抗壓屈服強度與沖頭工作時所表現出來的變形抗力較為吻合)。抗彎試驗的另一個優點是應變數的絕對值大,能較靈敏地反映出不同鋼種之間以及在不同熱處理和組織狀態下變形抗力的差別。
2. 韌性
在工作過程中,模具承受著沖擊載荷,為了減少在使用過程中的折斷、崩刃等形式的損壞,要求模具鋼具有一定的韌性。
模具鋼的化學成分,晶粒度,純凈度,碳化物和夾雜物等的數量、形貌、尺寸大小及分布情況,以及模具鋼的熱處理制度和熱處理後得到的金相組織等因素都對鋼的韌性帶來很大的影響。特別是鋼的純凈度和熱加工變形情況對於其橫向韌性的影響更為明顯。鋼的韌性、強度和耐磨性往往是相互矛盾的。因此,要合理地選擇鋼的化學成分並且採用合理的精煉、熱加工和熱處理工藝,以使模具材料的耐磨性、強度和韌性達到最佳的配合。
沖擊韌性系表特徵材料在一次沖擊過程中試樣在整個斷裂過程中吸收的總能量。但是很多工具是在不同工作條件下疲勞斷裂的,因此,常規的沖擊韌性不能全面地反映模具鋼的斷裂性能。小能量多次沖擊斷裂功或多次斷裂壽命和疲勞壽命等試驗技術正在被採用。
3. 耐磨性
決定模具使用壽命最重要的因素往往是模具材料的耐磨性。模具在工作中承受相當大的壓應力和摩擦力,要求模具能夠在強烈摩擦下仍保持其尺寸精度。模具的磨損主要是機械磨損、氧化磨損和熔融磨損三種類型。為了改善模具鋼的耐磨性,就要既保持模具鋼具有高的硬度,又要保證鋼中碳化物或其他硬化相的組成、形貌和分布比較合理。對於重載、高速磨損條件下服役的模具,要求模具鋼表面能形成薄而緻密粘附性好的氧化膜,保持潤滑作用,減少模具和工件之間產生粘咬、焊合等熔融磨損,又能減少模具表面進行氧化造成氧化磨損。所以模具的工作條件對鋼的磨損有較大的影響。
耐磨性可用模擬的試驗方法,測出相對的耐磨指數,作為表徵不同化學成分及組織狀態下的耐磨性水平的參數。以呈現規定毛刺高度前的壽命,反映各種鋼種的耐磨水平;試驗是以Cr12MoV鋼為基準進行對比。
4. 抗熱疲勞能力
熱作模具鋼在服役條件下除了承受載荷的周期性變化之外,還受到高溫及周期性的急冷急熱的作用,因此,評價熱作模具鋼的斷裂抗力應重視材料的熱機械疲勞斷裂性能。熱機械疲勞是一種綜合性能的指標,它包括熱疲勞性能、機械疲勞裂紋擴展速率和斷裂韌性三個方面。
熱疲勞性能反映材料在熱疲勞裂紋萌生之前的工作壽命,抗熱疲勞性能高的材料,萌生熱疲勞裂紋的熱循環次數較多;機械疲勞裂紋擴展速率反映材料在熱疲勞裂紋萌生之後,在鍛壓力的作用下裂紋向內部擴展時,每一應力循環的擴展量;斷裂韌性反映材料對已存在的裂紋發生失穩擴展的抗力。斷裂韌性高的材料,其中的裂紋如要發生失穩擴展,必須在裂紋尖端具有足夠高的應力強度因子,也就是必須有較大的裂紋長度。在應力恆定的前提下,在一種模具中已經存在一條疲勞裂紋,如果模具材料的斷裂韌性值較高,則裂紋必須擴展得更深,才能發生失穩擴展。
也就是說,抗熱疲勞性能決定了疲勞裂紋萌生前的那部分壽命;而裂紋擴展速率和斷裂韌性,可以決定當裂紋萌生後發生亞臨界擴展的那部分壽命。因此,熱作模具如要獲得高的壽命,模具材料應具備高的抗熱疲勞性能、低的裂紋擴展速率和高的斷裂韌性值。
抗熱疲勞性能的指標可以用萌生熱疲勞裂紋的熱循環數,也可以用經過一定的熱循環後所出現的疲勞裂紋的條數及平均的深度或長度來衡量。
5. 咬合抗力
咬合抗力實際就是發生「冷焊」時的抵抗力。該性能對於模具材料較為重要。試驗時通常在干摩擦條件下,把被試驗的工具鋼試樣與具有咬合傾向的材料(如奧氏體鋼)進行恆速對偶摩擦運動,以一定的速度逐漸增大載荷,此時,轉矩也相應增大,該載荷稱為「咬合臨界載荷」,臨界載荷愈高,標志著咬合抗力愈強。
⑥ 常用塑膠模具鋼材有哪幾種性能是什麼樣
塑膠模具常用鋼材介紹(一)C45W中炭鋼 美國標准編號:AISI1050~;日本標准編號:S50C~S55C德國標准編號:1.1730。中炭鋼或45#鋼香港稱為王牌鋼,此鋼材的硬度為:HB170~HB220,價格便宜,加工容易,在模具上用作模架,頂柱,及一些不重要的零件上,市場上一般標准模架是採用此種鋼材。
(二)40CrMnMo7預硬塑膠模具鋼 美國、日本、新加坡、香港、中國標准編號:AISIP20,德國及有些歐洲國家編號:DIN:1.2311、1.2378、1.2312。此種鋼是預硬鋼,一般不適宜熱處理,但是可以氮化處理,此鋼種的硬度差距也很大,由280HRC~400視乎那間鋼廠的標准,由於已作預硬處理,機械切削也不太困難,所以很合適做一些中下價模具的鑲件,有些生產大批量的模具模架也採用此鋼材(有些客戶指定要用此鋼作模架),好處是硬度比中炭鋼高,變形也比中炭鋼穩定,P20此種鋼由於在塑膠模具被廣泛採用,所以品牌也很多,其中在華南地區較為普遍的品牌有:ASSAB一勝百牌,瑞典產的有兩種不同硬度,718SHB290~HB330(330~340HRC)、718HHB330~HB370(340~380HRC)。大同鋼廠,日本產:NAK80(硬度400HRC+20)及NAK55(硬度400HRC+20)兩種,一般情況下,NAK80做定模鑲件,NAK55做動模鑲件,要留意NAK55不能直接做EDM皮紋,據鋼材代理解釋是含硫的關系,所以EDM後留有條紋的;德勝鋼廠THYSSEN,德國產,有好幾種編號:GS-711(硬度340~360HRC)、 GS738(硬度320~350HRC)、GS808VAR(硬度380~420HRC)、GS318(硬度290~330HRC)、GS312(硬度290~330HRC),GS312含硫不能做EDM紋,在歐洲做模架較為普遍,GS312的Code為40CrMNMoS8,百祿(BOHLER)奧國產,編號有:M261(380~420HRC)、M238(360~420HRC)、M202(290~330HRC), M202不能做EDM紋,也是含硫,尚有其他品牌,不能盡錄。
(三)X40CrMoV51熱作鋼 美國、中國、香港、新加坡、標准編號:AISIH13,DIN:(歐洲)1.2344;日本SKD61,此種鋼材出廠硬度是:HB185~HB230須熱處理。
⑦ 如何選擇塑料模具鋼
看塑料產品批量大小,塑件質量要求,客戶對模具價格的接受程度!
⑧ 如何分辨模具鋼的優劣
偽劣鋼材易出現折疊。折疊是鋼材表面形成的各種折線,這種缺陷往往貫穿整個產品的縱向。產生折疊的原因是由於偽劣廠家追求高效率,來源:模具技術大全網壓下量偏大,產生耳子,下一道軋制時就產生折疊,折疊的產品折彎後就會開裂,鋼材的強度大下降。偽劣鋼材外表經常有麻面現象。來源:模具技術大全網麻面是由於軋槽磨損嚴重引起鋼材表面不規則的凹凸不平的缺陷。由於偽劣鋼材廠家要追求利潤,經常出現軋槽軋制最超標。偽劣鋼材表面易產生結疤。原因有兩點:偽劣鋼材材質不均勻,雜質多。偽劣材廠家導衛設備簡陋,容易粘鋼,這些雜質咬人軋輥後易產生結疤。偽劣材表面易產生裂紋,原因是它的坯料是土坯,土坯氣孔多,土坯在冷卻的過程中由於受到熱應力的作用,產生裂痕,經過軋制後就有裂紋。