还剩14页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
注塑模具材料(模具设计与制造课程期末报告)学院机械工程学院班级11级机制班小组成员2014年11月5日注塑模具材料摘要注塑成型是目前塑料__中最普遍采用的一种重要的成型方法,它是根据金属压铸原理从19世纪末20世纪初发展起来的,除极少数塑料外几乎所有的热塑性塑料和部分热固性塑料都可采用此法成型目前,注塑成型技术是塑料__中最常用的方法之一,可用来生产空间几何形状非常复杂的塑料制件注塑模具是塑料在注塑成型中的关键工艺装备,模具材料的发展影响着模具工业的发展本文将从注塑模具的发展历史、注塑模具材料的分类、注塑模具材料的特点、注塑原料特点与注塑模具材料选择、现有模具品牌与选择、模具材料的发展与进口材料的差距等六个方面进行阐述,并提出一些有关于我国注塑模具发展的一些建议关键词:注塑模具材料标准分类品牌选择
1.注塑模具的历史葡萄牙模具工业发展历史1943年,位于葡马立尼亚.格兰特市(__rinhaGrande)一家小型玻璃模具厂股东阿尼巴尔(AníbalH.Abrantes)萌发了生产注塑模具的构想由于未能获得其他股东的支持,阿尼巴尔不得不出售自己拥有的公司股份以筹集资金,并开始专注于注塑模具的研发和制造2年后,他成功地制造了第一只注塑模具此后,在马立尼亚.格兰特市和奥利维拉.德.阿泽麦伊斯市oliveiradeAzeméis(葡萄牙另一传统玻璃工业区)逐步出现其它注塑模具企业随着国外先进技术的引进,葡模具工艺水平不断提高,并于1955年首次实现模具出口,产品销往英国至1980年,葡模具产品已远销50多个国家,当时仅马立尼亚.格兰特市市就有54家模具企业,从业人数达2000人
(二)、葡萄牙模具企业发展现状目前葡模具业共有企业300家,以中小企业为主,大部分集中在马立尼亚.格兰特和奥利维拉.德.阿泽麦伊斯两市,总从业人口7500人其中马立尼亚.格兰特市有模具企业190家(占全国模具企业的63%),从业人员5000人,奥利维拉.德.阿泽麦伊斯市有模具企业86家(占全国模具企业的29%),从业人数1600人经过半个多世纪的发展,葡萄牙模具企业总结和积累了大量技术经验葡模具界普遍认为,模具工业整体水平的提高主要依赖于技术发展、合理生产和质量控制计划、不断更新设备和加强专业技术投资等因素目前,葡模具企业本着工艺竞争和整体质量至上的经营理念,率先大量使用高精度数控设备,并在模具设计过程中普遍使用CAD/CAM/CAE系统葡模具企业利润直接再投资平均比例高达18%,在包括美国、英国、韩国、__和法国在内的国际模具工业及专用工具协会(IST__)成员国中居于首位凭借先进的信息技术支持,葡模具界内部已实现了模具项目设计及生产数据快速交换,并进一步加强了客户同生产企业间的交流与沟通随着技术的发展与日臻完善,葡模具企业专业化程度不断提高,不少企业已逐步向模胚、抛光、大型模具或高精度模具等特定专业领域发展
2.注塑模具材料分类与特点近年来我国在新型注塑模具材料研制、提高材料冶金质量、优化热处理工艺、提高模具命等方面做了大量的工作为用户提供了大量质优价廉的注塑模具材料获得了明显的技术经济效益目前注塑模具材料仍以模具钢为主但根据成型工艺的不同也可采用非铁合金、钢结硬质合金、低熔点合金等材料
2.1模具钢注塑模具钢可分为渗碳型注塑模具钢、预硬型注塑模具钢、时效硬化型注塑模具钢、耐腐蚀型注塑模具钢、非调质注塑模具钢等五种目前用得最多的是渗碳型注塑模具钢、预硬型注塑模具钢和时效硬化型注塑模具钢
2.
1.1渗碳型注塑模具钢渗碳型注塑模具钢的含碳量一般在
0.10%~
0.25%的范围内退火后硬度低、塑性好冷__硬化效应不明显可用冷挤压的方法__模具型腔也称冷挤压钢成形后经渗碳、淬火、回火可获得较高的表面硬度常用的钢号有DT
1、
20、20Cr、10Cr
5、10Cr2NiMo、12CrNi
2、12CrNi3A、12Cr2Ni
4、18CrNiW、20Cr2Ni
4、20CrNiM
2.
1.2预硬型注塑模具钢预硬型注塑模具钢是调制处理到一定硬度供货的钢材有较好的切削__性能可直接进行型腔__常用的预硬型注塑模具钢有3Cr2Mo、3Cr2NiMo、40CrMnVBSCa、__1钢等
2.
1.3时效硬化型注塑模具钢时效硬化型注塑模具钢适用于制造预硬化钢的硬度满足不了要求又不允许有较大热处理变形的模具时效硬化钢有低镍时效钢和马氏体时效钢两类我国现有的低镍时效硬化钢有25CrNi3MoAl钢、__2钢、PMS钢和06钢等马氏体时效钢是以镍为主要合金成份的微碳高合金钢这种钢的奥氏体很稳定经固溶处理后即可获得微碳Fe-Ni板条马氏体硬度为30HRC左右
2.
1.4耐腐蚀型注塑模具钢有些注塑制品如聚氯乙烯、氟化注塑、阻燃注塑等压制过程中对模具具有腐蚀作用一般采用马氏体不锈钢和沉淀硬化型不锈钢典型代表有国际标准ISO中的110cm17瑞典的ASSAB公司的4Cr13等
2.
1.5非调质注塑模具钢非调质注塑模具钢在锻、轧后即可达到预硬不需再进行调质处理有利于节约能源、降低成本、缩短生产周期国内对非调质注塑模具钢的__较晚25CrMnVTiSCaRE、2Cr2M__oVS和2Mn12CrVCaS是近年__的新钢种锻、轧空冷后得到下贝氏体直径100mm的FT钢硬度可达到30~35HRC
2.2非铁合金
2.
2.1铜合金用作注塑模具材料的铜合金主要是铍青铜如ZCuBe
2、ZCuBe
2.4等一般采用铸造方法制模不仅成本低周期短而且还可制出形状复杂的模具
2.
2.2铝合金铝合金的密度小熔点低切削__性能和导热性能都优于钢其中铸造铝硅合金还具有优良的铸造性能常用的铸造铝合金有ZL
101、ZL
201、ZL302等
2.
2.3锌合金用于制造注塑模具的锌合金大多为Zn-4Al-3Cu共晶型合金用铸造方法可以__出光洁而复杂的模具型腔并可降__模费用、缩短制模周期
2.3钢结硬质合金钢结硬质合金是以钢为粘结相以碳化钛、碳化钨等碳化物为硬质相用粉末冶金方法产的复合材料其微观__是细小的硬质相弥散均匀地分布于钢的基体中我国生产的模用钢结硬质合金的典型牌号有GT
35、R
5、T
1、D
1、TLMW
50、GW
50、GJW50等
2.
4.低熔点合金利用低熔点合金浇铸吹塑模具的型腔不仅可以缩短模具的制造周期节约大量钢材而且还节省劳力低熔点合金的种类很多目前使用较简单的一种是WBi=58%、WSn=42%的铋锡合金塑料模具材料对模具的寿命、__周期、生产成本以及塑件的质量具有显著影响塑料模具选材受模具结构、塑料种类、性质与制品形状及质量要求的制约要结合模具结构、工作环境和制件特点进行选材另外还要考虑经济性的影响标准化已经成为工业发展的一个趋势塑料模具材料的标准化也应日益完善为模具制造业快速发展奠定基础
3.注塑原料的特点与模具材料关系1)PC/ABS聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和混合物应用于计算机和商业机器壳体、电器设备、草坪园艺机器、汽车零件仪表板、内部装修以及车轮盖PC/ABS具有PC和ABS两者的综合特性例如ABS的易__特性和PC的优良机械特性和热稳定性二者的比率将影响PC/ABS材料的热稳定性PC/ABS这种混合材料还显示了优异的流动特性收缩率在
0.5%左右2PC/PBT聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯的混合物,典型应用于齿轮箱、汽车保险杠以及要求具有抗化学反应和耐腐蚀性、热稳定性、抗冲击性以及几何稳定性的产品PC/PBT具有PC和PBT二者的综合特性,例如PC的高韧性和几何稳定性以及PBT的化学稳定性、热稳定性和润滑特性等收缩率在
0.5%左右3PE-HD高密度聚乙烯典型应用于电冰箱容器、存储容器、家用厨具、密封盖等PE-HD的高结晶度导致了它的高密度,抗张力强度,高温扭曲温度,粘性以及化学稳定性PE-HD比PE-LD有更强的抗渗透性4PE-LD低密度聚乙烯典型应用于碗,箱柜,管道联接器PE-LD对气体和水蒸汽具有渗透性PE-LD的热膨胀系数很高不适合于____使用的制品PE-LD在室温下可以抵抗多种溶剂,但是芳香烃和氯化烃溶剂可使其膨胀同PE-HD类似,PE-LD容易发生环境应力开裂现象5PA6聚酰胺6或尼龙6典型应用于由于有很好的机械强度和刚度被广泛用于结构部件,有很好的耐磨损特性,还用于制造轴承它的熔点较低,而且工艺温度范围很宽,抗冲击性和抗溶解性较好但吸湿性也较强6PBT聚对苯二甲酸丁二醇酯典型应用于家用器具(食品__刀片、真空吸尘器元件、电风扇、头发干燥机壳体、咖啡器皿等),电器元件(开关、电机壳、保险丝盒、计算机键盘按键等),汽车工业(散热器格窗、车身嵌板、车轮盖、门窗部件等)PBT是最坚韧的工程热塑材料之一,它是半结晶材料,有非常好的化学稳定性、机械强度、电绝缘特性和热稳定性这些材料在很广的环境条件下都有很好的稳定性PBT吸湿特性很弱7PC聚碳酸酯典型应用于电气和商业设备(计算机元件、连接器等),器具(食品__机、电冰箱抽屉等),交通运输行业(车辆的前后灯、仪表板等)PC是一种非晶体工程材料,具有特别好的抗冲击强度、热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染性PC的缺口伊估德冲击强度非常高,并且收缩率很低,一般为
0.1%~
0.2%PC有很好的机械特性,但流动特性较差,因此这种材料的注塑过程较困难在选用何种品质的PC材料时,要以产品的最终期望为基准如果塑件要求有较高的抗冲击性,那么就使用低流动率的PC材料;反之,可以使用高流动率的PC材料,这样可以优化注塑过程8PET聚对苯二甲酸乙二醇酯典型应用于汽车工业(结构器件如反光镜盒,电气部件如车头灯反光镜等),电器元件(马达壳体、电气联结器、继电器、开关、微波炉内部器件)PET的玻璃化转化温度在165C左右,材料结晶温度范围是120~220CPET在高温下有很强的吸湿性对于玻璃纤维增强型的PET材料来说,在高温下还非常容易发生弯曲形变可以通过添加结晶增强剂来提高材料的结晶程度9POM聚甲醛典型应用于POM具有很低的摩擦系数和很好的几何稳定性,特别适合于制作齿轮和轴承由于它还具有耐高温特性,因此还用于管道器件(阀门、泵壳体),草坪设备等POM是一种坚韧有弹性的材料,即使在低温下仍有很好的抗蠕变特性、几何稳定性和抗冲击特性POM既有均聚物材料也有共聚物材料均聚物材料具有很好的延展强度、抗疲劳强度,但不易于__共聚物材料有很好的热稳定性、化学稳定性并且易于__无论均聚物材料还是共聚物材料,都是结晶性材料并且不易吸收水分POM的高结晶程度导致它有相当高的收缩率,可高达到2%~
3.5%对于各种不同的增强型材料有不同的收缩率10PP聚丙烯典型应用于汽车工业(挡泥板、通风管、风扇等),器械(洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等),日用消费品(草坪和园艺设备如剪草机和喷水器等)PP是一种半结晶性材料它比PE要更坚硬并且有更高的熔点由于均聚物型的PP温度高于0C以上时非常脆,因此许多商业的PP材料是加入1~4%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度、低透明度、低光泽度、低刚性,但是有有更强的抗冲击强度
4.现有模具品牌与模具材料选择模具材料的选择原则如下按__方式选材、按服役条件选材、按制品的质量要求选材、按模具零部件分类选材
4.
1.按__方式选材塑料模标准件量大面广多采用低碳钢或低碳低合金钢冷挤压成形若要求模具标准件表面具有一定的耐磨性在冷挤压成形后可进行渗碳与淬、回火处理;对于铸造方法成型的塑料模可选用铝合金、锌合金、青铜和铸铁材料这些材料具有良好的铸造性能特别是硅铝合金和锌基合金这两种材料熔点低流动性好;对于用超塑性方法成形的注塑模具应尽量选择共晶合金或共析合金以获得良好的塑性对于能获得极细晶粒的合金通过晶粒细化处理后也具有良好的超塑性;对于用切削__或电__成型的注塑模具要求材料有良好切削性可降低__费用缩短制造周期对于电__成型还要求材料具有良好的导电性
4.
2.按服役条件选材成型ABS、聚氯乙稀等塑件时在成型温度下塑料产生腐蚀性的气体因此要求与制件直接接触的部件应具有优良的耐腐蚀性如马氏体不锈钢、时效硬化不锈钢和18Ni马氏体时效钢等也可以用普通材料__后进行镀铬处理在成型添加有玻璃纤维或石英粉等硬质材料的塑件时高硬度的添加物使塑料的流动性下降导致模具磨损严重故成型这类塑料的模具材料多选用能淬成高硬度的模具钢如TIOA、Cr12MoV等若选用碳含量不高的钢则应进行渗碳淬火处理
4.
3.按制品的质量要求选材成型透明塑件时要求模具材料有较高的镜面__性和能淬成高硬度材料中的非金属夹杂和气孔要求极少且显微__均匀可选用能淬成高硬度的超纯净钢许多塑料制品都要求其表面有装饰花纹还要求模具材料具有良好的花纹图案蚀刻性在JJt塑塑料磁体时为r在某一方向得到优异的磁性能需要选用奥氏体无磁模具钢制造模具:当塑件尺寸精度要求很高时一应选用热膨胀系数小在热处理过程中不易变形的模具材料如18Ni马氏体时效钢其不足之处是__昂贵一若选用CllZMOV钢在淬火后进行深冷处理也可达到同样的目的
4.
4.模具零部件分类选材
4.
4.1成型零部件材料选用1)成型零部件指与塑料直接接触而成型制品的模具零部件,如型腔、型芯、滑块、镶件、斜顶、侧抽等2)成型零部件的材质直接关系到模具的质量、寿命,决定着所成型塑料制品的外观及内在质量,必须十分慎重,一般要在合同规定及客户要求的基础上,根据制品和模具的要求及特点选用3)成型零部件材料的选用原则是根据所成型塑料的种类、制品的形状、尺寸精度、制品的外观质量及使用要求、生产批量大小等,兼顾材料的切削、抛光、焊接、蚀纹、变形、耐磨等各项性能,同时考虑经济性以及模具的制造条件和__方法,以选用不同类型的钢材4)对于成型透明塑料制品的模具,其型腔和型芯均需选用高镜面抛光性能的高档进口钢材,如718(P20+Ni类)、NAK80(P21类)、S136(420类)、H13类钢等,其中
718、NAK80为预硬状态,不需再进行热处理;S136及H13类钢均为退火状态,硬度一般为HB160-200,粗__后需进行真空淬火及回火处理,S136的硬度一般为HRC40-50,H13类钢的硬度一般为HRC45-55(可根据具体牌号确定)5)对于制品外观质量要求高,长寿命、大批量生产的模具,其成型零部件材料选择如下a型腔需选用高镜面抛光性能的高档进口钢材,如718(P20+Ni类)、NAK80(P21类)等,均为预硬状态,不需再进行热处理b型芯可选用中低档进口P20或P20+Ni类钢材,如
618、
738、
2738、
638、318等,均为预硬状态;对生产批量不大的模具,也可选用国产塑料模具钢或S50C、S55C等进口__碳素钢6)对于制品外观质量要求一般的模具,其成型零部件材料选择如下a小型、精密模具型腔和型芯均选用中档进口P20或P20+Ni类钢材b大中型模具,所成型塑料对钢材无特殊要求,型腔可选用中低档进口P20或P20+Ni类钢材;型芯可选用低档进口P20类钢材或进口__碳素钢S50C、S55C等,也可选用国产塑料模具钢c对于蚀皮纹的型腔,当蚀梨地纹时应争取避免选用P20+Ni类的2738
(738)牌号7)对无外观质量要求的内部结构件,成型材料对钢材亦无特殊要求的模具,其成型零部件材料选择如下a对于大中型模具,型腔可选用低档的进口P20或P20+Ni类钢材,也可选用进口__碳素钢S55C、S50C或国产P20或P20+Ni类塑料模具钢;型芯可选用进口或国产__碳素钢b对于小型模具,若产量较高,结构较复杂,型腔可选用低档的进口P20或P20+Ni类钢材,也可选用国产P20或P20+Ni类塑料模具钢;型芯可选用国产塑料模具钢c对于结构较简单,产量不高的小型模具,型腔型芯均可选用国产塑料模具钢或__碳素钢8)对于成型含氟、氯等有腐蚀性的塑料和各类添加阻燃剂塑料的模具,若制品要求较高,可选用进口的耐蚀钢,要求一般的可选用国产的耐蚀钢9)对于成型对钢材有较强摩擦、冲击性塑料的模具,例如用来注射尼龙+玻璃纤维料的模具,需选用具有高耐磨、高抗热拉强度及高韧性等优点的进口或国产H13类钢材10)成型镶件一般与所镶入的零件选用相同材料对于模具较难冷却的部分或要求冷却效果较高的部分,镶件材料应选用铍青铜或合金铝11)对于模具中参与成型的活动部件材料选择原则如下a透明件应选用抛光性好的高档进口钢材,如
718、NAK80等b非透明件,一般应选用硬度和强度较高的中档进口钢材,如
618、
738、
2738、
638、318等,表面进行氮化处理,氮化层深度为
0.15-
0.2mm,硬度为HV700-900c若模具要求较低,也可选用低档进口钢材或国产钢材,氮化处理硬度一般为HV600-
8004.
4.2非成型零部件材料选用1)模架材料参照模架标准,模板一般选用进口S50C或国产__45,要求HB160-200,硬度均匀,且内应力小,不易变形导柱材料采用__r15或SUJ2,硬度为HRC56-62导套、推板导柱、推板导套及复位杆材料可采用__r15或SUJ2,硬度为HRC56-62;也可采用T8A、T10A,硬度为HRC52-562)模具中的一般结构用件,如顶出定位圈、立柱、顶出限位块、限位拉杆、锁模块等,对硬度和耐磨性无特别要求,可选用国产__45钢,正火状态,硬度HB160-200,不需再进行热处理3)模具中的浇口套、楔紧块、耐磨块、滑块压板等对硬度、强度、耐磨性要求较高的零件,应选用碳素工具钢或__碳素工具钢,如T8A、T10A等此类钢使用时均需进行淬火处理,以提高其硬度和耐磨性,具体硬度值参照附表
15.注塑模具材料的发展与国内外的差距材料科学是21世纪的支柱科学之一,制约着国家的国民经济与科学技术的发展注塑模具的材料也影响着模具工业的发展国内大多数冶金厂设备、工艺较__,大多采用电炉冶炼,钢的纯度差,表面脱碳层深、碳化物级别高、疏松超标钢材的冶金质量低,成材率低,一般质量的模具钢多,高质量的模具钢材少而国外模具钢生产80%以上采用真空精炼和电渣重熔生产,钢材纯度、等向性高而国内通过电渣重熔生产的模具钢所占的份额很少,大约1/10国外发达国家的模具钢成材率在85%~90%,而国内成材率仅为70%与国外相比存在很大差距我国列入国家标准中的塑料模具钢仅为3Cr2Mo和3Cr2MnNiMo国外常用的塑料模具钢已形成较完整的系列,如美国塑料模具钢有7个钢号,形成完整的P系列__日立金属公司有15个钢号__大同特殊钢13个钢号我国塑料模用钢的随意性较大,80%是用碳钢和40Cr钢对于复杂、精密模具,为避免热处理变形,一般在退火态、正火态或调质态__使用,因此寿命仅为国外同类模具的1/10~1/2国内汽车塑料模具企业大多愿意选用德国、__、瑞典三大系列的模具钢,高光模具材料用NK
80、
2738、P20;关键模具材料用进口的
2738、NAK
80、S136等但是,在国内__欧洲模具钢材,__上扬30%~40%,严重影响了国内模具的竞争力国际上,汽车模具已进入专业化、标准化阶段汽车模具基本是由专业的模具制造商提供,模具商品化率在70%以上,还有许多专门生产模具标准件的企业,汽车模具标准件多达几百种国外模具的标准化率可达85%如德国、__,中小模具的局部结构标准化程度高如__的__模具德国的保险杠模具模架是标准的,热流道是标准的,和国内相比,周期快,成本降低30%国内模具企业大型模具的标准化程度约为25%~30%模具的标准化程度已成为制约国内模具制造周期的瓶颈之一也影响了国内模具的竞争力目前,注塑模具材料的发展主要分为2个方向,一是发展注塑模具材料本身,国内外的研究机构已经__研制出了多种新型模具材料,并对原有模具钢的热处理工艺进行了改进与优化另一个方向是将表面工程技术应用于模具__与制造领域,在很大程度上能弥补模具材料的不足,特别是稀土表面工程技术和纳米表面工程技术的的研究发展,为注塑模具材料的发展带来了新的天地近年来我国模具钢材料发展较快,已初步形成了我国的模具钢系列,其中一些模具材料的性能优越,达到国际先进水平国产模具用钢适应模具行业的发展需求,开展模具钢强韧化机理及模具失效机理的研究工作,指导材料研究,并相应地开展测试手段和测试技术的__工作因此,采用先进的工艺装备、建立先进的生产线、__先进的冶金方法是我们当前的首要任务只有这样我们才能不断提高产品质量,才能研制出高性能、长寿命、高性价比和高效的新型模具材料
6.结语目前我国的塑料消费费量已居世界首位但人均消费量仅为工业发达国家的1/7工业中等发达国家的1/4预计要达到工业中等发达国家的水平还需20年这无疑为我国塑料工艺和注塑模具产业提供了非常大的发展空间模具工业被誉为“永不__的产业”,而注塑模具的材料是制约模具工业发展的瓶颈虽然我国已经建立的比较完善的工业体系,拥有一系列从事模具生产与研究的企业与机构,在极短的时间内模具制造水平有了极大地进步,但不可否认,我国在模具制造与模具材料方面的科技实力远__于西方发达国家__的原因是多方面的,一方面是技术水平低,另一方面是管理体制不健全就此,本文提出如下几点建议1根据我国国情研制高性能、长寿命、高性价比和高效的新型注塑模具材料同时对国外优良钢种国产化以提高技术效果和经济效益另外我国的Mn、V、Ti、B、Re、Nb等合金资源丰富微合金如何在注塑模具钢中的__和应用有待进一步深入研究2加强新型模具材料的__和应用国内研制的一些新型注塑模具材料的性能和寿命已达到或接近国外先进水平要加强研制单位与市场的__和协调发展开拓新材料的应用市场3加强先进模具__工艺和热处理技术的__与应用我国某些特殊钢厂已采用炉外精炼、真空冶炼、快锻机和精锻机等生产模具钢模具钢的质量有大幅度提高但所占比重很少还需进一步__同时模具钢的电渣重熔技术、可控气氛热处理与真空热处理技术还应进一步得到发展4规范国内的模具材料市场快节奏、现代化生产要求模具制造周期很短一般在30天左右要求模具钢的交货期仅有5天左右的期限因此要保证厂家在短期内保质保量地向市场供货就必须进一步规范国内的模具材料供应市场、完善材料市场供应机制使市场与厂家的高效生产能力协调发展5)应当加速模具钢生产的规格化、精品化和商品化,进一步提高模具钢的生产质量,争取多创立品牌,__出完善的钢种系列其中注塑模具钢是模具钢的一个新领域,应当进一步完善后续的生产工序装备和相应的技术软件,制定比国标更高的“内控标准”,促进模具钢的质量____
[1]朱福顺郭胜利路丽英.模具材料及其发展概况[J].辽宁省交通高等专科学校学报2006年03月
81.
[2]宋满仓.注塑模具设计与制造标准化体系的研究[D].大连理工大学
2005.
[3]赵蓓蓓.初探塑料模具材料现状及发展方向[J].科技资讯2006年
34.
[4]李保健钟利萍.国内模具材料发展及其应用[J].新技术新工艺2012年
4.
[5]陈东褚作明金康戎文娟.国内模具选材用材现状与发展[J].金属热原理2009年11月
3411.
[6]王晶.模具材料的分类及其应用[J].科技资讯2010年
23.
[7]罗小梅陈江进.浅谈模具材料的合理选择[J].长江大学学报自然科学版2011年01月
81.
[8]王永刚,卢志伟,张培训.塑料模具材料的选用及发展概况[J].广西轻工业2009年10月
10.
[9]陈勇韦玉屏.塑料模具材料的种类及应用[J].装备制造技术2007年
9.
[10]郭俊卿陈渍霞.塑料模具材料选用原则及应用[J].塑料工业2007年06月
350.
[11]中国模协技术委员会孙锡红执笔.我国塑料模具发展现状及发展建议[J].电__与模具2010年.
[12]周永泰.我国塑料模具现状与发展趋势[J].塑料2000年
296.
[13]侯玉洲,王乾,罗广思.新型塑料模具材料的发展及研究[J].轻工机械2012年10月
305.
[14]高茂涛.注塑模具发展综述[J].轻工机械2014年2月
2.附表1常用进口模具钢材一览表厂家、牌号类别档次供货商厂家、牌号类别档次供货商瑞典ASSAB6181中明利__DAIDONAK553中明利、龙记7182高明利、龙记NAK803高明利、龙记S136/S136H4高明利、龙记PDS-51明利84075高明利、龙记PX4184025明利PX51中优质德国特殊钢材GS-3121+S低德胜PX881龙记GS-3181低德胜PXZ0低GS-7382中德胜、龙记S-STAR4GS-7112高德胜G-STAR4P20M1低德胜PAK904龙记GS-3164德胜DH2F5GS-083/083H4德胜德国德威GSW-23111GS-344EFS5德胜PM-3111昌兴隆GS-6381中龙记GSW-27382GS-23111中龙记PM-7382昌兴隆GS-23121+S低龙记GSW-23164GS-23164龙记PM-3164昌兴隆GS-2083/2083H4龙记GSW-23445GS-23445龙记德国多来特23221利昌德国EDEL23111中明利23281利昌3181低明利23782利昌2316/2316H4明利27382利昌23445明利
2083、2083ESR4利昌法国USINORCLC
273822316、2316ESR4利昌CLC2316H423445利昌法国CLISP3001奥地利百禄M2021昌兴隆、利昌7382中明利M2382昌兴隆、利昌韩国重工业株HP-1A0低M3004昌兴隆、利昌HP-4A1低M310/310H4昌兴隆、利昌HP-4__1中W3025HAM-103高___SORELC__-21明利HEMS-1A4STD-615__三菱MUP1中龙记HDS-15S45C、S50C、S55C0低昌兴隆、明利注类别对应为1-P20类,2-P20+Ni类,3-P21类,4-420类耐蚀钢,5-H13类,0-碳素钢附表2塑料模具成型零件常用国外材料及性能
(一)材料类别美国AISI生产厂家及材料牌号出厂状态及参考硬度说明P20类预硬塑料模具钢参考成分%C:
0.28-
0.40Si:
0.20-
0.80Mn:
0.60-
1.00Cr:
1.40-
2.00Mo:
0.30-
0.55对应我国钢号3Cr2Mo瑞典ASSAB*618预硬HB280-320具有良好的抛光和切削__性能,广泛应用于热塑性塑料的注射模(一般用于中小型模具,可焊性一般)__DAIDOPDS-5预硬HB280-310具有良好的抛光和切削性能,用于__生产塑料模具PX88预硬HB290-330具有良好抛光性能,焊接性能大幅度改善,用于__生产通用塑料模具PX4*PX5预硬HRC30-33用于大型镜面模具,如汽车尾灯、前挡板以及摄象机、家用电器壳体等PX5焊接性能、蚀纹性能较好,但易出__砂眼,氮化性能一般(高光时)__三菱MUP预硬HB270-320硬度均匀,耐磨性好,__性能良好,适合电____德国特殊钢德国EDEL318预硬HRC29-34用于大型塑料模具*2311预硬HB290-330HRC30-35用于大型____生产塑料模具,适合制造电视机壳、冰柜、洗衣机、水桶等模具__龙记LKMGS-638预硬HB270-300__性能良好,适用于高要求大型模架及型芯零件GS-2311预硬HB280-325用于__生产__塑料模具,GS-2312预硬HB280-325P20+S型,极易切削,适宜大批量快速__,适用于一般要求塑料模具及型芯零件东莞德胜GS-318预硬HRC28-33预硬__塑料模具钢P20M预硬HRC30-35经济型预硬塑料模具钢,适用于塑料试验模具及一般玩具模具,可氮化提高耐磨性德国德威GSW-2311预硬HRC31-34电蚀__性能好,用于大中型镜面塑料模具PM-311预硬HRC31-34电蚀__性能好,用于一般要求的大小塑料模具德国多来特2322预硬HRC32-35适合一般要求的大小模具2328预硬HRC32-35适合一般要求模具、高要求大型模架及型芯零件奥地利百禄M202预硬HRC30-34属P20类,但碳、锰含量偏高可进行电蚀__,用于家电和汽车用塑料模具法国CLISP300预硬HB290-320具有良好的__工艺性,抛光性和皮纹__性,用于大而厚的塑料模具,___SORELC__-2预硬HB290-330具有良好抛光性,可进行电蚀__,用于大型__生产塑料模具韩国重工株HP-4A预硬HRC25-32硬度均匀,__性能良好,用于电视机后壳等模具HP-4__预硬HRC27-34硬度均匀,耐磨性好,用于电视机前壳、__机、吸尘器、饮水机等模具P20+Ni类镜面塑料模具钢参考成分%在P20的基础上加入1%左右的Ni对应我国钢号3Cr2NiMo或3Cr2NiM__o瑞典ASSAB718预硬HB290-330具有高淬透性,良好的抛光性能、电蚀__性能和皮纹__性能,适用于大型镜面塑料模具加硬HB330-370法国CLI738预硬HB290-330用于大而厚的塑料模具,具有良好的硬度均匀性法国USINORCLC2738预硬HB290-330淬透性高,硬度均匀,具有良好的抛光、电蚀__和皮纹__性能,适于渗氮,用于大中型镜面塑料模具龙记德胜*GS-738预硬HRC32-35硬度均匀,切削性能和抛光性能较好,变形较小,用于大中型高韧性高抛光度模具,但可焊性一般,蚀纹易出现“梨地纹”GS-711预硬HRC35-38__度、高韧性、高光整度塑料模具钢,具有良好的精光性能,适用于大中型及复杂塑料模具德国德威GSW-2738预硬HRC31-34硬度均匀,抛光性好,适用于大中型镜面塑料模具PM-738预硬HRC31-34硬度均匀,抛光性好,适用于____生产塑料模具德国多来特2378预硬HRC32-35适合高韧性、高抛光度,适合要求较高模具2738预硬HRC32-35适合一般要求模具奥地利百禄M238预硬HRC31-34碳、锰含量偏高,镜面抛光性能好,可进行电蚀__P21类韩国重工株HAM-10预硬HRC37-42析出型硬化钢,具有优良的镜面抛光性能,用于塑料透明部件(如汽车灯具、冰箱抽屉等)模具附表3塑料模具成型零件常用国外材料及性能
(二)材料类别美国AISI生产厂家及材料牌号出厂状态及参考硬度说明P21类时效硬化钢__DAIDO*NAK55预硬HRC37-43高硬度镜面模具钢,用于高精度镜面模具NAK55切削__性能好,NAK80具有优良的镜面抛光性能二者的缺点是补焊性能差,韧性较低,较细的圆柱凸起易折断(如喇叭窗网孔镶件)*NAK80预硬HRC37-43成分%CSiMnCrMoNiAlCuSNAK
550.
150.
31.
50.
30.
33.
01.
01.
00.1NAK
800.
150.
31.
50.
30.
33.
31.0--420类耐蚀塑料模具钢参考成分%C:
0.30-
0.40Cr:
12.0-
14.0Si:≤
1.20Mn:≤
1.25S:≤
0.06Se:≥
0.15对应我国钢号3Cr13或4Cr13__DAIDOS-STAR预硬HRC31-34具有高耐蚀性、高镜面抛光性,热处理变形小,用于耐蚀镜面精密模具,G-STAR为易切削钢G-STARPAK90预硬HB300-330极佳的耐蚀、耐磨和镜面抛光性,用于精密模具瑞典ASSABS136退火HB215耐蚀性好,淬回火后有较高硬度,抛光性好用于耐腐蚀性和要求较高的塑料模具S136H预硬HB290-330法国USINORCLC2316H预硬HB290-330优良的耐蚀性能和镜面抛光性能,高的力学强度和耐磨性,用于耐腐蚀和需镜面抛光的模具__德国特殊钢德国EDEL2316退火HB235-250适合镜面塑料模具,防酸性极强2316可加硬至HRC522316H预硬HB290-330__龙记LKMGS-2083退火HB215-240适合镜面塑料模具及有防酸性要求的模具GS-2083H预硬HB280-310GS-2316预硬HB260-310抗腐蚀性效果特佳,适合高酸性塑料的模具东莞德胜GS-083退火≤HB230抗腐蚀塑料模具钢GS-083H预硬HRC30-35预硬抗腐蚀塑料模具钢GS-316预硬HRC28-32高抗腐蚀塑料模具钢德国德威GSW-2316预硬HRC31-34具有优良的耐蚀性能和镜面抛光性能,用于高防腐蚀及需镜面抛光的模具PM-316预硬HRC31-34德国多来特2316预硬HRC28-32预硬抗腐蚀塑料模具钢,用于高防腐蚀要求模具2316ESR预硬HRC28-32用于防腐蚀及镜面抛光模具,尤其适合PVC、PP、EP、PC材料2083退火≤HB230同上2083ESR退火≤HB230用于高防腐蚀和镜面抛光要求模具奥地利百禄M300预硬HRC31-34用于高防腐蚀要求及需镜面抛光的模具M310预硬HRC31-34用于有防腐蚀要求及需镜面抛光的模具韩国重工株HEMS-1A预硬HRC23-33具有高镜面抛光性能,用于彩管玻壳、PVC底盘等模具碳素钢普通塑料模具钢__JIS标准钢号S45CS50CS55C正火HB160-220分别相当于我国的__碳素结构钢
45、
50、55钢,常用于模具的非重要结构部件,如模架等__DAIDOPXZ预硬HB180-226具有良好的切削性能和补焊性能,用于大型蚀花模具以及汽车保险杠、仪表盘、家电外壳等模具韩国重工株HP-1A预硬HB180-220具有良好的__性能,__变形小,成分相当于S55C,用于玩具模具等H13类参考成分%C:
0.32-
0.45Si:
0.80-
1.20Mn:
0.20-
0.50Cr:
4.75-
5.50Mo:
1.10-
1.75V:
0.80-
1.20对应我国钢号4Cr5MoSiV1__DAIDODH2F预硬HRC37-41易切削预硬化模具钢,韧性良好,用于形状复杂、精密的热作模具和塑料模具瑞典ASSAB8402退火≤HB185说明H13为热作模具钢,一般用于铝、锌、铜等合金的压铸模、热挤压模由于其具有高耐磨、高抗热拉强度及高韧性等优点,故也可以用作对耐机械磨损性能要求较高的塑料模具,例如用来注射尼龙+玻璃纤维料的模具8407退火≤HB185EDEL2344退火≤HB210龙记GS2344退火HB180-210德胜GS-344EFS退火≤HB220德国德威GSW-2344退火≤HB210多来特2344退火≤HB230奥地利百禄W302退火≤HB235韩国重工株HDS-1退火≤HB229H13改良型,具有良好的韧性和抗回火稳定性STD-61退火≤HB229近似于H13,具有良好的高温强度和韧性注带“*”者为我公司使用较多的钢材牌号附表4塑料模具成型零件常用国产材料及性能类别材料名称及牌号热处理方法及硬度性能及用途说明碳素钢T8A、T10A交货状态HB160-200耐磨性好,用于形状简单的小型芯、型腔、滑块、镶件等,其可焊性较差淬火HRC54-58__
45、__
48、__
50、__
53、__55正火HB160-200用于形状简单、要求不高的型腔、型芯、滑块、镶件等(由于模具用钢的特殊要求,必须精料、精炼、真空除气,含碳量范围缩小,控制较低的硫、磷含量我国的冶标(YB/T107-1997)中将碳素模具钢钢号用__表示,以区别于普通用途的__碳素结构钢)调质HB200-260淬火HRC43-48预硬钢3Cr2Mo预硬HRC28-35国产P20淬透性高,综合力学性能好,抛光性能好,用于大中型复杂精密模具型腔、型芯、滑块、镶件等正/退火HB170-2003Cr2NiMo3Cr2NiM__o预硬HRC28-35国产P20+Ni淬透性高,综合力学性能好,抛光性能好,用于特大型、大型复杂精密模具型腔、型芯正/退火HB170-20040Cr预硬HB175-230调质后具有良好的综合力学性能,切削性能好,适于渗氮和高频淬火,用于中型塑料模具退火≤HB20742CrMo预硬HB175-220超__度钢,具有__度和韧性,淬透性高,用于有一定强度和韧性要求的大中型模具退火≤HB207__宝钢B25预硬HRC28-35金相__为珠光体+铁素体,用于制造一般塑料模具B30预硬HRC28-35金相__为贝氏体,可渗氮进一步强化,性能优于瑞典718钢华中理工5NiSCa(5CrNiM__oVSCa)预硬HRC35-45易切削钢,淬透性高,强韧性好,镜面抛光性能好,有良好的渗氮性能和渗硼性能__钢研所__1(5CrNiM__oVS)预硬HRC38-42易切削钢,抛光性能好,表面粗糙度可达Ra
0.05um,淬透性高,用于大型镜面模具华中理工8Cr2S(8Cr2MnWMoVS)预硬HRC40-48易切削钢,镜面抛光性好,焊接性能一般,补焊后需回火再进行机械__,可渗氮进一步提高表面光洁度并防锈渗碳钢20Cr正火HB170-217用于制造中小型模具,__成型后需渗碳处理,然后再淬火并低温回火,以保证模具零件表面的硬度和耐磨性12CrNi3A正火HB260-320切削__性能良好,用于制造大中型模具,热处理同上时效硬化钢__材研所PMS10Ni3Mn2MoCuAl预硬HRC30-33具有优良的镜面__性能,良好的冷热__性能、补焊性能、电__性能和综合力学性能,以及良好的花纹图案蚀刻性能和渗氮性能,适合复杂精密的镜面模具及家电模具时效处理HRC40-45渗氮HV1000__钢研所__220CrNi3AlM__o预硬HRC38-42易切削钢,抛光性能、渗氮性能良好,并具有一定的抗腐蚀能力,用于镜面、精密模具时效处理HRC4025CrNi3MoAl预硬HRC30预硬状态下__,然后经520℃时效处理10h,硬度可达HRC40,用于有镜面要求的精密模具时效处理HRC4006Ni6CrMoVTiAl预硬HRC25-28热处理变形小,固溶硬度低,切削性能好,粗糙度低,适宜制造高精度塑料模具时效处理HRC43-4818Ni-25018Ni-30018Ni-350预硬HRC30-32高合金超__度马氏体时效钢,用于高精度、超镜面、长寿命、大批量生产的中小型复杂模具,但__昂贵时效处理HRC50-53耐蚀钢__材研所PCR6Cr16Ni4Cu3Nb预硬HRC30-32具有优良的耐腐蚀性能、较高的强度、较好的抛光性能和焊接修补性能,热处理淬透性好,变形小,用于成型含氟、氯等有腐蚀性的塑料和各类添加阻燃剂塑料的模具时效硬化HRC37-422Cr13退火≤HB220机械__性能好,经热处理(淬火+回火)后具有优良的耐腐蚀性能,较好的强韧性,适宜制造承受高负荷并在腐蚀介质作用下的塑料模具、透明塑料制品模具等淬火+回火HRC40-503Cr134Cr13退火≤HB230国产420耐蚀钢机械__性能好,经热处理(淬火+回火)后具有优良的耐腐蚀性能,抛光性能、较高的强度和耐磨性,适宜制造承受高负荷、高耐磨及在腐蚀介质作用下的塑料模具、透明塑料制品模具等,但补焊性能较差淬火+回火HRC40-50热作模具钢4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV1淬火HRC56-58国产H13类热作模具钢,具有较好的热强度和硬度,在中温条件下具有很好的韧性、热疲劳性和一定的耐磨性,热处理变形小适合氮化处理回火HRC47-49氮化HV600-8003Cr2W8V淬火HRC49-52国产H21类热作模具钢,高温下具有较好的热硬性和强度,但韧性和塑性较差表面硬度高,耐磨性和热疲劳性良好,调质后可氮化处理进一步提高表面硬度回火HRC42-48氮化HV600-800。