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塑料模具钢的选用
编辑:杭州有限公司   时间:2020-04-03

我国塑料成形模具产值已占模具工业总产值的首位,相对应的塑料模具钢已占全部模具用钢量的50﹪以上。我国过去无专用的塑料模具钢,一般塑料模具钢用正火的45钢或40Cr钢经调质后制造,因而模具硬底低、耐磨性差和表面粗糙度值高,加工出来的塑料制品外观质量差,而且模具使用寿命低;精密塑料模具及硬度高的塑料模具由CrWMn、Cr12MoV等合金工具钢制造,不仅机械加工性能差,而且难于加工形状复杂的型腔,更无法解决热处理变形问题。

  近年来,在引进国外塑料模具钢的同时,我国自行研制和开发了一系列新型塑料模具专用钢,形成了我国特色的塑料模具钢系列。

  1、碳素塑料模具钢的应用

  由于碳素塑料模具钢具有加工性能好、价格便宜、原料来源方便等优点,被广泛应用于形状简单的小型模具或精度不高、使用寿命不需很长的模具。

  YB/T074-1997中列出的有SM45、SM50和SM55等钢号,这类钢与优质碳素钢相比,钢中的S、P含量低,钢材的纯净度好,且碳含量波动范围窄,力学性能更稳定。

  对于硬度要求较高,尺寸较小的热固性塑料模具,一般采用wC=0.7﹪~1.3﹪的高碳碳素工具钢制造,如T7、T8、T9、T10、T11、T12等钢。该类钢热处理后可以得到高的硬度和高的耐磨性。

  2、渗碳型塑料模具钢的应用

  一些复杂的塑料模具型腔采用冷挤压的方法,在淬硬的方法直接压制出来,省去型腔的切削加工,这对于成批生产的模具是一种十分经济的加工方法。模具加工后经过渗碳、淬火、低温回火后具有高硬度、高耐磨性的表面和韧度良好的心部组织,可以制作各种要求表面高耐磨性、心部韧性好的模具。这就需要选用渗碳型塑料模具钢。

  渗碳型塑料模具钢碳含量很低,一般为质量分数0.1﹪~0.2﹪,塑性变形抗力很小,软化退火后硬度≤160HBW,复杂型腔≤130HBW,以便型腔的冷挤压。过去我国一般采用低碳钢和低碳合金钢,如15、20、20Cr、12CrNi2、12CrNi3、20Cr2Ni4和20CrMnTi等钢。我国近年来研制的冷挤压成形塑料模具专用钢LJ(0Cr4NiMoV),该钢经冷挤压成形后经渗碳、淬火和低温回火后,表面硬度达58~62HRC,心部硬度28HRC,模具耐磨性好,无塌陷及表面剥落现象,可用于制造形状复杂和承受载荷较高的塑料成形模具。

  3、预硬型塑料模具钢的应用

  对于形状复杂、精密的大中型塑料模具,为了避免其在淬火热处理过程中产生变形,因此模具钢以预化状态供应市场。

  该类钢一般为中碳低合金钢,在钢厂经过锻打后制成模块,预先热处理,使之达到模具使用时的硬度,从而可避免由于热处理而引起的模具变形和裂纹问题,从而保证了模具的制造精度。

  已纳入国家标准的预硬化型塑料模具钢有:SM3Cr2Mo钢、SM3Cr2MnNiMo钢,供货硬度一般为28~36HRC,适于制造大中型和精度高的塑料模具。

  为了改善预硬化型塑料模具钢的加工性能,往往在预硬钢中加入易切削元素S、Ca、Pb、Sb等。我国先后研制了一些易切削预硬型塑料模具钢,如5CrNiMnMoVSCa钢、8Cr2MnWMoVS钢、4CrMnVBSCa钢、5CrNiMnMoVS钢等,使钢在较高硬度下的切 削加工性能显著改善。预硬化易切削塑料模具钢不仅可以用于制造大、中型精密注塑模具,而且也可以用于制造精密复杂的冷作模具。

  4、时效硬化型塑料模具钢的应用

  模具热处理后变形是模具热处理三大难题之一(变形、开裂、淬硬)。对于复杂、精密等高档次的塑料模具,要保证高的使用寿命,模具材料必须具有高的综合力学性能。预硬型塑料模具钢虽然解决了模具热处理变形问题,但模具要求硬度高又给加工造成困难,为此开发了一系列的时效硬化型塑料模具钢。模具钢经淬火(固溶)后变软(硬度约为28~34HRC),便于切削加工,待模具制造成形后再进行时效处理,获得所需要的综合力学性能。另外,由于时效温度低,模具变形较小,因此是精密复杂模具的理想用钢。

  国内典型的时效硬化钢有PMS(lNi3Mn2CuAlMo)钢、06Ni(06Ni6CrMoVTiAl)钢、25CrNi3MoAl钢、SM2(20CrNi3AlMnMo)钢等。

  5、耐蚀塑料模具钢的应用

  在生产会产生腐蚀介质的塑料制品时,模具材料必须具有较好的抗腐蚀性能。因此模具需选用耐蚀塑料模具钢制造,常用的耐蚀性塑料模具钢有:SM2Cr13、SM3Cr17Mo、SM4Cr13,另外还有9Cr18高碳高铬马氏体不锈钢、1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢及0Cr17Ni4Cu4Nb马氏体沉淀硬化不锈钢等。

  为了提高耐腐蚀模具钢的加工精度,国内又研制了马氏体时效钢PCR(0Cr16Ni4Cu3Nb)和AFC-77(1Cr14Cu13Mo5V)钢,这类钢适合制造要求高耐磨、高精度和耐腐蚀的塑料模具时,提高了耐腐蚀模具钢的产品质量,延长了模具的使用寿命。

  6、高耐磨塑料模具钢的应用

  用于压制热固性塑料、复合强化塑料产品的模具,以及生产批量很大,要求模具使用寿命很长,一般选用高耐磨塑料模具钢,如SM4Cr5MoSiV钢、SM4Cr5MoSiV1钢、SMCr12MoV1钢等。对于大型、精密和形状复杂的型腔及嵌件,要求热处理后有优良耐磨性的模具可选择基体钢和高速钢。


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