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塑料模具钢的特性有哪些?

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塑料模具钢的特性有哪些?

发布日期:2016-07-27 作者: 点击:

 塑料制品在工业及日常生活中得到了广泛应用,塑料模具已向精密化、大型化和多型腔化的方向发展,对塑料模具钢的性能要求越来越高,一些工业发达国家已有独立的塑料模具钢种系列。塑料模具钢的性能应根据塑料种类、制品用途、成型方法和生产批量大小而定。一般要求热处理工艺简便,热处理变形小或者不变形,预硬状态的切削加工性能好,镜面抛光性能和图案蚀刻性能优良,表面粗糙度低,使用寿命长。


① 切削加工性能 对于大型、复杂和精密的挤压和注射模具,通常预硬化到28-35HRC之间,再进行切削和磨削加工至所要求的尺寸和精度后,直接投入使用,从而避免了热处理变形、氧化和脱碳的缺陷。加入易切削元素S、Co和稀土,用以改善硬钢的切削加工性能。


② 镜面加工性能 激光盘和塑料透镜等塑料制品的表面粗糙度要求很高,主要由模具型腔的粗糙度来保证,一般模具型腔的粗糙度要比塑料制品的高一级。模具钢的镜面加工性能与钢的纯洁度、组织、硬度和镜面加工技术有关。硬度高、显微组织细小而均匀、非金属夹杂少,均有利于提高镜面抛光性。镜面抛光性要求高的塑料模具钢常采用真空熔炼或真空除气。


③ 图案蚀刻性能 某些塑料制品表面要求呈现清晰而丰满的图案花纹,还有皮革工业中的大型皮纹压花版,都要求模具钢有良好的图案光刻性能,图案光刻性能对材质的要求与镜面抛光性能相似,钢的纯洁订要高,组织要致密,硬度要高。


④ 耐蚀性能 含氯和氟的树脂以及在ABS树脂中添加抗燃剂时,在成型过程中将释放出有腐蚀性的气体。对于这类塑料模具要选用耐蚀塑料模具钢或表面镀铬或采用镍磷非晶态表面涂层。


除上述特殊性能要求外,还要求塑料模具钢具有好的耐磨性和补焊性能。


2.新型塑料模具钢的种类和特性


目前,我国尚未形成独立的塑料模具钢系列,用钢水平不高,多沿用一些传统钢种,常用的有45、40Cr、T10A、38CrMoA1、5CrNiMo、4Cr5MoV1Si、CrWMn和Cr12MoV等。为避免模具热处理变形,不得不使用退火、正火态45钢或40Cr.这种模具硬度低,不耐磨损,表面粗糙度大,影响制品外观质量,对于型腔复杂、硬度要求高的模具,采用合金钢CrWMn、Cr12MoV制造,其热处理变形难于控制而达不到要求。近年来我国相继引进一些国外通用塑料模具钢种并自行研制了许多新型塑料模具钢,其化学成分见表,根据化学成分和特殊性能,这些钢种可分为预硬质型、预硬易切削型、时效硬化型和冷挤压成型型等四种类型。


① 预硬调质型 属于这类钢种的有P20、718(瑞典)和H13钢。718钢可视为P20钢的改良型,H13钢是典型热作模具钢。这些钢的含碳量为0.30%-0.50%,属Cr-Mo系调质钢。通过添加Ni、Mn、V和Si合金元素,进一步提高钢的淬透性和回火稳定性,使在大截面上保持组织和性能的一致性。这些钢大都在钢厂进行充分锻打制成模块,经调质处理至要求的硬度30HRC左右,供给用户直接制模,不需要再热处理,因而完全避免了热处理变形,这类钢广泛用于制造大、中玵精密注塑模。


② 预硬易切削形 属于此类型钢的有5NiSCa、SM1和8Cr2S等。与预硬调质钢相比,其碳含量提高了,并加入了一定量易切削元素S或S-Ca,改善切削性能,单一S系钢,在低、中速切削条件下具有良好的切削性能。由于钢中MnS在热变形后会沿变形方向伸长,增加了钢的各向异性,使钢的横向塑性和韧性显著降低。采用S-Ca复合系和喷射冶金技术,可以改善钢中MnS的形态和分布,从而改善钢的等向性能。因此提高钢中含碳量和调质硬度为36-45HRC时,用户不需再热处理,可直接制造模具,仍能顺利进行切削加工,且降低了模具表面粗糙度,提高了耐磨性能,这类预硬易切削塑料模具钢适用于大、中型注塑模的制造。


③ 时效硬化型 属于此类钢的有25CrNi3MoA1PMSSM2和06CrNi6MoVTiA1钢等。其中PMS钢具有优异的镜面抛光性能。这类钢属于低碳、低镍时效硬化型。经高温奥氏体固溶处理得低碳板条马氏体,其硬度约为50HRC,为了切削加工,需经高温回火,得回火索氏体,硬度降低为24HRC,加工好模具型腔后,在500-540℃时效处理过程中,析出NiA1合金相,从而使基体硬度回升至40HRC.这种时效处理的变形量很小,可以控制在万分之五以下,这类钢很适于制作高精度塑料模,还可在软化处理至低厚度后,用作冷挤成型法制造复杂型腔模具。


④ 冷挤压成型型 属于此类钢的只有LJ和8416两个钢号。后者是引进瑞典的钢号。钢中含碳量很低,昆山塑胶模具钢这类钢具有优异的冷挤压成型性和热处理工艺性能。钢中添加少量多元合金元素用以提高钢的淬透性而使固溶体强化效果较弱。经退火后,其硬度很低,一般≤130HBS,使钢具有良好的冷挤压成型模性能。制成模具后进行高浓度渗碳,并进行淬火和回火处理,使模具表面层硬度高、耐磨损,而心部仍保持良好的强韧性能。这种方法适用于需要重复制造型腔或浅型腔的塑料模具,可以降低成本,提高生产率。


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