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注塑模具钢成型零件材料选用的要求

模具钢材料的选用在模具钢设计和制造中是一个比较重要的问题,直接影响到模具钢的制造工艺、模具钢的使用寿命、塑件的成型质量和模具钢的加工成本等一系列方面。


正因为如此,国内外学者开发出具有良好使用性能和加工性能、热处理变形小的新型模具钢钢种,如预硬钢、新型淬火回火钢和马氏体时效钢等。另外,为了提高模具钢的寿命,在模具钢成型零件的表面强化处理方面也做了许多研究与工程实践,并且取得了很好的效果。到目前为止,上述研究和开发工作还在不断地深入进行,已取得的成果正在大力推广。


塑料模具钢的工作条件一般须在150~ 200℃下进行工作,除了受到一定压力作用外,还有温度的影响。现根据塑料成型模具钢使用条件、加工方法的不同,将塑料模具钢用钢的基本性能要求大致归纳如下:


(1)足够的表面硬度和耐磨性

塑料模的硬度通常在50~60 HRC 以下,经过热处理的模具钢应有足够的表面硬度,以保证模具钢具有足够的刚度。模具钢在工作中由于塑料的填充和流动要承受较大的压应力和摩擦力,要求模具钢保持形状的精度和尺寸精度的稳定性,保证模具钢有足够的使用寿命。模具钢的耐磨性取决于钢材的化学成分和热处理硬度,因此提高模具钢的硬度有利于提高其耐磨性。


(2) 良好的机械加工性能

要选用易于切削,且在加工后能得到高精度零件的钢种。为此,以中碳钢和中碳合金钢最常用,这对大型模具钢尤其重要。对需要电火花加工的零件,还要求该钢种的烧伤硬化层较薄。


(3) 优良的抛光性能

高品质的塑料制品,要求型腔表面的粗糙度值小。因此,注塑模成型零件工作表面多需要抛光到镜面,Ra≤0.05μm,需要钢材硬度35~40 HRC 为宜,表面过硬会使抛光困难。为此,选用的钢材要求材料杂质少,显微组织应均匀致密,无纤维方向性,抛光时不应出现麻点或桔皮状缺陷。


(4) 良好的热稳定性

塑料注射模的零件形状往往比较复杂,淬火后难以加工,因此应尽量选用具有良好的热稳定性的材料,使得模具钢成型零件经热处理后线膨胀系数小,热处理变形小,温度差异引起的尺寸变化率小,金相组织和模具钢尺寸稳定,可减少或不再进行加工,从而保证模具钢尺寸精度和表面粗糙度要求。


(5) 良好的耐磨性和抗疲劳性能

注塑模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷,而且还受冷热交变的温度应力作用。一般的高碳合金钢可经热处理获得高硬度,但韧性差,易形成表面裂纹,不宜采用。所选钢种应使注塑模能减少抛光修模的次数,能长期保持型腔的尺寸精度,达到批量生产的使用寿命期限。


(6) 耐腐蚀性能

对有些塑料品种,如聚氯乙烯和阻燃型塑料,必须考虑选用有耐腐蚀性能的钢种。


此外,在选择材料时还须考虑防止擦伤与胶合,如两表面存在相对运动的情况,则尽量避免选择组织结构相同的材料,特殊状况下可将一面施镀或氮化,使两面具有不同的表面结构。


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