模具材料使用及介绍

塑料模用模具材料模具材料的选用是否适宜，对模具的寿命、精度、加工性、价值等有很大的影响。故模具材料的选用一般均依照下列原则：容易取得。机械加工性良好。表面加工性良好。强度、韧性和耐磨性大。无针孔和沉淀杂质等内部缺陷。可焊接性。热处理容易、热变形少。耐热性好、热膨胀系数低。种类及特性：模具材料的种类很多，在此先将常用的几种材料作简介。0一般构造用辊轧钢材(SS)一般构造用辊轧钢材SS41、SS50，价廉而容易取得，但质软多针孔，因此用于不需强度、硬度的零件，不适用于模板材料。机械构造用碳钢(SC、SCK)机械构造用碳钢S25C、S50C、S55C等，价廉而容易取得，加工性也好。S25C用于模具的承板、定位环、竖道、衬套、止动螺栓、支持件等，而少用于模板。S50C、S55C原则上回火到硬度9~22HRC，以增其加工性，为标准的模板材料。S9CK、S15CK的含碳量少，因而质软所以需作表面渗碳，淬火成HRC45~59的硬度来使用。复合模的基本构造及零配件分解介绍刀口在线割时都留有一定的直线部分，直线部分的最佳值为3t（t为材料厚度）...模具加工过程中常见的8个问题解答电火花穿孔加工前凹模模坯准备工作有哪些？说明型腔模不易电火花加工的主要因...模具制造的制作工艺流程介绍导柱'导套'上模座'下模座'凸模成形磨削'电火花线切割'凹模复合模的基本构造及零配件分解介绍材料尺寸规格的确定，以产品展开尺寸单边加大来确定材料和尺寸规格...模具制造过程中各种注意事项有哪些新开模请购材料时，应采取档板与夹板全面闭合为考量,避免减少成本而采取局部使用等高块，虽然两种做法所产生的成品相同，但是于制模过程与模具寿命之考量...曲模和折模应用过程中的相关注意事项折弯块要倒R角,磨床磨R角时会留有一定的棱角，组立人员组产时要用砂纸或青士抛光做细加工，使弧面与平面连接的地方线条要顺畅平滑…碳工具钢(SK)碳工具钢有SK3、SK5、SK7等，含碳量为0.6%以上的高碳钢，其淬火硬度是SK3、SK5为HRC50〜60,SK7为HRC50〜55,H此类钢材耐磨耗性优良，且为较价宜的工具钢，用于有滑动部份需高硬度和耐磨耗性的零件，如导销、衬套、顶出销、复归销等。合金工具钢(SKS、SKD)常用的合金工具钢有SKS2、SKS3、SKD11、SKD61等。SKS2与SKS3是碳工具钢加格、钨增加淬火性、耐磨耗性，用于特别要求硬度与耐磨性的成形模板，其硬度HRC55〜60。SKD11、SKD61是添加钒取代SKS的钨，其淬火性与耐磨耗性优于SKS，且淬火应变小，其硬度SKD11为HRC55〜60，SKD61为HRC45〜51，但SKD61的耐热性、韧性都优于SKD11。高速钢(SNC)此处的高速钢是指SKC2与SNC3的镍格钢，系为碳钢加镍和格，增其韧性与淬火性，回火硬度为22〜30HRC，用于成形模板。镍格钼钢(SNCM)镍格钼钢SNCM2是淬火性，耐磨性耗性均好，尤其是强度、韧性特别好的钢材，其用途与高速钢相同。格钼钢(SCM)格钼钢SCM3、SCM4是碳钢加格，钼的构造用钢，其强度、韧性优于碳钢，其价格较SNC及SNCM便宜。铝格钼钢(SACM)铝格钼钢SACM1经氮化处理(氮化层硬度为HRC67)耐磨耗性很高，用于要求硬度和耐磨耗性的滑动部份，如顶出销等，钢材本身硬度为HRC20〜30。轴承用高碳格钢(SUJ)轴承用高碳格钢SUJ2为轴承用的钢材，耐磨耗性、淬火性均良好，其硬度为HRC55〜60,用于滑动部份需有相当的硬度和耐耗性。不锈钢(SUS)如PVC的塑料，需用耐蚀性高的模具材料，可以增加格量，减少碳量的耐蚀性不锈钢SUS来制造。11镀铜合金含镀2.5%，含铜97.5%的被铜合金，常用来制作形状复杂的公模或母模。其制作的方法是将熔融的合金注入模型内，然后一直加以压力直到冷却为止。表一为塑料模各构件最广泛应用之材料，及其热处理状态及使用之硬度。表二为构造用的合金钢的化学成份及机械性质。表三为表二所列的模具材料的的特性、用途及使用的场合，此三表可供学习查考，以选取最适用的模材。热处理钢材经适当的热处理可显著增加硬度、强度、韧度、耐磨耗性等机械性质。施行电镀作表面处理，模具精度提高、表面光亮，使脱模更顺利，成品表面光度增加。因此欲模具寿命延长、质量提升，除了事先预选适当的模具材料外，对于加工后，模具的热处理方法的选定也极其重要，以下分点说明。正常化此项热处理旨在消除铸造、锻造、辊轧等高温高压处理所产生的粗晶组织，并将加工所生的内部应力消除。其方法为将工作加热到变态点AC3或ACm点以上30°〜50°C的温度后，使之在空气中自然冷却，如图1所示。使用大型构造用钢，在材料经锻造成模型后，再施以正常化处理。退火退火是为了使钢料软化，调整结晶组织，除去内部应力。其方法为加热到AC3或AC1变态点以上30°〜50C，保持适当时间后，在炉中或灰中冷却，如图2所示。模具材料退火处理有两种方式。消除应力退火目的在除去加工所引起的内部应力。适用于粗切削、中切削或需淬火的模具零件。因淬火时麻田散铁变态所生的应力将加大，除非先行实施退火消除内部应力，否则将造成巨大的应变，而致淬火罅裂、翘曲。即使不淬火的零件，若经大量粗重切削，不经此项处理的话，也将因加工应力的残存，而终致尺寸的精度改变或发生翘曲。球状化退火目的在改善加工性，增加韧性，防止淬火罅裂，使钢中的碳化物变成球状组织。淬火淬火的目的是为了将钢硬化、增加强度。其方法为钢材加热到AC3或AC1变态点以上约30°〜50C，保持适当时间后，使它在淬火液中急速冷却，而产生高硬度的麻田散铁组织.普通淬火加热到变态点以上的温度后，在水或油中急冷以得麻田散铁组织。此方法，加热必需防止过热及氧化脱碳的现象发生。对于壁厚不均的模具，将会有加热不均匀。由于各部份的度差发生热膨胀差，致影响变态点，引起变态差，而致淬火罅裂。因此为了达到均匀加热，最好用盐浴或惰性气炉。氧化、脱碳之防止可采用盐浴炉或可调整的隋性气炉。热处理变形的防止，宜使用淬火温度低，自硬性大，有气冷程度的淬火钢。含大量铬、镍的合金钢、高速钢具有此一空气中冷却而硬化的特性，对于加工后再行热处理的模具、精度、形状能保持而不致变形，精密度失掉。麻淬火(marquenching)将待处理的材料加热到淬火温度后，投入于温度为Ms点(冷却时由沃斯田铁转变为麻田散铁的开始温度)的热盐浴中，待材料的温度成为均一后，取出气冷，缓慢引起麻田散铁变态、材质变硬，不致发生淬火应力及罅裂，最后再施行回火处理。麻回火(martempering)将材料加热到淬火温度后，投入于温度为Ms点及Mf点(冷却时由沃斯田铁转变为麻田散铁的终了温度)间的热盐浴内淬火(100〜200°C)，长时间保存恒温，直到变态终了，然后空冷。利用此法淬火者，麻田散铁自行回火，淬火应力消除，冲击值得以提高，韧性较回火处理者强。工业界一般皆不等待到恒温变态终了，即行捞出，如图示，而后段则采气冷回火。回火淬火后的钢虽然强度大硬度高，但是很脆。假如淬火钢加热到UA1变态点以下的适当温度时，不但可以除去淬火钢的内部应力，又能调节硬度得到适当的强韧性，这种处理叫回火。依照回火之目的，可分为低温回火与高温回火两种。低温回火适用于淬火硬度需要相当高的情况下，将高碳钢加热于温度约200C的低温，目的应于消除淬火所产生的内部应力。残留的沃斯田铁组织不易产生变化，可维持相当高的硬度。高温回火适用于构造用钢，将其加热在温度500C〜600C之间使其组织变为有韧性的糙斑铁。此时可兼顾钢材的韧度和硬度。对于施行一次回火，不能得到满意的机械性质的钢料如高合金钢及高速钢，可施行2〜3次的返复回火。表面处理表面处理是指以加热或化学处理的方法，使钢料表面增加硬度到达某一深度。其方法有渗碳、高周波及火焰淬火、氮化及电镀。分别叙述如下。渗透淬火低碳钢或表面淬火钢(低镍钢、低镍铬钢等低碳合金钢)在适当的渗碳剂中加热，使表面起渗碳到某一深度，使成高碳的状态的表面硬化法。在渗碳剂中以850〜900C加热8〜10小时，则钢料表面起渗碳约2mm的深度。渗碳完后再施以淬火处理，使渗碳部份硬化。若有不想渗碳的部份，可预先镀铜以防止。一般渗碳剂可分为固体渗碳、气体渗碳与液体渗碳等三种。固体渗碳的渗碳剂使用木炭、焦炭等固体。以木炭粉为主，加入20〜30%的碳酸钡、碳酸钠等促进剂。气体渗碳的渗碳剂为气体，主要为一氧化碳或甲烷碳化氢，渗碳浓度容易调节，可使渗碳均匀。渗碳能力大，不只表面，连心部也可均匀渗碳。液体渗碳的渗碳剂为溶融的氰化物，将钢加热到AC1变态点以上而渗碳。通常薄层硬化是浓度较高的氰化钠盐浴中作低温(850〜900°C)处理，而厚层硬化以浓度较低的氰化钠盐浴作高温(900〜950C)的处理。高周波硬化藉高周波感应电流将钢料表面急热，在到达淬火温度后，用适当的冷却剂急冷，称为高周波淬火。主要用于需具强韧及耐磨耗的机械性质的模具零件，如导销、复归销、斜销等等。含碳量0.4〜0.5%的碳钢，或合金钢皆适用于本方法。火焰淬火以氧气-乙炔火焰将钢料表面急速加热到淬火温度，再以水急速冷却而使表面硬化。本方法的特色在于只将外周表面淬火硬化，因此淬火应变小，可应用于各种形状及大小的钢制品。淬火方法大致分别有两种。全面同时淬火法适用于较小面积的处理。全面同时加热，然后对此加热到淬火温度的面进行冷却以硬化之。移动淬火法大面积不适宜用全面同时淬火法，乃改用顺序移动加热及冷却的组合吹管，以行加温冷却全面积。也可应用于不易全面淬火的模具的局部淬火、零件的磨擦面，可增高耐磨性，延长模具寿命。氮化氮化是在氨气或含氨的媒体中加热，增加氮含量而将钢表面硬化的方法。加热温度高时，硬度减低，但氮化深度加深。氯化时间取决于所需氮化深度，大约是50小时0.5mm，标准是100小时0.7mm。镀锡或镀镍的部份，可以防止氮化。氮化用钢，其标准成份大约是碳0.35〜0.45%、铝1.0〜1.3%、铬1.3〜1.8%、钼0.5%以下，此时的氮化温度500〜500C，表面硬度为HRC67〜70，为一非常硬的氮化层。氮化法依其媒剂可分为气氮化、液体氮化、软氮化(低温盐浴氮化法)。气体氮化法被处理的料件装于氮化箱内，放入于炉中，通入氨气，温度为500〜550C左右，氮化时间为50〜100小时。此种方法为低温处理，使热处理变形接近于无。液体氮化法液体氮化法与液体渗碳法之不同点，在于本法是在AC1变态点以下加温而渗碳法却在AC1以上，且本法所用之盐浴含较高的氮量而较