本篇文章給大家談?wù)勀＞咪摬倪x用表及塑料模具材料的選擇方法，以及模具剛材料有哪些種類對應(yīng)的知識點，希望對各位有所幫助。

塑料模具材料的選擇技巧

塑料模具材料的選擇技巧

塑料模具的工作條件與冷沖模不同，一般須在一百五十攝氏度到兩百攝氏度下進行工作，除了受到一定壓力作用外，還要承受溫度影響。今天我就給大家講講塑料模具材料的選擇技巧，大家一起來看看吧。

時下，雙色注塑模具產(chǎn)品被廣泛的使用在日常生活以及生產(chǎn)中，其中注射成型技術(shù)約占百分之八十。注射成型因其一次成型、尺寸精確、可帶嵌件、生產(chǎn)率高、易于實現(xiàn)現(xiàn)代化、后加工量少等特點廣泛應(yīng)用于汽車、建筑、家用電器、食品、醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域。

塑料模具的工作條件與冷沖模不同，一般須在一百五十攝氏度到兩百攝氏度下進行工作，除了受到一定壓力作用外，還要承受溫度影響。現(xiàn)根據(jù)塑料成型模具使用條件、加工方法的不同將塑料模具用鋼的基本性能要求大致歸納如下：

一、優(yōu)良的切削加工性

大多數(shù)塑料成型模具，除EMD加工外還需進行一定的切削加工與鉗工修配。為延長切削刀具的使用壽命，增強切削性能，減少表面粗糙度，塑料模具用鋼的硬度必須適當。

二、良好的熱穩(wěn)定性

塑料注射模的零件形狀往往比較復(fù)雜，淬火后難以加工，因此應(yīng)盡量選用具有良好的熱穩(wěn)定性的，當雙色模具成型加工經(jīng)熱處理后因線膨脹系數(shù)小，熱處理變形小，溫度差異引起的尺寸變化率小，金相組織與模具尺寸穩(wěn)定，可減少或不再進行加工，即可保證模具尺寸精度與表面粗糙度要求。

三、良好的拋光性能

高品質(zhì)的雙色注塑塑料制品，要求型腔表面的粗糙度值小。例如，注塑模型腔表面粗糙度值要求小于Ra0.1～0.25的水平，光學(xué)面則要求Ra0.01nm，型腔須進行拋光，減小表面粗糙度值。為此選用的鋼材要求材料雜質(zhì)少、組織微細均一、無纖維方向性、拋光時不應(yīng)出現(xiàn)麻點或桔皮狀缺陷。

四、足夠的表面硬度與耐磨性

塑料模的硬度通常在50-60HRC以下，經(jīng)過熱處理的模具應(yīng)有足夠的表面硬度，以保證模具有足夠的剛度。模具在工作中由于塑料的填充與流動要承受較大的壓應(yīng)力與摩擦力，要求模具保持形狀的精度與尺寸精度的穩(wěn)定性，保證模具有足夠的使用壽命。模具的耐磨性取決于鋼材的'化學(xué)成分與熱處理硬度，因此增強模具的硬度有利于增強其耐磨性。

五、50牌號的碳素鋼具有一定的強度與耐磨性，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后多用于模架材料。

高碳工具鋼、低合金工具鋼經(jīng)過熱處理后具有較高的強度與耐磨性，多用于成型零件。但高碳工具鋼因其熱處理變形大，僅適用于制造尺寸小、形狀簡單的成型零件。

隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，塑料制品的復(fù)雜性、精度等要求愈來愈高，對雙色注塑模具材料也提出更高要求。對于制造復(fù)雜、精密與耐腐蝕性的塑料模，可采用預(yù)硬鋼(如PMS)、耐蝕鋼(如PCR)與低碳馬氏體時效鋼(如18Ni-250)，均具有較好的切削加工、熱處理與拋光性能及較高強度。

此外，在選擇材料時還須考慮防止擦傷與膠合，如兩表面存在相對運動的情況，則盡量避免選擇組織結(jié)構(gòu)相同的材料，特殊狀況下可將一面施鍍或氮化，使兩面具有不同的表面結(jié)構(gòu)。

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塑膠模具鋼的鋼種如何選擇？

通常接冷作模具的使用條件，可以將鋼種選擇分為以下四種情況：

（1）尺寸小、形狀簡單、輕負荷的冷作模具。例如．小沖頭，剪落鋼板的剪刀等可選用T7A、T8A、T10A、T12A等碳素工具鋼制造。這類鋼的優(yōu)點是；可加工性好、價格便宜、來源容易。但其缺點是：淬透性低、耐磨性差、淬火變形大。因此，只適于制造一些尺寸小、形狀簡單、輕負荷的工具以及要求硬化層不深并保持高韌性的冷像模等。

（2）尺寸大、形狀復(fù)雜、輕負荷的冷作模具。常用的鋼種有9SiCr、CrWMn、GCr15及9Mn2V等低合金刃具鋼。這些鋼在油中的淬透直徑大體上可達40mm以上。其中9Mn2V鋼是我國發(fā)展的一種不含Cr的冷作模具用鋼．可代替或部分代替含Cr的鋼。

9Mn2V鋼的碳化物不均勻性和淬火開裂傾向性比CrWMn鋼小、脫碳傾向性比9SiCr鋼小，而淬透性比碳素工具鋼大．其價格只比后者高約30%因此是一個值得推廣使用的鋼種。

但9Mn2V鋼也存在一些缺點如沖擊韌性不高，在生產(chǎn)使用中發(fā)現(xiàn)有碎裂現(xiàn)象．另外回火穩(wěn)定性較差，回火溫度一般不超過180℃在200℃回火時抗彎強度及韌性開始出現(xiàn)低值。

9Mn2V鋼可在硝鹽、熱油等冷卻能力較為緩和的淬火介質(zhì)中淬火。對于一些變形要求嚴格而硬度要求又不很高的模具，可采用奧氏體等溫淬火。

3）尺寸大、形狀復(fù)雜重負荷的冷作模具。須采用中合金或高合金鋼．如Cr12Mo、Crl2MoV、Cr6WVCr4W2MoV等，另外也有選用高速鋼的。

用高速鋼做冷作模具的傾向巴日趨增大、但應(yīng)指出，此時已不再是利用高速鋼所特有的紅硬性長處．而用它的高淬透性和高耐磨性。為此．在熱處理工藝上也應(yīng)有所區(qū)別。

選用高速鋼做冷模具時．應(yīng)采用低溫淬火．以提高韌性。例如W18Cr4V鋼做刃具時常用的淬火溫度為1280-1290℃。而做冷作模具時，則應(yīng)采用1190℃的低溫淬火。又如W6Mo5Cr4V2鋼．采用低溫淬火后可使壽命大大提高、特別是顯著減少了折損率。

〔4)受沖擊負荷且刀間單薄的冷作模具。如上所述．前三類冷作模具用鋼的使用性能要求均以高耐磨性為主為此均采用高碳過共析鋼乃至榮氏體鋼。而對有的冷作模具加切邊樓、沖裁模等．其對口單薄．使用時又受沖擊負荷作用則應(yīng)以要求高的沖擊韌性為主。為了解決這一矛盾．可采取以下措施．①降低合碳量．采用亞共折鋼．以避免由于一次及二次碳化物而引起鋼的韌性下降；②加入Si．、Cr等合金元素．以提高鋼的回火穩(wěn)定性和回火溫度（240一270℃回火）這樣有利于充分消除淬火應(yīng)力使嘰提高．而又不致降低硬度；②加入W等形成難熔碳化物的元素以細化晶粒、提高韌性。常用的高韌性冷作模具用鋼有6SiCr、4CrW2Si；、5CrW2Si等。

請問如何選擇模具鋼材

⒈滿足工作條件要求

⑴耐磨性

坯料在模具型腔中塑性變性時，沿型腔表面既流動又滑動，使型腔表面與坯料間產(chǎn)生劇烈的摩擦，從而導(dǎo)致模具因磨損而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。

硬度是影響耐磨性的主要因素。一般情況下，模具零件的硬度越高，磨損量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性還與材料中碳化物的種類、數(shù)量、形態(tài)、大小及分布有關(guān)。

⑵強韌性

模具的工作條件大多十分惡劣，有些常承受較大的沖擊負荷，從而導(dǎo)致脆性斷裂。為防止模具零件在工作時突然脆斷，模具要具有較高的強度和韌性。

模具的韌性主要取決于材料的含碳量、晶粒度及組織狀態(tài)。

⑶疲勞斷裂性能

模具工作過程中，在循環(huán)應(yīng)力的長期作用下，往往導(dǎo)致疲勞斷裂。其形式有小能量多次沖擊疲勞斷裂、拉伸疲勞斷裂接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂。模具的疲勞斷裂性能主要取決于其強度、韌性、硬度、以及材料中夾雜物的含量。

⑷高溫性能

當模具的工作溫度較高進，會使硬度和強度下降，導(dǎo)致模具早期磨損或產(chǎn)生塑性變形而失效。因此，模具材料應(yīng)具有較高的抗回火穩(wěn)定性，以保證模具在工作溫度下，具有較高的硬度和強度。

⑸耐冷熱疲勞性能

有些模具在工作過程中處于反復(fù)加熱和冷卻的狀態(tài)，使型腔表面受拉、壓力變應(yīng)力的作用，引起表面龜裂和剝落，增大摩擦力，阻礙塑性變形，降低了尺寸精度，從而導(dǎo)致模具失效。冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一，幫這類模具應(yīng)具有較高的耐冷熱疲勞性能。

⑹耐蝕性

有些模具如塑料模在工作時，由于塑料中存在氯、氟等元素，受熱后分解析出HCI、HF等強侵蝕性氣體，侵蝕模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加劇磨損失效。

⒉滿足工藝性能要求

模具的制造一般都要經(jīng)過鍛造、切削加工、熱處理等幾道工序。為保證模具的制造質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，其材料應(yīng)具有良好的可鍛性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性；還應(yīng)具有小的氧化、脫碳敏感性和淬火變形開裂傾向。

⑴可鍛性

具有較低的熱鍛變形抗力，塑性好，鍛造溫度范圍寬，鍛裂冷裂及析出網(wǎng)狀碳化物傾向低。

⑵退火工藝性

球化退火溫度范圍寬，退火硬度低且波動范圍小，球化率高。

⑶切削加工性

切削用量大，刀具損耗低，加工表面粗糙度低。

⑷氧化、脫碳敏感性

高溫加熱時抗氧化懷能好，脫碳速度慢，對加熱介質(zhì)不敏感，產(chǎn)生麻點傾向小。

⑸淬硬性

淬火后具有均勻而高的表面硬度。

⑹淬透性

淬火后能獲得較深的淬硬層，采用緩和的淬火介質(zhì)就能淬硬。

⑺淬火變形開裂傾向

常規(guī)淬火體積變化小，形狀翹曲、畸變輕微，異常變形傾向低。常規(guī)淬火開裂敏感性低，對淬火溫度及工件形狀不敏感。

⑻可磨削性

砂輪相對損耗小，無燒傷極限磨削用量大，對砂輪質(zhì)量及冷卻條件不敏感，不易發(fā)生磨傷及磨削裂紋。

⒊滿足經(jīng)濟性要求

在給模具選材是，必須考慮經(jīng)濟性這一原則，盡可能地降低制造成本。因此，在滿足使用性能的前提下，首先選用價格較低的，能用碳鋼就不用合金鋼，能用國產(chǎn)材料就不用進口材料。

塑料模具鋼的合理選擇

隨著塑料制品在工業(yè)及日常生活中的應(yīng)用越來越廣泛,塑料模具工業(yè)對模具鋼的需求也越來越大。在塑料成型加工中,模具的質(zhì)量對產(chǎn)品質(zhì)量的保證作用是不言而喻的。塑料模具已向精密化、大型化和多腔化的方向發(fā)展,對塑料模具鋼的性能的要求越來越高,塑模鋼的性能應(yīng)根據(jù)塑料種類、制品用途、生產(chǎn)批量、尺寸精度和表面質(zhì)量的要求而定。

影響塑料磨具鋼選擇的因素

塑料模具的零部件分為兩大類:一類為結(jié)構(gòu)件,包括澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向件、頂模板、頂出機構(gòu)、支承件等;另一類為成型件:包括型腔、型芯、嵌鑲件等。其中第一類零件可按機械零件的要求進行強度和結(jié)構(gòu)設(shè)計,材料一般選用中低碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金鋼和碳工鋼。而成型件由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜,要求工件的尺寸精度高,表面粗糙度值低,接縫密合性好,對模具材料的力學(xué)性能、耐磨性及加工工藝都提出了專業(yè)要求。

1.1 模具的主要失效形式

由于模具的工作溫度較高,壓力較大,有的塑料材料易于與模具表面發(fā)生磨損和腐蝕作用,有時還會受到脫模帶來的####和碰撞。其主要失效形式有以下三種。

1.1.1 表面磨損

由于塑料中增強樹脂填料,對模具型腔表面產(chǎn)生沖刷、磨損和腐蝕作用,從而影響到模具型腔表面粗糙度值升高,尺寸超差。

1.1.2 變形

模具局部產(chǎn)生塑性變形,導(dǎo)致表面發(fā)生凹陷、皺紋、麻點和棱角堆塌等損壞。

1.1.3 斷裂

由模具局部應(yīng)力集中導(dǎo)致的斷裂現(xiàn)象。

1.2 模具的制造和使用要求

塑料模具對材料在強度和韌度上的要求低于冷作模和熱作模,根據(jù)其失效形式和工作要求,其基本性能要求歸納為:

1.2.1 足夠的耐磨性

由于表面磨損是模具的主要失效形式之一,因此模具應(yīng)當有足夠的硬度,以保證模具的耐磨性,保證模具的壽命。通常需要選擇合適的材料和恰當?shù)臒崽幚矸椒▉頋M足硬度的要求。但當硬度達到一定值時,硬度對耐磨性的提高作用就不明顯。

1.2.2 減少熱處理變形影響

由于注塑零件形狀往往比較復(fù)雜,塑料模具在淬硬后很難加工,有時甚至無法加工。為了提高硬度,必須進行熱處理。要采取適當?shù)拇胧﹣頊p低熱處理變形的影響,對于必須在熱處理后進行加工的模具,應(yīng)選用熱處理變形小的材料。

1.2.3 優(yōu)良的切削加工性能

塑料模具的制造中切削加工成本常占大部分,為了延長切削刀具的使用壽命,保證加工表面質(zhì)量,要求模具材料具有良好的切削加工性,對于預(yù)硬性材料,要求淬火后也有好的加工性。

1.2.4 良好的拋光性能和刻蝕性

為獲得高品質(zhì)的塑料制品,模具內(nèi)型腔的表面必須進行拋光以減小表面粗糙度值,為了保證模具具有良好的電加工性和鏡面拋光性,花紋圖案刻蝕性,模具鋼應(yīng)當是材料的純潔度高,組織細微、均勻、致密,無纖維方向性。

1.2.5 良好的耐腐蝕性能

注塑PVC或加有阻燃劑等添加劑的塑料制品時,會分解出具有腐蝕性的氣體,對模具的表面有一定的化學(xué)腐蝕作用,制作這類模具時,應(yīng)選用具有一定抗腐蝕能力的鋼材。

常用模具鋼的類別及特性

2.1 滲碳鋼

滲碳鋼由于退火后的硬度低、塑性好,可以采用冷擠壓法成型,從而提高工效,減低成本。擠壓復(fù)雜型腔時,退火后的硬度小于100HBS;擠淺型腔時,小于160HBS,擠壓成型后,經(jīng)滲碳、淬火和回火處理,表面硬度為53～62 HRC。達到表面耐磨性高,心部韌性好的要求。08Cr4NiMoV（LJ）是國內(nèi)開發(fā)的冷擠壓成型專用鋼,具有成型性能優(yōu)良、滲碳層深、熱處理變形小、耐磨性好等優(yōu)點。其淬火處理的最佳溫度是850℃,回火溫度可視模具工作條件選擇。

2.2 調(diào)質(zhì)型模具鋼

工藝要求是在完成模具機械加工后,再進行調(diào)質(zhì)處理,使模具達到較好的綜合機械性能。一類是45、55等優(yōu)質(zhì)碳素鋼,適宜于形狀簡單或精度要求不高、使用壽命不長的模具。可以選用SM45、SM55等塑料模具專用鋼（YB/T094—1997、YB/T107—1997、YB/T129—1997）,此鋼材的純凈度好,力學(xué)性能穩(wěn)定。另一類是合金鋼,可以在調(diào)質(zhì)后進行碳氮共滲,進一步提高耐磨性和抗蝕性。其中:40 CrMo有良好的低溫####韌度和低的缺口敏感性,適于制作中型模具。42 CrMo屬于高強度鋼,且有較高的疲勞極限,低溫####韌性好,適于制造要求一定強度和韌性的大、中型塑料模具。38 CrMoA1是典型的滲碳鋼,調(diào)質(zhì)后滲氮處理,表面硬度高（大于850HV）并具有一定的抗蝕性。適用于PVC,PC的塑料模具。此外5 CrNiMo、5 CrMnMo等熱作模具鋼,在塑料模具中主要用于使用溫度較高,耐磨性要求高的模具,如熱固性塑料模。

2.3 預(yù)硬性塑料模具專用鋼

可以直接使用已經(jīng)預(yù)硬處理的模塊、扁（下轉(zhuǎn)第192頁）（上接第91頁）鋼進行加工,避免了加工后再熱處理所造成的各種缺陷,從而提高了模具的制作精度,同時縮短了制作周期。塑料模具鋼的主流品種,可以劃分為一般型和易切削型以及非調(diào)質(zhì)型等幾類。

模具鋼的選用及熱處理

塑料模具的制作成本中,加工和拋光占到了70%～80%,因此在選用模具材料時,應(yīng)在保證模具使用性能要求的同時,盡可能地提高其加工工藝性能。其選用方法可按以下方式進行。

（1）根據(jù)塑料制品的種類和質(zhì)量要求選用。

（2）根據(jù)塑料件的生產(chǎn)批量選用。在其它影響因素確定時,生產(chǎn)批量越小,對模具的耐磨性和使用壽命要求越低。因此,可選用性能指標低的材料。小批量時,可以選用調(diào)質(zhì)型合結(jié)鋼或碳結(jié)鋼。中等批量（30～100萬件）時,可以選用P20,5NiSCa,SM2等,大批量時,5NiSCa,PMS等。

（3）根據(jù)塑料件的尺寸大小及精度要求選用。對大型高精度的注射模,當塑料件生產(chǎn)批量大時,采用預(yù)硬化鋼,以防止熱處理變形。

（4）根據(jù)塑料件的復(fù)雜程度選用。應(yīng)充分考慮模具的加工工藝性,盡量選用易切削,熱處理變形小,耐磨性好的材料。

模具鋼材選用表及塑料模具材料的選擇方法的介紹就聊到這里吧，感謝你花時間閱讀本站內(nèi)容。