第三章塑料模具钢

§3塑料模具钢项目任务:为该塑料模选择模具钢材料§3塑料模具钢产品图---机器人§3塑料模具钢3.1塑料模具钢的性能要求及分类塑料模具的品种规格多、形状复杂、表面粗糙度值低、制造难度大，因而对模具材料的机械加工性能、镜面抛光研磨性能、图案蚀刻性能、热处理变形和尺寸稳定性都有很高的要求。此外还要求材料具备一事实上的强韧性、耐磨性、耐蚀性和较好的焊补性能。探讨塑料模具的选材问题，需要综合分析塑料模具的工作条件、性能，以提高模具寿命、保证加工质量、降低生产成本。§3塑料模具钢3.1塑料模具钢的性能要求及分类3.1.1塑料模具的工作条件工作条件分类工作压力/MPa工作温度/℃磨擦状况型腔物料状态腐蚀状况特点热固性塑料模具2000-8000150-250磨擦磨损较大固体粉末预制坯料有时有腐蚀受热、受力大，磨损较大热塑性塑料模具2000-6000150-250磨擦磨损较小，当加入某些固态填充料时，磨擦增大黏流状态有时有腐蚀受热、受力、磨损较小§3塑料模具钢3.1塑料模具钢的性能要求及分类3.1.2塑料模具常见的失效形式1.磨损及腐蚀1)磨损•型腔表面拉毛现象---卸下抛光---超差---报废•当塑料中加固体填充剂（玻璃纤维、云母粉、石英粉等）时，要特别注意模具型腔的磨损问题。§3塑料模具钢3.1塑料模具钢的性能要求及分类3.1.2塑料模具常见的失效形式1.磨损及腐蚀2)腐蚀•塑料中含氯、氟等元素，加热至熔融状态后会分解出HCl或HF等腐蚀气体，加大型腔表面的粗糙度，加剧磨损，导致失效。•强酸性的塑胶有：PVC，POM，PBT；•弱酸性的塑胶有：PC，PP，PMMA，PA。§3塑料模具钢3.1塑料模具钢的性能要求及分类3.1.2塑料模具常见的失效形式2.塑性变形•长期持续受热、受压---局部塑性变形（起皱、凹陷、麻点、棱角塌歪，分型面变形产生飞边等现象）---报废•失效原因：1）模具表面硬度、抗压强度不足；2）工作温度超过回火温度，致使内部组织转变。3.断裂•应力集中/回火不充分---断裂失效§3塑料模具钢3.1塑料模具钢的性能要求及分类3.1.3对塑料模具的性能要求1.对塑料模具的使用性能要求1）足够的强度和硬度：通常在35-55HRC2）良好的耐磨性和耐腐蚀性：提高模具使用寿命3）足够的韧性：预防开裂4）较好的耐热性能和尺寸稳定性：150-250℃5）良好的导热性§3塑料模具钢3.1塑料模具钢的性能要求及分类3.1.3对塑料模具的性能要求2.对塑料模具的工艺性能要求1）锻造性能：材料要导热性好、塑性好2）机械加工性能：加入S、Pb、Ca、Se等元素有得于切削3）焊接性能：便于修复模具4）热处理工艺性能：足够的淬透性和淬硬性，变形小5）镜面抛光性：粗造度低于0.5μm时可呈镜面光泽。多为电渣重熔、真空熔炼或真空除气的超洁净钢。§3塑料模具钢3.1塑料模具钢的性能要求及分类3.1.4塑料模具的分类1.按生产方式分类：注射成型模挤出成型模压注成型模压缩成型模热压成型模气辅成型模吹塑成型模抽真空成型模§3塑料模具钢3.1塑料模具钢的性能要求及分类3.1.4塑料模具的分类2.按钢材特性分类：类别主要钢种1碳素型SM45,SM50,SM552渗碳型20Cr,LJ3调质型40Cr,38CrMoAlA4淬硬型Cr12MoV,GD5预硬型3Cr2Mo,SM1,SM2,5NiSCa,8CrMn6耐蚀型4Cr13,PCR7时效硬化型PMS,06Ni,25CrNi3MoAl§3塑料模具钢中国标准：GB塑料模具钢：在行业标准中均前部冠有“SM”符号易切削钢：Y冷镦和冷挤压用钢：ML耐候钢：是指抗大气腐蚀的低合金高强度结构钢。高耐候用结构钢尾部加“GNH”焊接结构用耐候钢在尾部加“NH”焊接用钢：头部加“H”轴承钢：头部加“G”拓展知识----钢的牌号§3塑料模具钢美国标准：AISI\SAE\ASTM拓展知识----钢的牌号AISI：美国钢铁学会SAE：美国汽车工程师学会ASTM：美国材料与实验协会ANSI：美国国家标准学会ASME：美国机械工程师协会AWS：美国焊接学会•P1-P19低碳钢•P20-P39低碳高合金钢•H10-H43高铬热作模具钢•Ox油淬冷作工具钢•Dx高碳高铬冷作模具钢•2XX,3XX,4XX,6XX不锈钢•S1-S7耐冲击工具钢•A2-A10空冷硬化冷作模具钢•L2-L6特殊用途工具钢§3塑料模具钢拓展知识----钢的牌号日本标准：JISJIS：日本工业标准代号日本大同特殊钢（株）厂家日本日立金属（株）厂家•SxxC优质碳素结构钢•SUSxx不锈钢•SKx碳素工具钢•SKSx/SKDx冷作模具钢•SKDx/SKTx热作模具钢•SUJx高碳高铬轴承钢•SUMx易切削钢•SKHx高速工具钢•SUHx耐候钢•SF锻件•SC铸钢•FC铸铁§3塑料模具钢拓展知识----钢的牌号•SxxC碳素结构钢•STSxx不锈钢•STCx碳素工具钢•STD/STF合金工具钢•SPSx弹簧钢•STBx高碳高铬轴承钢•SUMx易切削钢•SKHx高速工具钢•STRx耐热钢•SC碳素铸钢•SCS不锈铸钢•GC铸铁韩国标准：KS韩国重工业厂韩国标准大多数引用日本JIS标准§3塑料模具钢德国标准：DINDIN：钢铁牌号(DIN17006)W-Nr：数字材料号(DIN17007)例：牌号20Mn6,材料号1.1169拓展知识----钢的牌号•1.2738Lowcarbon,highalloy•1.2311Lowcarbon,highalloy•1.2312Lowcarbon,highalloy,freemachine•1.2083Stainlesssteel•1.2316Highperformancestainlesssteel•1.2344Chromiumbase•1.2510Lowalloysteel•1.2379Highcarbon,highchromiumsteel德国蒂森克鲁伯公司德国撒斯特特殊钢集团德国德威公司德国葛利兹公司§3塑料模具钢瑞典标准：ASSABASSAB：一胜百厂家奥地利标准：BohlerBohler：百禄公司拓展知识----钢的牌号法国标准：NFNF：法国标准代号法国USINOR公司台湾标准：CNS龙记LKM§3塑料模具钢3.2塑料模具钢性能介绍3.2.1碳素型塑料模具钢一、常用牌号中国日本SM45S45CSM50S50C(黄牌钢)SM55S55C与普通45/50/55钢相比，生产工艺要求精料、精炼、和真空脱气，其钢中的S、P含量低，钢材纯度好。二、性能特点淬透性差、模具硬度低(17～20HRC)、不耐磨、不耐腐蚀,焊接性能差，切削加工性好，价格便宜，来源方便。§3塑料模具钢3.2塑料模具钢性能介绍3.2.1碳素型塑料模具钢三、应用场合四、热处理工艺用于制造生产批量小、精度要求不高、使用寿命不长、没有特殊要求的小型低档模具；常用于模具的非重要部件，如模架、定位圈、浇口套、垫圈等,以及试验模。调质处理，渗碳后表面硬度可达52～56HRC。小型简单模具：水淬小型较复杂模具：水淬油冷§3塑料模具钢3.2塑料模具钢性能介绍3.2.1碳素型塑料模具钢五、模架介绍世界三大模具配件生产标准厂商：美国DME、日本MISUM1、德国HASCO国内常用模架：香港LKM、德国HASCO科达＼富德巴(FUTABA)＼明利(Minglee)\天祥（Skylucky）常用材质：王牌料（S50C\S55C）,也可用SKD61§3塑料模具钢3.2塑料模具钢性能介绍3.2.2渗碳型塑料模具钢一、常用牌号中国20,20Cr,20CrMnTi,12CrNi3A20CrNi4A,2CrNi3MoAlS0Cr4NiMoV(LJ)美国P1,P2,N,P6日本CH1,CH2,CH41瑞典8416§3塑料模具钢3.2塑料模具钢性能介绍二、性能特点三、热处理工艺含碳量低，退火态硬度低、塑性高、变形抗力低，模具为冷挤压成形，无需再进行切削加工，模具制造周期短，精度高，便于批量生产。锻造→退火→冷挤压成形→淬火→低温回火→渗碳→油淬→低温回火。3.2.2渗碳型塑料模具钢§3塑料模具钢3.2塑料模具钢性能介绍四、应用场合主要用于冷挤压成型模具。牌号硬度应用场合20Cr表面58～62HRC心部160～190HBS中小型塑料模具12CrNi3A表面58～62HRC心部250～380HBS形状复杂的浅型腔塑料模具0Cr4NiMoV(LJ)表面58～62HRC心部270～290HBS大中型精密塑料模（新型钢种）3.2.2渗碳型塑料模具钢§3塑料模具钢3.2塑料模具钢性能介绍四、应用场合主要用于冷挤压成型模具。3.2.2渗碳型塑料模具钢0Cr4NiMoV(LJ)：超低碳型塑料模具钢，原华中理工大学等单位研制。该钢冷挤压成形后再经渗碳、淬火、回火，使模具表面获得高硬度和高耐磨性，而心部强韧性好，用于制造高精度、高镜面、型腔复杂的塑料模具。与LJ钢同类型的钢如美国（AISI）P2、瑞典8416钢等。§3塑料模具钢3.2塑料模具钢性能介绍3.2.3调质型塑料模具钢一、常用牌号中国40Cr，40Mn,50Mn,S48C,4Cr5MoSiV,38CrMoAlA§3塑料模具钢3.2塑料模具钢性能介绍二、性能特点三、热处理工艺淬透性良好，切削加工性一般。调质后具有良好的综合力学性能、低温冲击韧性和低的缺口敏感性。除调质热处理外，还可进行渗氮和高频淬火处理。四、应用场合适于制作中型塑料模具。3.2.3调质型塑料模具钢§3塑料模具钢3.2塑料模具钢性能介绍3.2.4淬硬型塑料模具钢一、常用牌号中国T7A,T8A,T10A,9SiCr,9CrWMnGCr15,7CrSiMnMoV,Cr12MoVW6Mo5Cr4V2,6CrNiSiMnMo(GD)美国O1,D2日本SKS3,SKD11§3塑料模具钢3.2塑料模具钢性能介绍二、性能特点三、热处理工艺强度、硬度高，韧性好、耐磨性好，淬火变形小。热处理+低温回火，硬度通常在45～50HRC以上。3.2.4淬硬型塑料模具钢§3塑料模具钢3.2塑料模具钢性能介绍四、应用场合碳素工具钢T7A，T8A，T10A尺寸不大，受力较小，形状简单，变形要求不高的塑料模低合金冷作模具钢Cr12MoV高耐磨性的大型、复杂和精密的塑料模6CrNiSiMnMo(GD)（新近推广使用）可取代Cr12MoV钢，成本更低，模具寿命更高3.2.4淬硬型塑料模具钢主要应用于负荷较大的热固性塑料模和注射模§3塑料模具钢3.2塑料模具钢性能介绍四、应用场合Cr12MoV：淬透性高，截面为300～400mm以下的工件可完全淬透，耐磨性和塑性也较好，变形小。常用于制造要求高耐磨性的大型、复杂和精密的塑料模，也常用于制造截面较大、形状复杂、长寿命的冷作模具，如各种冲孔的凹模，切边模，拉深模等。3.2.4淬硬型塑料模具钢§3塑料模具钢3.2塑料模具钢性能介绍四、应用场合6CrNiSiMnMo(GD)：淬硬型塑料模具钢，也是高强韧性低合金冷作模具钢。原华中理工大学研制。类似于美国L6，由于该钢强韧性高、淬透性和耐磨性好，淬火变形小，成本低，用此钢取代Cr12MoV钢制造大型、高耐磨、高精度塑料模，不仅降低了成本，而且提高了模具的使用寿命。3.2.4淬硬型塑料模具钢§3塑料模具钢3.2塑料模具钢性能介绍3.2.5预硬型塑料模具钢一、常用牌号中国美国瑞典日本3Cr2Mo(GB)P20618P20+Ni7184Cr13(GB)420SSS-136718HNAK55,NAK804Cr5MoSiV1(GB)H138407SkD61§3塑料模具钢3.2塑料模具钢性能介绍二、性能特点三、热处理工艺模具加工成形前后不需进行热处理而直接使用，从而保证了模具的制造精度。硬度较高，切削加工性较好。有些预硬钢可进行渗氮热处理，进一步提高表面硬度和耐磨性。四、应用场合适于制造大、中型和精密塑料模及低熔点合金（Sn,Zn,Al）压铸模等。3.2.5预硬型塑料模具钢§3塑料模具钢3.2塑料模具钢性能介绍（1）P20钢预硬化塑料模具钢,美国AISI和A