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沖壓模具/塑料模具鋼的種類與應用現(xiàn)況

發(fā)布時間：

2017-06-05

來源：

　　1.引言

　　隨著我國塑料工業(yè)發(fā)迅速，需求也越來越大，對塑料模具提出了越來越高的要求。這促進了塑料模具的不斷發(fā)展。模具材料是制造生產(chǎn)模具的基礎。目前塑料模具正朝著高效率、高精度、高壽命方向發(fā)展。盡管如此，我國的模具技術及模具壽命仍落后于一些工業(yè)發(fā)達國家，模具用材和熱處理塑料模具結(jié)構復雜，對塑料模具型尺寸精度和表面粗糙度要求很高，對塑料模具型腔材料的要求比較苛刻。因此正確選用模具材料及其熱處理方法，對于提高模具質(zhì)量，延長模具使用壽命是非常重要的。

　　2.塑料模具的性能要求

　　塑料模具的組成零件按其用途可分為兩大類，一類為結(jié)構零件，包括澆注系統(tǒng)、導向件、定(動)模板、頂出機構件、支承件等，選用材料一般為中、低碳的碳素結(jié)構鋼或合金。另一類為成型零件。包括型腔、型芯、鑲嵌件等，是直接成型塑料制件的關鍵零部件。塑料模具的工作溫度在200一300℃。塑料模具型腔復雜，尺寸精度和表面粗糙度要求高，對塑料模具鋼的機械加工性能、鏡面拋光研磨性能、熱處理變形和尺寸穩(wěn)定性等方面都提出了相應的要求。因此在選用模具材料時，應在保證模具使用性能要求的同時，盡可能地高其加工工藝性能.其選用原則主要有以下幾點：1)具有一定的綜合力學性能.成型零件在工作過程中要承受溫度、壓力、侵蝕和磨損，因而要求具有一定的強度和塑性、韌性。(2)模具型腔表面應具有足夠厚的硬化層，有一定的硬度和耐磨性。(3)切削加工性好。塑料模形狀往往比較復雜，切削加工成本常占到模具的絕大部分(一般約75%)，因而要求具有良好的切削加工性。(4)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，采用預硬化鋼，以防止熱處理變形。

　　3.塑料模具鋼的類型

　　對于我國傳統(tǒng)常用模具鋼的性能，已有很多書藉資料作過論述，本文主要介紹我國近年研制和從國外引進并已(或即將)在生產(chǎn)中推廣使用的塑料模具鋼。

　　3.1預硬型塑料模具鋼

　　這類鋼是在含碳的基礎上加入適當?shù)你t錳鎳等元素制成，一般經(jīng)過充分鍛打后制成模塊，預先熱處理至要求的硬度后，供使用單位制模。在硬度為30至40HRC狀態(tài)下可以直接進行車削、鉆孔、銑削、雕刻、精銼等加工，精加工后可直接交付使用，不再進行熱處理，以保證模具的制造精度。精加工后可直接交付使用，這就完全避免了熱處理變形的影響，從而保證了模具的制造精度.同時還具有高耐磨性超高拋光性和圖案蝕刻性，常用于特大型復雜長壽命的塑料模具。預硬型塑料模具鋼主要有P20,P20S,P20BS鋼等，P20鋼具有較好的淬透性及一定的韌度，可以進行滲碳、滲氮或碳氮共滲，滲碳淬火后表面硬度可達65HRC，具有較高的熱硬度及耐磨性。

　　3.2易切削型塑料模具鋼

　　易切削鋼是在預硬鋼的基礎上加入易切削元素，以克服不易切削的困難.加入易切削元素S,B和Ca。國外易切削預硬鋼主要是S系，也有S-Se系，但Se價格較貴。S系易切削鋼在低、中速切削條件下具有良好的被切削性，但熱變形后沿變形方向伸長的MnS增加了韌性，在截面增大時，硫化物的偏析比較嚴重。我國研制了一些含硫易切削預硬塑料模具鋼，如8Cr2MnWMoVS和S-Ca復合易切削塑料模具鋼SCrNiMnMoVSCa(簡稱SNiSCa)。8Cr2.S屬易切削精密塑料成型模具鋼是為適應精密塑料模和薄板無間隙精密沖模之急需而研制的。其特點是鋼中含碳量高，主要是為了使淬火后鋼的基體中具有一定的碳，并保留一定量的細小而彌散的殘留碳化物，既可抑制淬火加熱時奧氏體晶粒的長大，又同時保證模具具有一定的耐磨性。鋼中加入Cr,W,Mo,V是為了提高淬透性，細化奧氏體晶粒，形成合金化合物，提高鋼的耐磨性。

　　8Cr2.S鋼熱處理工藝簡便，淬透性好，在860900℃加熱，油冷淬火、空冷淬火或在240280℃硝酸鹽中等溫淬火都可以，直徑X100~的鋼材空冷淬火可以淬透，淬火后硬度為62}64HRC，在550620℃回火時，回火硬度為40}48HRC。

　　3.3時效硬化型塑料鋼

　　時效硬化鋼有二類，即馬氏體時效鋼和低鎳時效鋼，馬氏體時效鋼含高鎳，價格昂貴，我國極少使用。25CrNi3MoA1是低鎳時效鋼，經(jīng)8800C淬火和6800C-7000C高溫回火后，硬度為HRC20-25，可進行機械加工，再經(jīng)5200C一5400C時效，硬度達到HRC38-42,時效是靠析出與基體共格的有序金屬間化合物NiAI得到強化。PMS鋼是一種新型析出硬化型塑料模具鋼，具有良好的冷熱加工性能和綜合力學性能，熱處理工藝簡便，變形小，淬透性高，適宜進行表面強化處理，在軟化狀態(tài)下可進行模具型腔的擠壓成形。鍛造空冷后不需退火，即可進行機械加工。SM2鋼中加入鋁，時效時可以析出硬化相Ni3A1，加入鉻可以提高鋼的淬透性，加入硫和錳，可以形成易切削相Mn.S，因此，SM2鋼比PMS鋼的淬透性稍高，切削性能好。

　　4.我國塑料模具鋼的發(fā)展及前景

　　我國模具鋼生產(chǎn)技術發(fā)展迅速，形成了我國自己的模具鋼系列，隨著全球產(chǎn)業(yè)結(jié)構調(diào)整，造業(yè)等傳統(tǒng)工業(yè)由于歐美市場的日趨飽和，勞動成本逐年提高，利潤減少，重心向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移.由于勞動力資源豐富、便宜，所以，中國的模具潛在市場很大，決定了中國必將發(fā)展成為模具制造大國。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喻。但是同時，我國在模具鋼的生產(chǎn)技術、產(chǎn)品質(zhì)量方面還存在著許多不足。很多制造大型、精密、長壽命模具的鋼材仍需從國外進口，已成為世界上進口模具最多的國家，展望未來急待開展以下工作。

　　4.1提高模具鋼的質(zhì)量

　　現(xiàn)在國內(nèi)許多模具鋼廠都已采用先進的冶金設備和工藝生產(chǎn)模具鋼，但與國外先進水平相比尚有差距，且采用先進工藝的模具鋼產(chǎn)量很少。為了提高模具鋼的質(zhì)量，鋼廠不但要加大采用先進工藝生產(chǎn)模具鋼的比例，而且要改善管理，以利大量生產(chǎn)純凈度高、均勻性好、質(zhì)量穩(wěn)定的模具鋼。我國某些特殊鋼廠已采用爐外精煉、真空冶煉、快鍛機和精鍛機等生產(chǎn)模具鋼，模具鋼的質(zhì)量有大幅度提高，如D2,P20等，出口產(chǎn)品的質(zhì)量可以達到國際先進水平。但國外對純度要求較高的模具鋼大部分采用電渣重熔，進一步提高了鋼的純凈度、致密度、等向性和均勻性，減少偏析我國還需要在這方面進一步開展工作。

　　4.2推廣應用性能優(yōu)良的新型模具鋼

　　我國已開發(fā)出性能優(yōu)異，達到或超過國外同類水平的特色新型模具鋼，但這些新鋼的推廣數(shù)量和應用范圍不夠大，有選擇地開發(fā)先進模具鋼，例如開發(fā)粉末冶金模具鋼，多元易切削系塑料模具鋼，開發(fā)玻璃、陶瓷，耐火磚和地磚等成形模具用鋼，完善中國的模具鋼系列。

　　隨著我國模具工業(yè)的發(fā)展，塑料模具正朝著多樣化、復雜化、精密化和多腔化方向發(fā)展，并逐步向高技術含量的大型、長壽命的方向轉(zhuǎn)變。通過合理選擇塑料模具改善模具的加工工藝性和質(zhì)量，可提高塑料模具的使用壽命。為了滿足塑料制品向大型化、精密化方向的發(fā)展要求，應注意加強采用新型塑料模具，同時能源節(jié)約型非調(diào)質(zhì)預硬型塑料模具鋼將具有廣闊的應用前景。

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