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塑料模具材料的选择方法优化

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:表4-4 按塑料制品生产批量选择模具材料3.根据塑料制品的尺寸大小及精度要求选择模具材料对大型、高精度的注射模具,当塑料制品的生产批量较大时,采用预硬化钢。表4-7 塑料模具材料推荐采用牌号及硬度

塑料模具材料的选择方法优化

塑料的品种很多,总的可以分为热固性塑料和热塑性塑料两大类。其中热固性塑料又包括酚醛、密胺、聚酯等品种,以及在这些塑料中加入强化剂(如玻璃纤维、金属粉)改性而成的增强塑料。热塑性塑料的品种包括用途很广的通用塑料(包括聚乙烯聚氯乙烯聚丙烯、ABS等)、工程塑料尼龙聚碳酸酯等)各种增强塑料、阻燃塑料、氟化塑料、磁性塑料等。

由于上述各种塑料的品种不同,性能各异,而各种类型的塑料制品的尺寸、形状、复杂程度、尺寸精度、表面粗糙度和生产批量等各方面的要求不同,对塑料成型用模具的材料提出了不同的要求。因此,探索塑料模具制造过程中的材料选择问题,综合考虑其工作条件、失效、性能情况,合理地选用模具材料以提高模具使用寿命就显得极其重要。具体要求如下:

1)较高的硬度、好的耐磨性、足够的硬化深度,心部要有足够的强韧性,以免发生脆断及塑性变形。

2)一定的耐热性,在150~200℃的温度下长期工作,不氧化、不变形、尺寸稳定性好。

3)在有腐蚀性的介质析出时,要求有一定的耐蚀性。

除了上述基本要求以外,在选择塑料模具材料时还要考虑以下因素:

1.根据塑料制品种类和特性选用模具材料

塑料品种可以细分为以下七类:

1)通用型塑料和橡胶,如树脂(PEF)、ABS、聚乙烯、聚丙烯、热塑性橡胶和合成橡胶等。

2)流体塑料,如尼龙、聚氨酯等。

3)一般用途、高耐压及耐腐蚀塑料,如醇酸树脂三聚氰胺甲醛等。

4)耐蚀和耐高温热塑性塑料,如聚乙烯。

5)需要在高温下固化的塑料。

6)热固性塑料。

7)低压塑料,如环氧树脂、聚酯等。

对以上塑料品种特性和质量在选择模具材料时要考虑,同时由于塑料模具的结构和形状比较复杂、品种规格多、要求低的表面粗糙度、制造难度大,因此在塑料模具制造中综合考虑工作条件、失效、性能等情况,合理地选择材料以提高塑料模具使用寿命就显得尤其重要。

1)对型腔表面要求耐磨性好、心部要求韧性好,但形状并不复杂的塑料注射模,可选用低碳结构钢和低碳合金结构钢。这类钢在退火状态下塑性很好、硬度低,退火后硬度为85~135HRW。其变形抗力小,可采用冷挤压成型,大大减少了切削加工量,如20钢、20Cr钢均属于此类钢;对大、中型且型腔复杂的模具,可选用LJ钢和12Cr2Ni3A、12CrNi4A等优质渗碳钢。这类钢经渗碳、淬火、回火处理后,型腔表面有很好的耐磨性,模体又有很好的强度和韧性。

2)对聚氯乙烯、氟塑料及阻燃ABS塑料制品,所用模具材料必须有较好的耐蚀性。因为这些塑料在熔融状态下会分解出氯化氢氟化氢二氧化硫等气体,对模具型腔有一定的腐蚀性。这类模具中的成型零件常用耐蚀塑料模具钢,例如PCR、AFC-77、18N、2Cr13、4Cr13等。

3)对生产玻璃纤维做增强材料的塑料制品的塑料模或压缩模,要求有较高的硬度、高的耐磨性、高的抗压强度和较高韧性,以防止塑料模具型腔表面被过早磨损坏,或因模具受高压而发生局部变形,故常用淬硬模具钢制造并经淬火、回火后得到所需的力学性能。例如T8A、T10A、Cr6WV、Cr12、Cr12MoV、9Mn2V、9SiCr、CrWMn、GCr15、65Nb等淬硬性模具钢。

4)制造透明制品的模具,要求模具材料有良好的镜面抛光性能和高耐磨性能,所以采用预硬化型钢制造,如P20、PMS、5NiSCa、8CrMn等。

用不同的塑料原料制造大小及形状不同的塑料制品时,应选用不同的塑料模具钢。表4-3列出了根据塑料制品的种类选用塑料模具材料的例子。

表4-3 根据塑料制品的种类选用塑料模具材料的举例

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(续)(www.xing528.com)

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2.根据塑料制品的生产批量选择模具材料

选择模具钢种类和塑料制品的生产批量大小有关,生产批量小,对模具的耐磨性及使用寿命要求不高。为了降低模具造价,不必选用高级优质模具钢,只选用普通模具钢即可满足使用要求。当生产批量大时,要求模具使用寿命长时,则选用高级优质模具钢。具体选择模具材料情况请参考表4-4。

表4-4 按塑料制品生产批量选择模具材料

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3.根据塑料制品的尺寸大小及精度要求选择模具材料

对大型、高精度的注射模具,当塑料制品的生产批量较大时,采用预硬化钢。由于模具型腔大,模具壁厚加大,因此对钢的淬透性要求高,热处理后要求变形小。预硬型模具钢在机械加工前进行了预硬热处理,机械加工后不再进行热处理,大大减少了热处理引起的变形。预硬化处理后的模具钢既有较高的硬度和耐磨性,又有高的强度和韧性。例如SM3Cr2Mo、SM3Cr2NiMo、8CrMn、SM4Cr5MoSiV、SM1、PMS、42CrMo、40Cr、P4410等模具钢都可选择。

4.根据塑料制品形状的复杂程度选用模具材料

对于形状复杂的注射模具,为了减少模具热处理后产生变形和开裂的情况,应选用加工性能好、热处理后变形小的模具材料,如Cr12、SM3Cr2Mo、SM4Cr5MoSiV、SM2、PMS等钢。如果塑料制品的生产批量小,可以选用SM45、SM50、SM55钢,经调质处理,使用效果也可以。

5.塑料模具中其他零件的材料选用

塑料模具上的其他零件,如导柱、导套、衬套、顶杆、拉料杆、各种模板、顶出杆、固定支架、型芯、型腔件等,其抛光性、耐蚀性等要求较模具本身的要求低,一般可选择比模具本身要求稍低的模具材料,经过合理的热处理即可,这样既能达到使用性能要求,又能降低模具成本。

6.塑料模具材料选择的有关文件

塑料模具成型方法大致可分为注射法、吹塑法、压铸法和压制法几种。表4-5是我国机械行业标准JB/T 6057—1992《塑料模具成型部分用钢及其热处理技术条件》推荐的塑料模具成型零件用钢。

表4-6是我国钢铁行业标准YB/T 694—1997推荐的塑料模具钢的用途,供模具制造时参考。

表4-5 塑料模具成型零件用钢

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表4-6 钢铁冶金行业标准推荐的塑料模具钢的特点用途

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(续)

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塑料模具材料推荐采用牌号及硬度见表4-7。

表4-7 塑料模具材料推荐采用牌号及硬度

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