正因?yàn)槿绱耍瑖?guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)發(fā)出具有良好加工及使用性能、熱處理變形小的新型模具鋼種,如預(yù)硬鋼、新型淬火回火鋼和馬氏體時(shí)效鋼等。另外,為了提高模具的壽命,在模具成型零件的表面強(qiáng)化處理方面也做了許多研究與工程實(shí)踐,并且取得了很好的效果。到目前為止,上述研究和開(kāi)發(fā)工作還在不斷地深入進(jìn)行,已取得的成果正在大力推廣。
塑料模具的工作條件一般須在150~ 200℃下進(jìn)行工作,除了受到一定壓力作用外,還有溫度的影響?,F(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:
(1)足夠的表面硬度和耐磨性
塑料模的硬度通常在50~60 HRC 以下,經(jīng)過(guò)熱處理的模具應(yīng)有足夠的表面硬度,以保證模具具有足夠的剛度。模具在工作中由于塑料的填充和流動(dòng)要承受較大的壓應(yīng)力和摩擦力,要求模具保持形狀的精度和尺寸精度的穩(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)成分和熱處理硬度,因此提高模具的硬度有利于提高其耐磨性。
(2) 良好的機(jī)械加工性能
要選用易于切削,且在加工后能得到高精度零件的鋼種。為此,以中碳鋼和中碳合金鋼最常用,這對(duì)大型模具尤其重要。對(duì)需要電火花加工的零件,還要求該鋼種的燒傷硬化層較薄。
(3) 優(yōu)良的拋光性能
高品質(zhì)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拋光到鏡面,Ra≤0.05μm,需要鋼材硬度35~40 HRC 為宜,表面過(guò)硬會(huì)增加拋光困難度,同時(shí)也會(huì)使得生產(chǎn)成本上升。為此,選用的鋼材要求材料雜質(zhì)少,顯微組織應(yīng)均勻致密,無(wú)纖維方向性,拋光時(shí)不應(yīng)出現(xiàn)麻點(diǎn)或桔皮狀缺陷。
(4) 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)定性的材料,使得模具成型零件經(jīng)熱處理后線膨脹系數(shù)小,熱處理變形小,溫度差異引起的尺寸變化率小,金相組織和模具尺寸穩(wěn)定,可減少或不再進(jìn)行加工,從而保證模具尺寸精度和表面粗糙度要求。
(5) 良好的耐磨性和抗疲勞性能
注塑模型腔不僅受高壓塑料熔體沖刷,而且還受冷熱交變的溫度應(yīng)力作用。一般的高碳合金鋼可經(jīng)熱處理獲得高硬度,但韌性差,易形成表面裂紋,不宜采用。所選鋼種應(yīng)使注塑模能減少拋光修模的次數(shù),能長(zhǎng)期保持型腔的尺寸精度,達(dá)到批量生產(chǎn)的使用壽命期限。
(6) 耐腐蝕性能
對(duì)有些塑料品種,如聚氯乙烯和阻燃型塑料,必須考慮選用有耐腐蝕性能的鋼種。
此外,在選擇材料時(shí)還須考慮防止擦傷與膠合,如兩表面存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)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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