近年來,我國模具工業(yè)以年均20%的速度快速增長,隨著我國塑料工業(yè)的發(fā)展,特別是工程塑料的高速發(fā)展,塑料模具占到了模具總量的34%,年增長率保持在15%以上,塑料模具正朝著大型化、復(fù)雜化、精密化和多腔化方向發(fā)展,對塑料模具鋼材料的種類和性能要求越來越高。
為滿足現(xiàn)代模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求,模具的精度以及對高精度塑料模具拋光后達(dá)到的鏡面效果的要求越來越高,而模具表面粗糙度對產(chǎn)品和模具本身的質(zhì)量、壽命都有相當(dāng)大的影響。國內(nèi)、外研究表明,模具鋼材的性能水平、材質(zhì)優(yōu)劣以及熱處理工藝的選用是影響模具壽命的重要因素。
塑料模具的不同組成零件對材質(zhì)的要求是不一樣的,對于結(jié)構(gòu)零件,包括澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向件、定模板、定出機(jī)構(gòu)件等,選用的材料一般為中、低碳的碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼或碳素工具鋼。而對于成型零件,包括型腔、型芯、鑲嵌件等,其選用的材料決定了模具的性能、壽命和成本級別。成型零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,要求尺寸精確、接縫密合和表面光滑,所用材料必須具備以下的特定性能要求:具有一定的綜合力學(xué)性能,熱處理變形少,尺寸穩(wěn)定性好;材料高度純潔,組織均勻致密;在硬化狀態(tài)下具有良好的鏡面拋光性。由于塑料模具的型腔幾何形狀比較復(fù)雜,因此鋼材必須具有良好的切削加工性。在成型PVC或加油阻燃劑等添加劑的塑料制品時,由于成型過程中分解出對模具鋼的表面具有化學(xué)腐蝕作用的物質(zhì),因此選用的模具鋼應(yīng)該具有良好的耐腐蝕性。
近年來,我國相繼引進(jìn)一些國外的塑料模具鋼,并且自行研制了許多新的塑料模具鋼。塑料模具鋼的選用要依據(jù)塑料加工條件、模具制造要求,以及經(jīng)濟(jì)成本等多種因素。下表為根據(jù)塑料品種選用模具鋼的歸納表。
用途 |
代表性塑料及制品 |
模具要求 |
選用鋼材 |
||
一般熱塑性 熱固性塑料 |
一般 |
ABS |
電視機(jī)殼、 音響設(shè)備 |
高強(qiáng)度、 耐磨性 |
55#,40Cr, P20,SM1,SM2 |
聚丙烯 |
電扇扇葉、容器 |
||||
表面有花紋 |
ABS |
汽車儀表盤 化妝品容器 |
高強(qiáng)度、耐磨損、光刻性 |
20CrNi3MoAl,PMS |
|
透明件 |
有機(jī)玻璃AS |
光學(xué)零件、 汽車燈罩等 |
高強(qiáng)度、耐磨損、拋光性 |
5NiSCa,SM2, PMS2,P20 |
|
增強(qiáng)塑料 |
熱塑性 |
POM,PC |
汽車儀表盤、 電動工具外殼 |
高耐磨性 |
65Nb,8CrMn, 06NiTi2Cr,06Ni6CrMoVTiAl |
熱固性 |
酚醛樹脂 環(huán)氧樹脂 |
齒輪等 |
65Nb,8CrMn,06NiTi2Cr,06Ni6CrMoVTiAl |
||
阻燃性物件 |
ABS加阻燃劑 |
電視機(jī)殼、 收錄機(jī)殼 |
耐腐蝕 |
PCR |
|
聚氯乙烯 |
PVC |
閥門管件、 電話機(jī) |
高強(qiáng)度、 耐腐蝕 |
38CrMoAl,PCR |
|
光學(xué)透鏡 |
有機(jī)玻璃聚苯乙烯 |
照相機(jī)鏡頭、 放大鏡 |
拋光性好、 防銹性 |
PMS,8CrMn, PCR |
(余冶)