塑料模具新型材料的种类与发展动向

发表时间:2021/4/28   来源:《基层建设》2020年第34期   作者:朱丰
[导读] 摘要:介绍了塑料模具对材料的性能要求,阐明了塑料模具常用的钢材、新型材料,新型塑料模具用钢的成分、热处理和性能特点,说明了它们在不同类型模具中的应用范围,并展望了今后的发展。
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        摘要:介绍了塑料模具对材料的性能要求,阐明了塑料模具常用的钢材、新型材料,新型塑料模具用钢的成分、热处理和性能特点,说明了它们在不同类型模具中的应用范围,并展望了今后的发展。
        关键词:塑料模具;新材料;性能;应用;展望
        引言
        随着塑料工业发展的突飞猛进,塑料模具的需求量急剧增加,塑料模具工业对模具钢的需求也越来越大,对塑料模具提出了越来越高的要求,促进了塑料模具的不断发展。模具材料对于模具的加工和使用性能,以及模具寿命有很大的影响,目前塑料模具正朝着高效率、高精度、高寿命方向发展,推动了塑料模具材料迅速发展,塑料成型用模具产值已在模具工业总产值中占首位。
        1塑料模具对材料的性能要求
        塑料模具的组成零件按其用途可分为两大类:一类为结构零件,包括浇注系统、导向件、定(动)模板、顶出机构件、支承件等,选用材料一般为中、低碳的碳素结构钢或合金结构钢和碳素工具钢;另一类为成型零件,包括型腔、型芯、镶嵌件等,是直接成型塑料制件的关键零部件。这些材料的选用决定了模具的性能(加工能力)、寿命(耐久性)和成本的级别,塑料加工的技术进步使模具结构日益复杂,成型零件模具材料在整副模具中可能只占重量的少部分,但却是性能和成本的决定性因素。
        成型零件结构复杂、要求尺寸精确、接縫密合和表面光滑,所用材料必须具备以下的特定性能要求:(1)具有一定的综合力学性能。成型零件在工作过程中要承受温度、压力、侵蚀和磨损,因而要求具有--定的强度和塑性、韧性。(2)切削加工性好。塑料模形状往往比较复杂,切削加工成本常占到模具的绝大部分(一般约75%),因而要求具有良好的切削加工性。(3)具有良好的导热性和低的热膨胀系数,并具有良好的热加工工艺性。(4)有些还要求有良好的耐蚀性和一-定的耐热性。在众多的模具用钢中,如何根据塑料制品的要求和模具钢特定性能,合理的选择塑料模具用钢是一项非常重要的工作。
        2 塑料模具常用的钢材
        渗碳型:20、20Cr、20Mn、12CrNi3A、20Cr-NiMo、DTI、DT2、30CrNiMoV;
        预硬型:3Cr2Mo、Y20CrNi3AIMnMo(SM2)、5NiSCa、Y55CrNiMnMoV(SMI)、4Cr-5MoSiVS;
        调质型:45、50、55、40Cr、40Mn、50Mn、S48C、4Cr5MoSiV、38CrMoAIA;
        耐蚀型:3Cr13、2Cr13、Cr16Ni4Cu3Nb(PCR)、1Crl8Ni9、3Cr17Mo;
        淬硬型:T7A、T8A、TI0A、5CrNiMo、9SiCr、9CrWMn、GCrl5、3Cr2W8V、Cr12MoV、45Cr2Ni-MoVSi;
        时效硬化型:18Ni140级、18Ni170级、18Ni210级、10Ni3MnCuAl(PMS)、18Ni9Co、06Nil6MoV-TiAI、25CrNi3MoAl。
        对于我国传统常用模具钢的性能,已有很多书藉资料作过详细的论述,本文主要介绍我国近年研制和从国外引进并已(或将)在生产中推广使用的塑料模具钢。
        3塑料模具新型材料
        我国过去无专用塑料模具用钢,近年在引进国外塑料模具用钢的同时,自行研制和开发出一些新的塑料模具专用钢。

这些材料能满足塑料品种在性能上的差异及制品的形状尺寸、质量、精度要求,其模具材料具有适当的综合力学性能、比较好的耐磨性、良好的切割加工性能、抛光性能、花纹图案光蚀性能、耐蚀性及焊接性能。
        4我国塑料模具钢的发展进程
        我国模具钢生产技术发展迅速,形成了我国自己的模具钢系列,总产量已居世界前列,建成不少先进的生产工艺装备,但是模具钢的生产技术、产品质量方面还存在着许多不足,很多制造大型、精密、长寿命模具的钢材仍需从国外进口,已成为世界上进口模具最多的国家,展望未来急待开展以下工作。
        4.1加速模具钢生产的制品化、精料化和模具钢经销的商品化
        我国模具钢的品种规格较少,模具钢生产.的制品化、精料化和经销的商品化程度低。80%以上的模具钢仍以黑皮圆棒供货[5]。越来越多的模具制造厂要求在模具设计完成后,模具钢供应厂商能迅速提供所需钢材,减少库存钢材数量,缩短制模周期。但中国钢材生产企业目前尚不适应这一-商品市场机制,这是进口模具钢材的使用在中国日益扩大的重要原因。
        4.2大力推广应用性能优良的新型模具钢,不断完善模具钢钢种系列
        我国已开发出性能优异,达到或超过国外同类水平的特色新型模具钢,但这些新钢的推广数量和应用范围不够大,有选择地开发先进模具钢,例如开发粉末冶金模具钢,多元易切削系塑料模具钢,开发玻璃、陶瓷,耐火砖和地砖等成形模具用钢,完善中国的模具钢系列。
        4.3进一步提高模具钢的质量
        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,如D2、P20等,出口产品的质量可以达到国际先进水平。但国外对纯度要求较高的模具钢大部分采用电渣重熔,进一步提高了钢的纯净度、致密度、等向性和均匀性,减少偏析。我国还需要在这方面进-一步开展工作。
        4.4加强先进模具热处理技术的推广与应用
        模具的可控气氛热处理与真空热处理应进一步得到发展,对一些行之有效的模具表面热处理技术,应完善其工艺,加强其推广和应用。提高装备和工艺材料的制造水平,加强热处理专业厂的建设。
        5结论
        为了适应塑料制品的尺寸日趋多样化、形.状的复杂化和表面装饰的美观化,塑料模具正朝着多样化、复杂化、精密化和多腔化方向发展。随着我国模具工业的发展,对模具材料的数量、质量、品种和性能等方面提出了更高、更新的要求,模具逐步向高技术含量的大型、精密、复杂、长寿命的方向转变。没有高水平的模具就没有高水平的产品,是制造业的一-个共识。作为制造业的重要基础性工艺设备,模具技术被认为是衡量一一个国家产品制造水平的重要标志之--。我国虽已成为模具生产大国,却远非模具制造强国,因此急需大力推广高纯净度、高精度、高均匀性、质量稳定的模具材料。在众多的这些塑料模具材料中,如何根据塑料制品要求及塑料模具的特定性能,合理选择塑料模具用钢是极为重要的一.项工作。
        参考文献:
        [1]李学锋.塑料模设计及制造[M].北京:机械工业出版社,2001.
        [2]塑料模具设计手册编写组.塑料模设计手册[M].北京:机械工业出版社,2002.
        [3]石其年.模具新材料在冷冲模和塑料模中的应用与发展[].黄石理工学院学报,2006,22(4);65-67.
        [4]韩海军.塑料模具用钢材料的种类及展望[I].机械,2005,(1):4-5.
        [5]牟红霞.模具材料的发展与动向[].现代制造技术与装备,2006,(4):83-84.
        [6]邹继强.塑料制品及其成型模具设计[M].北京:清华大学出版社,2005.
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