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成型零部件材料选用 .1 成型零部件指与塑料直接接触而成型制品的模具零部件,如型腔、型芯、滑块、镶件、斜顶、侧抽等。 .2 成型零部件的材质直接关系到模具的质量、寿命,决定着所成型塑料制品的外观及内在质量,必须十分慎重,一般要在合同规定及客户要求的基础上,根据制品和模具的要求及特点选用。 .3 成型零部件材料的选用原则是:根据所成型塑料的种类、制品的形状、尺寸精度、制品的外观质量及使用要求、生产批量大小等,兼顾材料的切削、抛光、焊接、蚀纹、变形、耐磨等各项性能,同时考虑经济性以及模具的制造条件和加工方法,以选用不同类型的钢材。 .4 对于成型透明塑料制品的模具,其型腔和型芯均需选用高镜面抛光性能的高档进口钢材,如718(P20+Ni类)、NAK80(P21类)、S136(420类)、H13类钢等,其中718、NAK80为预硬状态,不需再进行热处理;S136及H13类钢均为退火状态,硬度一般为HB160-200,粗加工后需进行真空淬火及回火处理,S136的硬度一般为HRC40-50,H13类钢的硬度一般为HRC45-55(可根据具体牌号确定)。 .5 对于制品外观质量要求高,长寿命、大批量生产的模具,其成型零部件材料选择如下: a) 型腔需选用高镜面抛光性能的高档进口钢材,如718(P20+Ni类)、NAK80(P21类)等,均为预硬状态,不需再进行热处理。 b) 型芯可选用中低档进口P20或P20+Ni类钢材,如618、738、2738、638、318等,均为预硬状态;对生产批量不大的模具,也可选用国产塑料模具钢或S50C、S55C等进口优质碳素钢。 .6 对于制品外观质量要求一般的模具,其成型零部件材料选择如下: a) 小型、精密模具型腔和型芯均选用中档进口P20或P20+Ni类钢材。 b) 大中型模具,所成型塑料对钢材无特殊要求,型腔可选用中低档进口P20或P20+Ni类钢材;型芯可选用低档进口P20类钢材或进口优质碳素钢S50C、S55C等,也可选用国产塑料模具钢。 c) 对于蚀皮纹的型腔,当蚀梨地纹时应争取避免选用P20+Ni类的2738(738)牌号。 .7 对无外观质量要求的内部结构件,成型材料对钢材亦无特殊要求的模具,其成型零部件材料选择如下: a) 对于大中型模具,型腔可选用低档的进口P20或P20+Ni类钢材,也可选用进口优质碳素钢S55C、S50C或国产P20或P20+Ni类塑料模具钢;型芯可选用进口或国产优质碳素钢。 b) 对于小型模具,若产量较高,结构较复杂,型腔可选用低档的进口P20或P20+Ni类钢材,也可选用国产P20或P20+Ni类塑料模具钢;型芯可选用国产塑料模具钢。 c) 对于结构较简单,产量不高的小型模具,型腔型芯均可选用国产塑料模具钢或优质碳素钢。 .8 对于成型含氟、氯等有腐蚀性的塑料和各类添加阻燃剂塑料的模具,若制品要求较高,可选用进口的耐蚀钢,要求一般的可选用国产的耐蚀钢。 .9 对于成型对钢材有较强摩擦、冲击性塑料的模具,例如用来注射尼龙+玻璃纤维料的模具,需选用具有高耐磨、高抗热拉强度及高韧性等优点的进口或国产H13类钢材。 .10成型镶件一般与所镶入的零件选用相同材料。对于模具较难冷却的部分或要求冷却效果较高的部分,镶件材料应选用铍青铜或合金铝。 .11对于模具中参与成型的活动部件材料选择原则如下: a) 透明件应选用抛光性好的高档进口钢材,如718、NAK80等。 b) 非透明件,一般应选用硬度和强度较高的中档进口钢材,如618、738、2738、638、318等,表面进行氮化处理,氮化层深度为0.15-0.2mm,硬度为HV700-900。 c) 若模具要求较低,也可选用低档进口钢材或国产钢材,氮化处理硬度一般为HV600-800。 非成型零部件材料选用 .1模架材料参照模架标准,模板一般选用进口S50C或国产SM45,要求HB160-200,硬度均匀,且内应力小,不易变形。导柱材料采用GCr15或SUJ2,硬度为HRC56-62。导套、推板导柱、推板导套及复位杆材料可采用GCr15或SUJ2,硬度为HRC56-62;也可采用T8A、T10A,硬度为HRC52-56。 .2模具中的一般结构用件,如顶出定位圈、立柱、顶出限位块、限位拉杆、锁模块等,对硬度和耐磨性无特别要求,可选用国产SM45钢,正火状态,硬度HB160-200,不需再进行热处理。 .3模具中的浇口套、楔紧块、耐磨块、滑块压板等对硬度、强度、耐磨性要求较高的零件,应选用碳素工具钢或优质碳素工具钢,如T8A、T10A等。此类钢使用时均需进行淬火处理,以提高其硬度和耐磨性,具体硬度值参照附表5。 附表1 常用进口模具钢材一览表 注:类别对应为1-P20类,2-P20+Ni类,3-P21类,4-420类耐蚀钢,5-H13类,0-碳素钢。 附表2 塑料模具成型零件常用国外材料及性能(一) | | | | P20类 预硬塑 料模具 钢 参考成分(%): C:0.28-0.40 Si:0.20-0.80 Mn:0.60-1.00 Cr:1.40-2.00 Mo:0.30-0.55 对应我国钢号: 3Cr2Mo | | | | | 具有良好的抛光和切削加工性能,广泛应用于热塑性塑料的注射模(一般用于中小型模具,可焊性一般) | | | | | | | | | 具有良好抛光性能,焊接性能大幅度改善,用于长期生产通用塑料模具 | | | | 用于大型镜面模具,如汽车尾灯、前挡板以及摄象机、家用电器壳体等。PX5焊接性能、蚀纹性能较好,但易出加工砂眼,氮化性能一般(高光时) | | | | | | | | | | | | | | | 用于大型优质长期生产塑料模具,适合制造电视机壳、冰柜、洗衣机、水桶等模具 | | | | | | | | | | | | | P20+S型,极易切削,适宜大批量快速加工,适用于一般要求塑料模具及型芯零件 | | | | | | | | | 经济型预硬塑料模具钢,适用于塑料试验模具及一般玩具模具,可氮化提高耐磨性 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 属P20类,但碳、锰含量偏高。可进行电蚀加工,用于家电和汽车用塑料模具 | | | | | 具有良好的加工工艺性,抛光性和皮纹加工性,用于大而厚的塑料模具, | | | | | 具有良好抛光性,可进行电蚀加工,用于大型长期生产塑料模具 | | | | | | | | | 硬度均匀,耐磨性好,用于电视机前壳、电话机、吸尘器、饮水机等模具 | P20+Ni类 镜面塑 料模具 钢 参考成分(%): 在P20的基础上加入1%左右的Ni 对应我国钢号: 3Cr2NiMo或 3Cr2NiMnMo | | | | | 具有高淬透性,良好的抛光性能、电蚀加工性能和皮纹加工性能,适用于大型镜面塑料模具 | | | | | | | | | | | | 淬透性高,硬度均匀,具有良好的抛光、电蚀加工和皮纹加工性能,适于渗氮,用于大中型镜面塑料模具 | | | | | 硬度均匀,切削性能和抛光性能较好,变形较小,用于大中型高韧性高抛光度模具,但可焊性一般,蚀纹易出现“梨地纹” | | | | 高强度、高韧性、高光整度塑料模具钢,具有良好的精光性能,适用于大中型及复杂塑料模具 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 析出型硬化钢,具有优良的镜面抛光性能,用于塑料透明部件(如汽车灯具、冰箱抽屉等)模具 |
附表3 塑料模具成型零件常用国外材料及性能(二) | | | | | | | | | 高硬度镜面模具钢,用于高精度镜面模具。NAK55切削加工性能好,NAK80具有优良的镜面抛光性能。二者的缺点是补焊性能差,韧性较低,较细的圆柱凸起易折断(如喇叭窗网孔镶件) | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 420 类 耐蚀塑 料模具 钢 参考成分(%): C:0.30-0.40 Cr:12.0-14.0 Si: ≤1.20 Mn: ≤1.25 S: ≤0.06 Se: ≥0.15 对应我国钢号: 3Cr13 或 4Cr13 | | | | | 具有高耐蚀性、高镜面抛光性,热处理变形小,用于耐蚀镜面精密模具,G-STAR为易切削钢 | | | | | | | | | | 耐蚀性好,淬回火后有较高硬度,抛光性好。用于耐腐蚀性和要求较高的塑料模具 | | | | | | | | 优良的耐蚀性能和镜面抛光性能,高的力学强度和耐磨性,用于耐腐蚀和需镜面抛光的模具 | | | | | | 适合镜面塑料模具,防酸性极强 2316可加硬至HRC52 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 具有优良的耐蚀性能和镜面抛光性能,用于高防腐蚀及需镜面抛光的模具 | | | | | | | | | | | | 用于防腐蚀及镜面抛光模具,尤其适合PVC、PP、EP、PC材料 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 具有高镜面抛光性能,用于彩管玻壳、PVC底盘等模具 | | | | | | 分别相当于我国的优质碳素结构钢45、50、55钢,常用于模具的非重要结构部件,如模架等。 | | | | | 具有良好的切削性能和补焊性能,用于大型蚀花模具以及汽车保险杠、仪表盘、家电外壳等模具 | | | | | 具有良好的加工性能,加工变形小,成分相当于S55C,用于玩具模具等 | H13类 参考成分(%): C:0.32-0.45 Si:0.80-1.20 Mn:0.20-0.50 Cr:4.75-5.50 Mo:1.10-1.75 V:0.80-1.20 对应我国钢号: 4Cr5MoSiV1 | | | | | 易切削预硬化模具钢,韧性良好,用于形状复杂、精密的热作模具和塑料模具 | | | | | 说明:H13为热作模具钢,一般用于铝、锌、铜等合金的压铸模、热挤压模。由于其具有高耐磨、高抗热拉强度及高韧性等优点,故也可以用作对耐机械磨损性能要求较高的塑料模具,例如用来注射尼龙+玻璃纤维料的模具。 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
注:带“*”者为我公司使用较多的钢材牌号。 附表4 塑料模具成型零件常用国产材料及性能 | | | | | | | | 耐磨性好,用于形状简单的小型芯、型腔、滑块、镶件等,其可焊性较差 | | | | | | 用于形状简单、要求不高的型腔、型芯、滑块、镶件等 (由于模具用钢的特殊要求,必须精料、精炼、真空除气,含碳量范围缩小,控制较低的硫、磷含量。我国的冶标(YB/T107-1997)中将碳素模具钢钢号用SM表示,以区别于普通用途的优质碳素结构钢) | | | | | | | | | 国产P20。淬透性高,综合力学性能好,抛光性能好,用于大中型复杂精密模具型腔、型芯、滑块、镶件等 | | | | | | 国产P20+Ni。淬透性高,综合力学性能好,抛光性能好,用于特大型、大型复杂精密模具型腔、型芯 | | | | | | 调质后具有良好的综合力学性能,切削性能好,适于渗氮和高频淬火,用于中型塑料模具 | | | | | | 超高强度钢,具有高强度和韧性,淬透性高,用于有一定强度和韧性要求的大中型模具 | | | | | | | | | | | 金相组织为贝氏体,可渗氮进一步强化,性能优于瑞典718钢 | 华中理工 5NiSCa (5CrNiMnMoVSCa) | | | 易切削钢,淬透性高,强韧性好,镜面抛光性能好,有良好的渗氮性能和渗硼性能 | | | | 易切削钢,抛光性能好,表面粗糙度可达Ra0.05um,淬透性高,用于大型镜面模具 | | | | 易切削钢,镜面抛光性好,焊接性能一般,补焊后需回火再进行机械加工,可渗氮进一步提高表面光洁度并防锈 | | | | | 用于制造中小型模具,加工成型后需渗碳处理,然后再淬火并低温回火,以保证模具零件表面的硬度和耐磨性 | | | | | | 上海材研所 PMS (10Ni3Mn2MoCuAl) | | | 具有优良的镜面加工性能,良好的冷热加工性能、补焊性能、电加工性能和综合力学性能,以及良好的花纹图案蚀刻性能和渗氮性能,适合复杂精密的镜面模具及家电模具 | | | | | | | | 易切削钢,抛光性能、渗氮性能良好,并具有一定的抗腐蚀能力,用于镜面、精密模具 | | | | | | 预硬状态下加工,然后经520℃时效处理10h,硬度可达HRC40,用于有镜面要求的精密模具 | | | | | | 热处理变形小,固溶硬度低,切削性能好,粗糙度低,适宜制造高精度塑料模具 | | | 18Ni-250 18Ni-300 18Ni-350 | | | 高合金超高强度马氏体时效钢,用于高精度、超镜面、长寿命、大批量生产的中小型复杂模具,但价格昂贵 | | | | | | | 具有优良的耐腐蚀性能、较高的强度、较好的抛光性能和焊接修补性能,热处理淬透性好,变形小,用于成型含氟、氯等有腐蚀性的塑料和各类添加阻燃剂塑料的模具 | | | | | | 机械加工性能好,经热处理(淬火+回火)后具有优良的耐腐蚀性能,较好的强韧性,适宜制造承受高负荷并在腐蚀介质作用下的塑料模具、透明塑料制品模具等 | | | | | | 国产420耐蚀钢。机械加工性能好,经热处理(淬火+回火)后具有优良的耐腐蚀性能,抛光性能、较高的强度和耐磨性,适宜制造承受高负荷、高耐磨及在腐蚀介质作用下的塑料模具、透明塑料制品模具等,但补焊性能较差 | | | | | | | 国产H13类热作模具钢,具有较好的热强度和硬度,在中温条件下具有很好的韧性、热疲劳性和一定的耐磨性,热处理变形小,适合氮化处理 | | | | | | | | 国产H21类热作模具钢,高温下具有较好的热硬性和强度,但韧性和塑性较差。表面硬度高,耐磨性和热疲劳性良好,调质后可氮化处理进一步提高表面硬度 | | | | |
附表5 塑料模具零件常用材料及热处理 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 日本用S45C ,一类不热处理 另一类淬火HRC46-50 | | | | | | | | 日本用SKD11(Cr12MoV) HRC58-62 | | | | | 日本用SCM435(35CrMo) HRC33-38 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
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