⑴ 模具材料介绍
我国目前用于塑料模具的钢种,可按钢材特性和使用时的热处理状态分类:
1、渗碳型:20,20Cr,20Mn,12CrNi3A,20CrNiMo
2、预硬:Cr2Mo,Y20CrNi3AlMnMo(SM2),5NiSCa,Y55CrNiMnMoV(SM1),4Cr5MoSiVS,8Cr2Mn-WMoVS(8CrMn)
3、调质型:45,50,55,40Cr,40Mn,50Mn,S48C,4Cr5MoSiV,38CrMoAlA
4、耐蚀型:3Cr13,2Cr13,Cr16Ni4Cu3Nb(PCR),1Cr18Ni9,3Cr17Mo,0Cr17Ni4Cu4Nb(74PH)
5、淬硬型:T7A,T8A,T10A,5CrNiMo,9SiCr,9CrWMn,GCr15,3Cr2W8V,Cr12MoV,45Cr2NiMoVSi,6CrNiSiMnMoV(GD)
6、时效硬化型:18Ni140级18Ni170级,,18Ni210级,10Ni3MnCuAl(PMS),18Ni9Co,06Ni16MoVTiAl,25CrNi3MoAl
一、渗碳型塑料模具用钢
渗碳型塑料模具用钢主要用于冷挤压成形的塑料模。为了便于冷挤压成形,这类钢在退 火态须有高的塑性和低的变形抗力,因此,对这类钢要求有低的或超低的含碳量,为了提高模具的耐磨性,这类钢在冷挤压成形后一般都进行渗碳和淬回火处理,表面硬度可达58~62HRC。 此类钢国外有专用钢种,如瑞典的8416、美国的P2和P4等。国内常采用工业纯铁(如DT1和DT2)、20、20Cr、12CrNi3A和12Cr2Ni4A钢,以及国内最新研制的冷成形专用钢 0Cr4NiMoV(LJ)。
二、淬硬型塑料模具用钢
(一)常用钢种及热处理
常用的淬硬型 塑料模具钢 有: 碳素工具钢 (如T7A、T8A)、低合金冷作模具钢(如9SiCr、9Mn2V、CrWMn、GCr15、7CrSiMnMoV钢)、Cr12型钢(如Cr12MoV钢)、高速钢(如W6Mo5Cr4V2钢)、基体钢和某些 热作模具钢 等。这些钢的最终热处理一般是淬火和低温回火(少数采用中温回火或高温回火),热处理后的硬度通常在45~50HRC以上。
(二)实际应用
碳素工具钢 仅适于制造尺寸不大,受力较小,形状简单以及变形要求不高的塑料模低合金冷作模具钢主要用于制造尺寸较大、形状较复杂和精度较高的塑料模Cr12型钢适于制造要求高耐磨性的大型、复杂和精密的塑料模W6Mo5Cr4V2钢适于制造要求强度高和耐磨性好的塑料模 热作模具钢 适合于制造有较高强韧性和一定耐磨性的塑料模。
另外,GD钢也是近年新推广使用的一种淬硬型 塑料模具钢 。由于该钢强韧性高、淬透性和耐磨性好,淬火变形小,价格低,用此钢取代Cr12MoV钢或基体钢制造大型、高耐磨、高精度塑料模,不仅降低了成本,而且提高了模具的使用寿命。
三、预硬型塑料模具用钢
所谓预硬钢就是供应时已预先进行了热处理,并使之达到模具使用态硬度。这类钢的特点是在硬度30~40HRC的状态下可以直接进行成形车削、钻孔、铣削、雕刻、精锉等项加工,精加工后可直接交付使用,这就完全避免了热处理变形的影响,从而保证了模具的制造精度。
我国近年研制的预硬化型塑料模具钢,大多数是以中碳钢为基础,加入适量的铬、锰、镍、钼、钒等合金元素制成。为了解决在较高硬度下切削加工难度大的问题,通过向钢中加入硫、钙、铅、硒等元素,以改善切削加工性能,从而制得易切削预硬化钢。有些预硬化钢可以在模具加工成形后进行渗氮处理,在不降低基体使用硬度的前提下使模具的表面硬度和耐磨性显著提高。
四、时效硬化型塑料模具钢
此类钢的共同特点是含碳量低、合金度较高,经高温淬火(固溶处理)后,钢处于软化状态,组织为单一的过饱和固溶体。但是将此固溶体进行时效处理,即加热到某一较低温度并保温一段时间后,固溶体中就会析出细小弥散的金属化合物,从而造成钢的强化和硬化。并且,这一强化过程引起的尺寸、形状变化极小。因此,采用此类钢制造塑料模具时,可在固溶处理后进行模具的机械成形加工,然后通过时效处理,使模具获得使用状态的强度和硬度,这就有效地保证了模具最终尺寸和形状的精度。
此外,此类钢往往采用真空冶炼或电渣重熔,钢的纯净度高,所以镜面抛光性能和光蚀性能良好。这一类钢还可以通过镀铬、渗氮、离子束增强沉积等表面处理方法来提高耐磨性和耐蚀性。
五、耐蚀塑料模具钢PCR
0Cr16Ni4Cu3Nb(PCR)钢属析出硬化 不锈钢 ,硬度为32~35HRC时可进行切削加工。该钢再经460~480℃时效处理后,可获得较好的综合力学性能。
六、其它塑料模具材料
(一)铜合金
用于塑料模材料的铜合金主要是铍青铜,如ZCuBe2、ZCuBe2.4等。一般采用铸造方法制模,不仅成本低,周期短,而且还可制出形状复杂的模具。铍青铜可通过固溶—时效强化,固溶后合金处于软化状态,塑性较好,便于机械加工。经时效处理后,合金的抗拉强度可达1100~1300MPa,硬度可达40~42HRC。铍青铜适用于制造吹塑模、注射模等,以及一些高导热性、高强度和高耐腐蚀性的塑料模。利用铍青铜铸造模具可以复制木纹和皮革纹,可以用样品复制人像或玩具等不规则的成型面。
(二) 铝合金
铝合金 的密度小,熔点低,加工性能和导热性都优于钢,其中铸造铝硅合金还具有优良的铸造性能,因此在有些场合可选用铸造铝合金来制造塑料模具,以缩短制模周期,降低制模成本。常用的铸造铝合金牌号有ZL101等,它适于制造要求高导热率,形状复杂和制造周期短的塑料模具。形变铝合金Lcq也是用于塑料模制造的铝合金之一,由于它的强度比ZL101高,可制作要求强度较高且有良好导热性的塑料模。
(三)锌合金
用于制作塑料模具的锌合金大多为Zn-4Al-3Cu共晶型合金,
⑵ 塑料产品收缩率计算公式
塑料收缩率和模具尺寸
收缩率及其影响因素
热塑性塑料的特性是在加热後膨胀,冷却後收缩,当然加压以後体积也将缩小。 在注塑成形过程中,首先将熔融塑料注射入模具型腔内,充填结束後熔料冷却固化,从模具中取出塑件时即出现收缩,此收缩称为成形收缩。塑件从模具取出到稳定这一段时间内,尺寸仍会出现微小的变化,一种变化是继续收缩,此收缩称为後收缩。另一种变化是某些吸湿性塑料因吸湿而出现膨胀。例如尼龙610含水量为3%时,尺寸增加量为2%;玻璃纤维增强尼龙66的含水量为40%时尺寸增加量为0.3%。但其中起主要作用的是成形收缩。 目前确定各种塑料收缩率(成形收缩+後收缩)的方法,一般都推荐德国国家标准中DIN16901的规定。即以23℃±0.1℃时模具型腔尺寸与成形後放置24小时,在温度为23℃,相对湿度为50±5%条件下测量出的相应塑件尺寸之差算出。
收缩率S由下式表示: S={(D-M)/D}×100%(1)
其中:S-收缩率; D-模具尺寸; M-塑件尺寸。
如果按已知塑件尺寸和材料收缩率计算模具型腔则为 D=M/(1-S) 在模具设计中为了简化计算,一般使用下式求模具尺寸:
D=M+MS(2)
如果需实施较为精确的计算,则应用下式: D=M+MS+MS2(3)
但在确定收缩率时,由於实际的收缩率要受众多因素的影响也只能使用近似值,因而用式(2)计算型腔尺寸也基本上满足要求。在制造模具时,型腔则按照下偏差加工,型芯则按上偏差加工,便於必要时可作适当的修整。
难於精确确定收缩率的主要原因,首先是因各种塑料的收缩率不是一个定值,而是一个范围。因为不同工厂生产的同种材料的收缩率不相同,即使是一个工厂生产的不同批号同种材料的收缩率也不一样。因而各厂只能为用户提供该厂所生产塑料的收缩率范围。其次,在成形过程中的实际收缩率还受到塑件形状,模具结构和成形条件等因素的影响。下面对这些因素的影响作一介绍。
塑件形状
对於成形件壁厚来说,一般由於厚壁的冷却时间较长,因而收缩率也较大,如图1所示。 对一般塑件来说,当熔料流动方向L尺寸与垂直於熔料流方向W尺寸的差异较大时,则收缩率差异也较大。 从熔料流动距离来看,远离浇口部分的压力损失大,因而该处的收缩率也比靠近浇口部位大。 因加强筋、孔、凸台和雕刻等形状具有收缩抗力,因而这些部位的收缩率较小。
模具结构
浇口形式对收缩率也有影响。用小浇口时,因保压结束之前浇口即固化而使塑件的收缩率增大。 注塑模中的冷却回路结构也是模具设计中的一个关键。冷却回路设计得不适当,则因塑件各处温度不均衡而产生收缩差,其结果是使塑件尺寸超差或变形。在薄壁部分,模具温度分布对收缩率的影响则更为明显。
成形条件
料筒温度:料筒温度(塑料温度)较高时,压力传递较好而使收缩力减小。但用小浇口时,因浇口固化早而使收缩率仍较大。对於厚壁塑件来说,即使料筒温度较高,其收缩仍较大。
补料:在成形条件中,尽量减少补料以使塑件尺寸保持稳定。但补料不足则无法保持压力,也会使收缩率增大。
注射压力:注射压力是对收缩率影响较大的因素,特别是充填结束後的保压页号335压力。在一般情况下,压力较大的时因材料的密度大,收缩率就较小。
注射速度:注射速度对收缩率的影响较小。但对於薄壁塑件或浇口非常小,以及使用强化材料时,注射速度加快则收缩率小。
模具温度:通常模具温度较高时收缩率也较大。但对於薄壁塑件,模具温度高则熔料的流动阻抗小,*]而收缩率反而较小。
成形周期:成形周期与收缩率无直接关系。但需注意,当加快成形周期时,模具温度、熔料温度等必然也发生变化,从而也影响收缩率的变化。在作材料试验时,应按照由所需产量决定的成形周期进行成形,并对塑件尺寸进行检验。用此模具进行塑料收缩率试验的实例如下。 注射机:锁模力70t 螺杆直径Φ35mm 螺杆转速80rpm 成形条件:最高注射压力178MPa 料筒温度230(225-230-220-210)℃ 240(235-240-230-220)℃ 250(245-250-240-230)℃ 260(225-260-250-240)℃ 注射速度57cm3/s 注射时间0.44~0.52s 保压时间6.0s 冷却时间15.0s
模具尺寸和制造公差
模具型腔和型芯的加工尺寸除了通过D=M(1+S)公式计算基本尺寸之外,还有一个加工公差的问题。按照惯例,模具的加工公差为塑件公差的1/3。但由於塑料收缩率范围和稳定性各有差异,首先必须合理化确定不同塑料所成形塑件的尺寸公差。即由收缩率范围较大或收缩率稳定较差塑料成形塑件的尺寸公差应取得大一些。否则就可能出现大量尺寸超差的废品。 为此,各国对塑料件的尺寸公差专门制订了国家标准或行业标准。中国也曾制订了部级专业标准。但大都无相应的模具型腔的尺寸公差。德国国家标准中专门制订了塑件尺寸公差的DIN16901标准及相应的模具型腔尺寸公差的DIN16749标准。此标准在世界上具有较大的影响,因而可供塑料模具行业参考。
关於塑件的尺寸公差和允许偏差
为了合理地确定不同收缩特性材料所成形塑件的尺寸公差,让标准引入了成形收缩差△VS这一概念。 △VS=VSR_VST(4)
式中: VS-成形收缩差VSR-熔料流动方向的成形收缩率VST-与熔料流动垂直方向的成形收缩率。
根据塑料△VS值,将各种塑料的收缩特性分为4个组。△VS值最小的组是高精度组,以此类推,△VS值最大的组为低精度组。 并按照基本尺寸编制了精密技术、110、120、130、140、150和160公差组。并规定,用收缩特性最稳定的塑料成形塑件的尺寸公差可选用110、120和130组。用收缩特性中等稳定的塑料成形塑件的尺寸公差选用120、130和140。如果用这类塑料成形塑件的尺寸公差选用110组时,即可能出大量尺寸超差塑件。用收缩特性较差的塑料成形塑件的尺寸公差选用130、140和150组。用收缩特性最差的塑料成形塑件的尺寸公差选用140、150和160组。 在使用此公差表时,还需注意以下各点。 表中的一般公差用於不注明公差的尺寸公差。直接标注偏差的公差是用於对塑件尺寸标注公差的公差带。其上、下偏差可设计人员自行确定。例如公差带为0.8mm,则可以选用以下各种上、下偏差构成。0.0;-0.8;±0.4;-0.2;-0.5等。 每一公差组中均有A、B两组公差值。其中A是由模具零件组合形成的尺寸,增加了模具零件对合处不密合所形成的错差。此增加值为0.2mm。其中B是直接由模具零件所决定的尺寸。 精密技术是专门设立的一组公差值,供具有高精度要求塑件使用。 在此用塑件公差之前,首先必须知道所使用的塑料适用哪几个公差组。
模具的制造公差
德国国家标准针对塑件公差制订了相应模具制造公差的标准DIN16749。该表中共设4种公差。不论何种材料的塑件,其中不注明尺寸公差尺寸的模具制造公差均使用序号1的公差。具体公差值由基本尺寸范围确定。 不论何种材料塑件中等精度尺寸的模具制造公差为序号2的公差。不论何种材料塑件较高精度尺寸的模具制造公差为序号3的公差。精密技术相应的模具制造公差为序号4的公差。
可以合理地确定各种材料塑件的合理公差和相应的模具制造公差,这不仅给模具制造带来方便,还可以减少废品,提高经济效期益。
⑶ 模具加工过程中会使用雕刻机吗
这个是会使用到雕刻机的。
模具雕刻机的使用注意事项:
1、被雕刻物所受到下压力如果很大。如果雕刻机钻石刀头在雕刻过程中移动时压力过大,工具正面的压力就会造成被雕刻物的移动。如果使用了不正确的钻石刀,也会导致同样的问题。一个90或100度的钻石刀会深入资料雕刻,而使得材料在被雕刻过程中移动。雕刻机钳子或卡头的磨损情况也会导致被雕刻物的错位,钳子或卡头如果过紧。
2、检查雕刻所选用的钳子或卡头是否用错了同时。刀头接触被雕刻物的瞬间也会导致被雕刻物的弹出。而它又是铁制的因此容易对被雕刻物造成损伤或使其在雕刻过程中滑落。
3、由于雕刻机上经常配有多功能的钳子或卡头。使用模具雕刻机时应特别的注意。那么选用一些橡胶帽或者橡胶管子用于被雕刻物的固定会有帮助。可以将转贴胶带贴在被雕刻物的反面。
4、对于雕刻塑料图案。再将贴有胶带的一面喷上液体喷胶,之后将其贴在一个可以作废的外表上,这样可以防止使用双面胶,而留下难以清洁的外表。因为转贴胶带容易剥离和清理。使用专门的有雕刻的带子,这种带子一侧比另一侧的粘性强,因此图版可以随意移动或更换了。
5、对于那些不规则形状的被雕刻物,外表上看起来已经被固定的很紧了当受到下压力时也会前后晃动。这时,可以试着在物体下面垫上些废料以增加摩擦。另外就是保管物品自带的包装,虽然物体是不规则形状的但是其自身所带的包装可能是很规则的且易于被固定,再加上一小条带子,不规则形状的物体就很容易被固定了或者固定其规则的部位,而舍弃其不规则的部位。
⑷ 月饼模具是木质的好还是塑料的好
月饼模具:木质与塑料,哪种更优选?
当中秋节的欢声笑语伴随着月饼的香甜在空气中弥漫时,许多人选择亲手制作月饼,体验DIY的乐趣。而制作月饼的重要工具——月饼模具,就成为了关键。那么,月饼模具应该是木质的好,还是塑料的更合适呢?让我来为大家解析一二。
一、月饼模具:木质推荐
市场上,月饼模具的材质主要可以分为木质和塑料两种。对于这两种材质的选择,个人更倾向于木质模具。木质的月饼模具因其独特的质感和耐用性备受青睐。除了作为制作月饼的工具,它甚至可以被视为一件富有纪念意义的小物件收藏起来。每次使用木质的月饼模具时,仿佛都能感受到其深厚的文化内涵和传统的韵味。其倒扣式的设计方式也极具巧思,将月饼倒扣在模具里再轻轻扣出,完美的月饼形状便呈现出来。
二、月饼模具材质对比
市面上的月饼模具,无论是木质还是塑料,都有其特点。相较于塑料模具,木制的月饼模具更为耐用,且雕刻工艺更为精湛。传统的硬木材质使得模具内的花纹古朴细腻。但使用前需要细心检查刀刻的花纹间是否有残存的木屑,并用小刀轻轻拨出,确保制作时不会黏附在月饼表面。同时,使用前要用清水冲洗干净,并用食用油浸泡一段时间,让油渗透到模具中,增加其使用的顺滑性。
三、品牌选择并非唯一标准
至于品牌选择,虽然“三能”等品牌在市场上备受推崇,质量有保障。但在选择月饼模具时,不必过于追求品牌。市场上众多品牌的月饼模具,其质量差异并非天壤之别。关键在于模具的涂层和材质。只要材质好、耐用、操作方便,就是好的月饼模具。我自己也拥有多个品牌的月饼模具,每一种都有其独特的优点和适用场景。因此,选择月饼模具时,更应从实际需求和材质质量出发,而不是单纯地追求品牌效应。
综上所述,木质月饼模具因其耐用性和传统韵味成为更多人的选择。但在购买时,我们仍需要根据自己的需求和实际情况来做出决策,选择最适合自己的月饼模具。