注塑模具材料的選擇與性能分析至關重要,直接影響模具的使用壽命、加工精度、制品質量和生產成本。以下是相關介紹:
1.材料選擇
鋼材 :鋼材是注塑模具中最基礎且廣泛使用的材料。碳素結構鋼如 S45C、S50C 等,常用于制作模具的基體部分;合金工具鋼如 CrWMn、Cr12 等,因其較高的硬度和耐磨性,適用于制作模具的型腔、型芯等關鍵部件。
合金鋼 :在普通鋼基礎上加入鉻、鎳、鉬、鎢等合金元素形成。這些合金元素可顯著提高鋼材的硬度、強度、耐腐蝕性、耐磨性和耐熱性等綜合性能。在注塑模具中,常用于制作高要求、高壽命的模具部件,如高硬度型腔、滑塊、斜頂等。
特殊鋼 :指具有特殊物理、化學或機械性能的鋼材,如高速鋼、模具鋼中的 P20、718、NAK80 以及不銹鋼等。這些材料能滿足注塑模具在強度、韌性、耐磨性、耐腐蝕性等方面的特殊要求。
非金屬材料 :如石墨、陶瓷和硬質合金等。石墨具有良好的自潤滑性和耐高溫性,適用于制作高溫模具或需要良好脫模性的模具部件;陶瓷材料則以其高硬度、高耐磨性和良好的絕緣性能,在特殊要求的注塑模具中得到應用。
導套與推桿材料 :導套常采用軸承鋼、氮化硅陶瓷等,具有高硬度、高耐磨性和良好的抗咬合性能;推桿則常采用不銹鋼、硬質合金或經過特殊處理的鋼材制成,以確保其強度和耐腐蝕性。
2.性能分析
硬度 :模具材料的硬度越高,其內部原子排列越緊密,分子間鍵合力越強,不易因外部應力作用而發生微觀層面的塑性變形,耐磨性能越好,能長期保持精確的尺寸和形態,確保模具在整個服役期間的精度和穩定性。但硬度并非越高越好,過于硬的材料可能犧牲韌性,導致模具在承受沖擊或熱應力時易于開裂或崩刃。
耐磨性 :注塑過程中模具與塑料熔體相互摩擦,耐磨性差的材料會導致模具型腔表面迅速磨損,影響制品尺寸精度和表面質量。選擇耐磨性好的材料可降低模具磨損速率,延長模具使用壽命,保證產品質量的穩定性。
熱穩定性 :注塑模具在工作中需經歷高溫熔體注入和冷卻定型的過程,頻繁的溫度變化要求材料具有低熱膨脹系數和良好的導熱性。低熱膨脹系數可保證模具在不同溫度下尺寸穩定,避免影響制品精度;良好的導熱性有助于模具快速散熱,提高生產效率,減少模具內部因溫度分布不均而引發的應力集中,防止模具變形或損傷。
耐腐蝕性 :部分塑料原料中含有一些添加劑,在高溫熔融狀態下可能會釋放出具有腐蝕性的化學物質,侵蝕模具表面。若模具材料耐腐蝕性差,會導致型腔表面銹蝕、損壞,影響制品表面質量和模具壽命。因此,模具材料需具備一定的耐腐蝕性,以抵抗這些化學物質的侵蝕。