射出成型 | 7分钟阅读

工具:如何为型腔选择合适的工具钢


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选择型腔钢或合金时,有许多变量可以决定最佳选择。需要考虑的事情是您的物质 ’包括成型,周期时间预期,零件标准,预期数量,模具成本和维护。这里的目标不是建议,推荐或优先使用任何特定的钢或合金,而是要提供一些指导,您在进行选择时应予以考虑。一世’我不是世界上所有钢材类型的专家,所以会有一些未提及—I’我只是根据我的个人经验写的但请随时在我的LinkedIn页面或此处向我发送注释或评论。
 
维护是我在选钢过程中最关注的变量。大多数制造,维护和修理生产工具的工具制造商对他们喜欢和不喜欢的东西有明确的意见’就像工具钢一样。一世’多年来,我听到了许多不同的观点,但是我尝试通过考虑全局来保持开放的态度。所以有时候我’d如果回报是更快的周期或更低的工具成本,则愿意接受对工具的额外维护。但是价格永远不会成为主要因素。我经常说“It’更便宜,但价格更高。”
 
每个选项都有优点和缺点,因此它’重要的是要了解所有角度,以了解长期成本与仅前期工具成本。如果您需要一种耐磨的钢,则可以使用一种硬化的工具钢。这将预先增加您的模具成本,但从长远来看会降低您的维护成本。但在这儿’扭曲:硬化钢的导热性较低,如果不这样做,可能会影响冷却时间’•要特别注意冷却工具的设计。如果您使用不会硬化的标准工具钢,则前期成本会降低,但长期维护成本会更高。
 
您还可以进行涂层或表面处理以减少磨损,这仍然比硬化钢便宜,但如果工具损坏,将使您面临危险。修复涂层和表面硬化需要大量的时间和金钱,特别是对于具有视觉要求的零件。但是热导率将比硬化工具钢高10-15%。然后,铝和合金中的导热率要高得多的选项可能会在循环时间上带来很大的回报。再次—每个选项的利弊。
 
您要铸造什么?
我首先要考虑的是成型材料。对于研磨性的玻璃填充材料,除非预期的体积很小,否则我的重点将放在解决磨损和腐蚀问题上。但是,对于最普通的玻璃填充材料而言,冷却比其他材料更为关键,并且解决磨损的最佳钢材的导热系数也较低。硬质合金刀片除外。它们具有出色的耐磨性以及出色的导热性,但是需要考虑更换这些材料的成本和交货时间。
 
对于PVC等腐蚀性材料,不锈钢是常见的选择。使用便宜的选件将需要关键的程序来防止腐蚀。在具有很高表面光洁度的零件上,应考虑使用具有镜片级规格的工具钢。对于不含玻璃纤维或腐蚀性成分等磨料的成型材料,P-20钢是最常见的选择。但是对于大批量生产的小型工具,淬硬的工具钢始终是延长工具寿命并减少维护的良好选择。另一方面,铝可以成为小批量工具以缩短周期时间的绝佳选择。但是从维护的角度来看,铝不是我的朋友。
 
铝& CONDUCTIVE ALLOYS
几年前,人们对铝及其对模具制造成本和周期时间的积极影响进行了大量的讨论和研究,这两者都是非常重要的。但是,如果不考虑所有方面,总会有一个负面影响可以抵消正面影响。什么’此外,铝的版本很多,每种铝都具有非常不同的韧性和导热性,因此请不要以为“铝就是铝。” Do your research.
 
铝通常用于原型工具以降低成本,然后使用更坚固的钢制造生产工具。请记住,成型结果将有所不同,在某些情况下可能会有所不同,具体取决于零件的几何形状和尺寸。主要原因是冷却系数,因为铝的导热系数更高。我不建议在具有视觉规格的大批量零件或具有许多升降器和滑轨的工具上使用铝。铝非常柔软,在设计中需要特别注意以确保其足够坚固,并在压机中格外小心以减少型腔损坏。
 
诸如MoldMax,Moldstar或Ampco之类的合金由于其出色的导热性而对周期时间有很大影响。它们还具有不同的硬度以适应被模制的材料。但是,随着这些合金硬度的增加,它们的热导率会降低。这些材料比铝坚固得多,但价格昂贵。当用于模制玻璃填充材料时,应对这些合金进行涂层处理,以防止腐蚀,这是额外的成本(以及额外的维护)。当型腔的细节太小或太复杂而无法添加水线时,我通常会使用这些材料。但是,我总是选择锻造而不是铸造合金来制作模腔细节,因为它们具有更高的回弹力,并且不会轻易破裂或断裂。铸造版本更适合磨损表面或组件。
 
最常见的中途工具钢是P-20或类似的钢,其硬度为28-30 RC。这种钢还具有高硬度版本(38-40 RC),并且在需要高表面处理要求的情况下具有镜片等级。在大多数情况下,当使用不带磨料添加剂的塑料时,P-20是首选,但正如我之前提到的那样,除非它’对于小批量使用,您需要通过涂层或表面硬化来保护钢材免遭腐蚀。这有我非常熟悉的缺点。
 
对于公差非常严格的大批量零件,S-7是常见的选择。它’s是一种非常耐用的抗冲击工具钢,可以硬化到56 RC。这种钢在热处理过程中也更加稳定,其收缩或膨胀程度小于H-13或不锈钢。 
在大多数情况下,型腔会硬化到50-52 RC。 S-7也可用于滑梯或升降机,并已硬化至54-56 RC。它们具有出色的耐磨性能,可抵抗50-52 RC的S-7型腔。一世’我们见过这样的工具,它们整周每天都运行着复杂的起重器,并且从来没有磨损或擦伤的问题。 
 
当您在RC比例尺上移高时,过去的规则要求零件和型腔需要RC传递点为10点,这并不是事实。另一方面,在低端运行10个点的差价几乎可以保证产生擦伤问题。我可以’不能计算在28-30 RC的压力下运行P-20型腔以及在40 RC的条件下运行组件时需要处理多少次磨损的工具。最常见的错误是在40 RC下订购预硬化的H-13举升机,并认为它们行之有效。错误。您需要做的是在合身和计时后使它们氮化’重新准备好磨损。
 
不锈钢不仅通常用于PVC,而且在医疗工具中通常用于提供高度抛光的型腔。不锈钢的硬度上限是50-52 RC。
H-13通常是工具钢解决磨蚀性材料磨损时的首选。在大多数情况下,腔体在50 RC以上不会硬化,以减少应力裂纹的机会。典型范围是44-48 RC。我有一个带有H-13刀片的工具,该刀片运行33%的玻璃纤维填充尼龙,可进行100万次循环,而没有任何磨损问题。但是我不建议您这样做,除非您在工具设计中仔细考虑。
 
对于将要硬化的任何工具钢,您需要关注一些非常重要的问题。一世’我非常有信心在业内阅读此书的任何人都看到破裂的空洞或细节已经破裂。通常,有两件事是导致此问题的原因:RC硬度偏高,设计中的钢结构较差;或者RC偏高。或更常见的是,工具中有锋利的边缘。那’这就是为什么我总是尝试确保所有用于滑轨和挺杆的口袋在型腔细节上都没有尖锐的内角。大多数CAD模型不会在所有边上都具有半径。因此,当您切割或电火花加工时’在考虑细节时,应考虑到这一点,并在可能的情况下在所有内部拐角处保留半径。 
 
关于作者
兰迪·克斯特拉 在塑料行业已经有26年以上的历史了,经常进行注塑故障排除。他目前是一家大型,多工厂成型和制造公司的模具经理。联系人:[email protected]。 

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