模具-材料 - a0938262503 - Xuite 備份站
模具材料
材料選擇考量 一般我們射出的成品以塑膠為多數，而塑膠模具材料應針對塑料 的種類﹑模具壽命﹑精度﹑成本等來選擇物理化學性質合宜的鋼料。 鋼料相關的物理化學性質有﹕ (1) 機械強度–承受鎖模力 (2) 韌性 (3) 熱導性 (4) 尺寸穩定性 (5) 溫度穩定性 (6) 焊接性 (7) 鏡面加工 (8) 耐磨耗性 (9) 耐腐蝕性
規劃之重要性 模具設計能影響模具製造的難易，好的設計能用最低成本生產出 精良耐用的模具。模具設計更決定成品的品質，一個不良的設計，即使使 用最好的機器仍無法順利生產合乎規格的產品。模具設計也影響成型 的容易度，設計不良會使允許的操作範圍變小，還會因成型條件變動而生產不良。所以設計之前的按步規劃是模具設計的成功關鍵所在。
模具鋼材常見的缺陷產生原因和解決方案。
材料變形原因之一是由於製造商為了降低成本，實際採用模具的材料並非專用模具鋼材，模板的剛性不足、厚度不夠而造成的變形。
預防措施：在製造精密複雜模具時，要儘量選擇碳化物偏析較小的模具鋼，不要圖便宜，選用小鋼廠生產的材質較差鋼材。對存在碳化物嚴重偏析的模具鋼要進行合理鍛造，來打碎碳化物晶塊，降低碳化物不均勻分布的等級，消除性能的各向異性。對鍛後的模具鋼要進行調質熱處理，使之獲得碳化物分布均勻、細小和彌散的索氏體組織、從而減少精密複雜模具熱處理後的變形。對於尺寸較大或無法鍛造的模具，可採用固溶雙細化處理，使碳化物細化、分布均勻，稜角圓整化，可達到減少模具熱處理變形的目的。
處理時除了對應解決外，加寬模腳或在模具中部各點使用加力柱頂住。某些模具本身要求並不高，可在焦點位置瞬間高溫加熱變形，相當有效。人們經常磨掉模板的邊緣，使其減少了接觸面，要儘量減少磨深，以利於模具的有效壽命。模板變形後的型腔角尺度的偏差是很難糾正的，過緊的芯子使得型腔被壁變形，多型腔時這種現象特別嚴重，勉強使用的話，模板中間的飛邊不會改觀，尤其是注射尼龍等流動性好產品，應該磨平重配芯子。模具修整時銲接在較薄位子，變形量也是不可忽視的。
另外，熱處理不當和殘餘應力，電火花加工應力等原因也會造成模具內各部分的膨脹的不一致性，從而形成因加熱不均的內應力。在鋼的相變點以下溫度，不均勻的加熱主要產生熱應力，超過相變溫度加熱不均勻，還會產生組織轉變的不等時性，既產生組織應力。因此加熱速度越快，模具表面與心部的溫度差別越大，應力也越大，模具熱處理後產生的變形也越大。
預防措施：對複雜模具在相變點以下加熱時應緩慢加熱，一般來說，模具真空熱處理變形要比鹽浴爐加熱淬火小得多。‚採用預熱，對於低合金鋼模具可採用一次預熱（550-620ºC）；對於高合金剛模具應採用二次預熱（550-620ºC和800-850ºC）。除了改善熱處理工藝，模具專家羅百輝建議，設計模具時，在滿足實際生產需要的情況下，應儘量減少模具厚薄懸殊，結構不對稱，在模具的厚薄交界處，儘可能採用平滑過渡等結構設計。根據模具的變形規律，預留加工餘量，在淬火後不致於因為模具變形而使模具報廢。對形狀特別複雜的模具，為使淬火時冷卻均勻，可採用給合結構。
塑膠模具鋼之種類 ․依材質分類有預硬系與淬火－回火系二種。 ․預硬系者，依硬度之高低可分為HRC10,20,30,40計四種。HRC40系之鋼料已妥為考慮其切削加工性。 ․淬火－回火系者，一般以退火狀態供應鋼材，模具加工成型後須施予熱處理，調整其硬度至依用途設計之硬度值。
塑膠模具專用鋼種簡介 (1)PXZ,PDS3,PX4預硬鋼 ․最廣泛地被用於自一般雜貨至汽車外殼零件，家電品外殼等一般塑膠件用模具。 (2)NAK55,NAK80析出硬化型預硬鋼 ․為知名度高，硬度在HRC40級之模具鋼，廣泛地被採用於自一般塑膠件用模具至氯乙稀塑膠用模具。本材料最大優點為在HRC40硬度下仍可作雕模用。 (3)PD613析出硬化型預硬鋼 ․SKD11之改良鋼種，主要為改善鏡面精加工性。 (4)S-STAR淬火－回火型不銹鋼 ․耐蝕性、耐磨性與超鏡面加工性都兼顧之高級模具鋼。適用於由氯乙烯塑膠系至光碟片等之精密模具。 (5)NAK101析出硬化型預硬不銹鋼 ․耐蝕性最佳之塑膠專用模具鋼，限定於特殊用途上使用。 (6)MAS1C麻時效鋼 ․具有耐蝕性與高韌性，適用於插梢等需高耐衝擊性之處。 以上為塑膠用模具之專用鋼材。 DH2F,GOA,DHA1,DC53係一般模具用工具鋼，也可依情況妥加利用。
模具材料的種類和用途 (1) 種類：A. 一般構造用壓延鋼材(SS) B. 械構造用碳素鋼(SC、SCK) C. 碳素工具鋼(SK) D. 合金工具鋼(SKS、SKD) E. 軸承用高碳鉻鋼(SUJ) F. 不銹鋼(SUS) G. 鎳鉻鋼(SNC) H. 鎳鉻鉬鋼(SNCM) I. 鉻鉬鋼(SCM) J. 鋁鉻鉬鋼(SACM) (2) S45C：用於模具的一般附屬品、承板、固定板、間隔板、頂出板、定位環、止動螺栓、支持件等。 (3)S45C、S55C原則上淬火回火至Hs28~35的硬度，增加其加工性而使用，為最標準的型模板材料。 (4)碳素工具鋼SK3、SK5、SK7等含碳0.6％以上的高碳鋼，淬火硬度SK3、SK5為HRc50~60，SK7為HRc50~55，耐磨耗性良好，為較便宜的工具鋼，用於滑動部份等需要硬度和耐磨耗性的導銷、導套、頂出銷、回位銷等。 (5)合金工具鋼P20、NAK80、SKD11、SKD61、STAVAX等，大部份皆用於耐磨性及耐腐蝕性較高之零件。
塑膠模具常用鋼材 （一） C45 W 中炭鋼 美國標準編號﹕ AISI 1050 ~ 1055﹔ 日本標準編號﹕ S50C ~ S55C 德國標準編號﹕ 1.1730。 中炭鋼或45# 鋼香港稱為王牌鋼,此鋼材的硬度為﹕HB170 ~ HB220,價格便宜,加工容易,在模具上用作模架,頂柱﹐及一些不重要的零件上,市場上一般標準模架是採用此種鋼材。 （二） 40 CrMn Mo 7 預硬塑膠模具鋼 美國﹑日本﹑新加坡﹑香港﹑中國標準編號﹕AISI P20 德國及有些歐洲國家編號﹕DIN﹕1.2311﹑1.2378﹑1.2312。 此種鋼是預硬鋼﹐一般不適宜熱處理﹐但是可以氮化處理﹐此鋼種的硬度差距也很大﹐由280HRC ~ 400 視乎那間鋼廠的標準﹐由於已作預硬處理﹐機械切削也不太困難﹐所以很合適做一些中下價模具的鑲件﹐有些生產大批量的模具模架也採用此鋼材（有些客戶指定要用此鋼作模架）﹐好處是硬度比中炭鋼高﹐變形也比中炭鋼穩定。 P20此種鋼由於在塑膠模具被廣泛採用﹐所以品牌也很多﹐其中在華南地區較為普遍的品牌有﹕ ASSAB 一勝百牌 瑞典產的有兩種不同硬度﹐718S HB290~HB330（330~340HRC）﹑718H HB330~HB370 （340~380HRC）。 大同鋼廠﹐日本產﹕NAK 80（硬度400HRC+20） 及NAK55（硬度400HRC+20）兩種﹐一般情況下﹐NAK 80做定模鑲件﹐NAK55做動模鑲件﹐要留意NAK55 不能直接做EDM皮紋（咬花）﹐據鋼材代理解釋是含硫的關係﹐所以EDM後留有條紋的﹔德勝鋼廠THYSSEN ﹐德國產﹐有好幾種編號﹕GS-711（硬度340~360HRC）﹑ GS738（硬度320~350HRC）﹑GS808VAR（硬度380~420HRC）﹑GS318（硬度290~330HRC）﹑GS312（硬度2 90~330HRC）﹐GS312含硫不能做EDM紋﹐在歐洲做模架較為普遍﹐GS312的Code 為 40 Cr MN Mo S8 ﹐百祿（BOHLER）奧國產﹐編號有﹕M261（380~420HRC）﹑M238（360~420HRC）﹑ M202（290~330HRC）﹐M202不能做EDM紋﹐也是含硫﹐尚有其他品牌﹐不能盡錄。 （三）X 40 CrMo V51熱作鋼 美國﹑中國﹑香港﹑新加坡﹑標準編號﹕AISI H13﹐ DIN﹕（歐洲）1.2344﹔日本SKD61﹐此種鋼材出廠硬度是﹕HB185~HB230須熱處理。 用在塑膠模具上的硬度一般是480~520HRC﹐也可氮化處理﹐由於須要熱處理﹐加工較為困難﹐故在模具的價格上比較貴一些﹐若是須要熱處理到40HRC 以上的硬度﹐模具一般用機械加工比較困難﹐所以在熱處理之前一定要先做工件的粗加工﹐由其是 ﹕運水孔﹐螺釘孔﹐及攻牙必須做好才進行熱處理﹐否則要退火重做﹐那麼是費時失事的﹐此種鋼材也很普遍用在塑膠模具上﹐所以也有很多的品牌﹐常用的品牌是﹕一勝百（ASSAB）他們的編號是﹕8407﹔德勝（THYSSEN）他們的編號是GS344ESR或GS344EFS。（一般用在定件的是GS344ESR﹐用在動件的是GS344EFS）﹔日本的大同制鋼DAIDO STEEL HI（日本客戶多數指定用）﹐尚有很多的品牌﹐由於不常用﹐所以不能盡錄。 （四） X45 Ni Cr Mo 4 冷作鋼 AISI 6F7 歐洲編號﹕DIN 1.2767﹐此種鋼材出廠硬度HB260﹐須要 熱處理﹐一般應用硬度為500 ~ 540HRC﹐歐洲客人比較常用此鋼﹐此鋼韌 性好﹐打光效果也非常好﹐由於此鋼在華南地區不普遍﹐所以品牌不多﹐大多用的是德勝（THYSSEN）GS767。 （五） X42 Cr 13（不鏽鋼） AISI﹕420 STAVAX DIN﹕1.2083 出廠硬度HB180~240﹐須要熱處理﹐應用硬度480~520HRC﹐不適合氮化熱處理（銳角的地方會龜裂）。此鋼耐腐蝕及拋光的效果良好﹐所以一般透明膠件及有腐蝕性的膠料﹐例如﹕PVC及防火料﹑V2﹑V1﹑V0類的塑料很合適用此種鋼材﹐此鋼材也很普遍用在塑膠模具上﹐故此品牌也很多﹐一般常用的有﹕一勝百（ASSAB）S-136ESR 德勝（THYSSEN）GS083-ESR﹑GS083 GS083VAR﹔如果採用德勝的要注意﹐如果是透明件﹐那麼定及動模鑲件都要GS083ESR（據鋼廠資料ESR 電渣重溶是提高鋼材的晶體均勻﹐拋光效果更佳）﹐不是透明膠件動模件一般不須要高光潔度的﹐可選用普通的GS083﹐因為鋼材價格比較廉宜一些﹐也不影響模具的質量﹐此鋼料有時客戶也會要求用作模架﹐因為防鏽關係﹐可以保證冷卻管道的運水暢順﹐以達到生產周期穩定﹐此鋼種尚有很多品牌﹐不能盡錄。
溶融溫度 1. 鋅合金在400~420℃ 2. 鋁合金在650~700℃ 3. 黃銅在900~950℃ 4. 青銅在1050~1100℃
(資料下載自網路)