模具型芯型腔材料

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模具型芯型腔材料

作者：宁波蓝天电脑培训学校，时间：20200616

模具型芯型腔材料
如何选择塑料模具型腔及零部件用模具钢材?
塑料模具型腔及零部件包括型腔、型芯、滑块、镶件、斜顶、侧抽等，是与塑料直接接触而成型制品的模具零部件。模具型腔及零部件的材质直接关系到模具的质量、寿命，决定着所成型塑料制品的外观及内在质量，必须十分慎重，一般要在合同规定及客户要求的基础上，根据制品和模具的要求及特点选用。
㈠模具型腔及零部件用模具钢材的选用原则：
根据所成型塑料的种类、制品的形状、尺寸精度、制品的外观质量及使用要求、生产批量大小等，兼顾材料的切削、抛光、焊接、蚀纹、变形、耐磨等各项性能，同时考虑经济性以及模具的制造条件和加工方法，以选用不同类型的钢材。
⒈对于成型透明塑料制品的模具，其型腔和型芯均需选用高镜面抛光性能的高档进口模具钢材，如718（P20+Ni类）、NAK80（P21类）、S136（420类）、H13类钢等，其中718、NAK80为预硬状态，不需再进行热处理；S136及H13类钢均为退火状态，硬度一般为HB160-200，粗加工后需进行真空淬火及回火处理，S136的硬度一般为HRC40-50，H13类钢的硬度一般为HRC45-55（可根据具体牌号确定）。
⒉对于制品外观质量要求高，长寿命、大批量生产的模具，其模具型腔及零部件用模具钢材选择如下：
a) 型腔需选用高镜面抛光性能的高档进口钢材，如718（P20+Ni类）、NAK80（P21类）等，均为预硬状态，不需再进行热处理。
b) 型芯可选用中低档进口P20或P20+Ni类钢材，如618、738、2738、638、718等，均为预硬状态；对生产批量不大的模具，也可选用国产塑料模具钢或S50C、S55C等进口优质碳素钢。
⒊对于制品外观质量要求一般的模具，其模具型腔及零部件用模具钢材选择如下：
a) 小型、精密模具型腔和型芯均选用中档进口P20或P20+Ni类钢材。
b) 大中型模具，所成型塑料对钢材无特殊要求，型腔可选用中低档进口P20或P20+Ni类钢材；型芯可选用低档进口P20类钢材或进口优质碳素钢S50C、S55C等，也可选用国产塑料模具钢。
c) 对于蚀皮纹的型腔，当蚀梨花纹时应争取避免选用P20+Ni类的2738（738）牌号。
⒋对无外观质量要求的内部结构件，成型材料对模具钢材亦无特殊要求的模具，其模具型腔及零部件用模具钢材选择如下：
a) 对于大中型模具，型腔可选用低档的进口P20或P20+Ni类钢材，也可选用进口优质碳素钢S55C、S50C或国产P20或P20+Ni类塑料模具钢；型芯可选用进口或国产优质碳素钢。
b) 对于小型模具，若产量较高，结构较复杂，型腔可选用低档的进口P20或P20+Ni类钢材，也可选用国产P20或P20+Ni类塑料模具钢；型芯可选用国产塑料模具钢。
c) 对于结构较简单，产量不高的小型模具，型腔型芯均可选用国产塑料模具钢或优质碳素钢。
⒌对于成型含氟、氯等有腐蚀性的塑料和各类添加阻燃剂塑料的模具，若制品要求较高，可选用进口的耐蚀钢，要求一般的可选用国产的耐蚀钢。
⒍对于成型对模具钢材有较强摩擦、冲击性塑料的模具，例如用来注射尼龙+玻璃纤维料的模具，需选用具有高耐磨、高抗热拉强度及高韧性等优点的进口或国产H13类钢材。
⒎成型镶件一般与所镶入的零件选用相同材料。对于模具较难冷却的部分或要求冷却效果较高的部分，镶件材料应选用铍青铜或合金铝。
⒏对于模具中参与成型的活动部件材料选择原则如下：
a) 透明件应选用抛光性好的高档进口钢材，如718、NAK80等。
b) 非透明件，一般应选用硬度和强度较高的中档进口钢材，如618、738、2738、638、318等，表面进行氮化处理，氮化层深度为0.15-0.2mm，硬度为HV700-900。
c) 若模具要求较低，也可选用低档进口钢材或国产钢材，氮化处理硬度一般为HV600-800。
㈡常用的模具钢材性能及用途
⒈P20类模具钢材（预硬塑料模具钢）：
参考成分(%)：C:0.28-0.40；Si:0.20-0.80；Mn:0.60-1.00；Cr:1.40-2.00；Mo:0.30-0.55；Ni:≤0.25；
国标钢号：3Cr2Mo
⑴瑞典一胜百ASSAB 618：出厂状态及参考硬度：预硬HB280~320；性能及用途：具有良好的抛光和切削加工性能，广泛应用于热塑性塑料的注射模（一般用于中小型模具，可焊性一般）。
⑵日本大同(DAIDO STEEL)PX4、PX5: 出厂状态及参考硬度：预硬HRC30~33；性能及用途：具有良好抛光性能，以焊接开裂敏感性低的成分平衡设计，焊接性能大幅度改善，用于大型镜面模具，如汽车尾灯、前挡板以及摄象机、家用电器壳体等。PX5焊接性能、蚀纹性能较好，但易出加工砂眼，氮化性能一般（高光时）。
⑶德国葛利兹(Groditz)W.1.2311：出厂状态及参考硬度：预硬HRC30~34；性能及用途：用于大型优质长期生产塑料模具，适合制造电视机壳、冰柜、洗衣机、水桶等模具。
⑷德国德威GSW-2311: 出厂状态及参考硬度：预硬HRC31~34；性能及用途：电蚀加工性能好，用于大中型镜面塑料模具。
⑸奥地利百禄(BOHLER)M202：出厂状态及参考硬度：预硬HRC30~34；性能及用途：属P20类，但碳、锰含量偏高。可进行电蚀加工，用于家电和汽车用塑料模具。
⑹法国阿塞洛(Arcelor)SP300：出厂状态及参考硬度：预硬HRC30~34；性能及用途：具有良好的加工工艺性，抛光性和皮纹加工性，用于大而厚的塑料模具。
⑺韩国重工(株)HP-4MA：出厂状态及参考硬度：预硬HRC27~34；性能及用途：硬度均匀，耐磨性好，用于电视机前壳、电话机、吸尘器、饮水机等模具。
⑻国产P20(3Cr2Mo,抚顺特钢FT61): 出厂状态及参考硬度：预硬HRC30~36；性能及用途：淬透性高，综合力学性能好，抛光性能好，用于大中型复杂精密模具型腔、型芯、滑块、镶件等。
⒉P20+Ni类模具钢材（预硬镜面塑料模具钢）：
参考成分(%)：在P20的基础上加入1%左右的Ni；
国标钢号：3Cr2NiMo或3Cr2NiMnMo
⑴瑞典一胜百ASSAB 718(UDDEHOLM IMPAX HH)：出厂状态及参考硬度：预硬HB290~370；性能及用途：具有高淬透性，良好的抛光性能、电蚀加工性能和皮纹加工性能，适用于大型镜面塑料模具。
⑵日本大同(DAIDO STEEL)PAC5000: 出厂状态及参考硬度：预硬HRC36~39；性能及用途：硬度为36~39HRC的预硬钢,可直接刻模加工后付诸使用；组织及硬度均一,镜面可达#5000水平；采用焊接开裂敏感性较低的成分设计,焊接性良好。
⑶德国葛利兹(Groditz)W.1.2738：出厂状态及参考硬度：预硬HRC29~35；性能及用途：材质硬度均匀；抛光性能优良；机械加工性能良好；有良好的淬火回火热处理性能；可施以氮化；适合表面处理（如：镀铬）。适合大型的塑料模具，特别是厚度大于400mm，其淬透性及均匀度良好；大型塑料模具、模座；压铸模架。
⑷德国葛利兹(Groditz)W.1.2711：出厂状态及参考硬度：预硬HRC32~40；性能及用途：①油淬及气淬塑料模具钢，有良好的淬透性；②良好的韧性；③抗热性能良好，适于冷作工具用途；④适于表面处理（如：镀铬）；⑤有良好的抛光性能。适用于：①压制模具、模架、支撑工具；②需高硬度大型模具。。
⑸德国德威GSW-2738: 出厂状态及参考硬度：预硬HRC32~35；性能及用途：硬度均匀，切削性能和抛光性能较好，变形较小，用于大中型高韧性高抛光度模具，但可焊性一般，蚀纹易出现“梨花纹”。
⑹德国德威GSW-2711: 出厂状态及参考硬度：预硬HRC35~38；性能及用途：高强度、高韧性、高光整度塑料模具钢，具有良好的精光性能，适用于大中型及复杂塑料模具。
⑺奥地利百禄(BOHLER)M238：出厂状态及参考硬度：预硬HRC31~34；性能及用途：碳、锰含量偏高，镜面抛光性能好，可进行电蚀加工。
⑻法国阿塞洛(Arcelor)SP2738：出厂状态及参考硬度：预硬HRC30~34；性能及用途：具有良好的加工工艺性，抛光性和皮纹加工性，用于大而厚的塑料模具。
⑼法国USINOR CLC2738：出厂状态及参考硬度：预硬HRC30~34；性能及用途：淬透性高，硬度均匀，具有良好的抛光、电蚀加工和皮纹加工性能，适于渗氮，用于大中型镜面塑料模具。
⑽国产718(3Cr2NiMo,抚顺特钢3Cr2NiMnMo ,FT62): 出厂状态及参考硬度：预硬HRC29~34；性能及用途：淬透性高，综合力学性能好，抛光性能好，用于特大型、大型复杂精密模具型腔、型芯。
⒊P21类模具钢材(时效硬化塑料模具钢)
⑴日本大同(DAIDO STEEL)NAK55、NAK80: 出厂状态及参考硬度：预硬HRC37~43；性能及用途：高硬度镜面模具钢，用于高精度镜面模具。NAK55切削加工性能好，NAK80具有优良的镜面抛光性能。二者的缺点是补焊性能差，韧性较低，较细的圆柱凸起易折断（如喇叭窗网孔镶件）。
⑵韩国重工(株)HAM-10：出厂状态及参考硬度预硬HRC37~42；性能及用途：析出型硬化钢，具有优良的镜面抛光性能，用于塑料透明部件（如汽车灯具、冰箱抽屉等）模具。
⑶国产NAK80(抚顺特钢10Ni3MnCuAl,ZFT08,亦称PMS钢)：出厂状态及参考硬度：预硬HRC36~43；性能及用途：时效硬化钢，表面至中心硬度均匀；电蚀(电火花)加工性能优良；由于是经过特殊熔炼，所以具有优良的镜面抛光性能及蚀刻加工性能，用于有镜面要求的塑料透明部件（如摄像机、收音机、音响设备、透明罩及胶片等）模具。
⒋420类模具钢材(耐腐蚀镜面塑料模具钢)：
参考成分(%)：C:0.30~0.40；Cr:12.0~14.0；Si:≤1.20；Mn:≤1.25；Ni:≤0.60。
国标钢号：3Cr13或4Cr13
⑴瑞典一胜百ASSAB S136(UDDEHOLM STAVAX ESR)：出厂状态及参考硬度：退火215HB或预硬HRC30~34；性能及用途：耐蚀性好，淬回火后有较高硬度，抛光性好。用于耐腐蚀性和要求较高的塑料模具。
⑵日本大同(DAIDO STEEL)S-STAR: 出厂状态及参考硬度：退火215HB或预硬HRC30~34；性能及用途：具有高耐蚀性、高镜面抛光性，热处理变形小，用于耐蚀镜面精密模具。
⑶德国葛利兹(Groditz)W.1.2083 ESR：出厂状态及参考硬度：退火225HB或预硬HRC30~34；性能及用途：①高光洁度；②良好的耐腐蚀性、耐磨性及机械加工性能；③淬透性质结构稳定，变形率低；④淬硬与回火状态后的抛光性能为最佳；⑤抗热应力疲劳性能良好；⑥材质均匀，高清净度。适用于：①防腐蚀需求，含酸性塑料，例如：PVC；②医疗器械模具；③光学仪器模具，例如：光盘、透镜等；④耐磨损模具。
⑷德国德威GS-083: 出厂状态及参考硬度：退火230HB或预硬HRC30~35；性能及用途：用于抗腐蚀塑料模具。
⑸奥地利百禄(BOHLER)M310：出厂状态及参考硬度：预硬HRC31~34；性能及用途：用于有防腐蚀要求及需镜面抛光的模具。
⑹韩国重工(株)HEMS-1A：出厂状态及参考硬度：预硬HRC23~33；性能及用途：具有高镜面抛光性能，用于彩管玻壳、PVC底盘等模具。
⑺国产S136(3Cr13或4Cr13,抚顺特钢FT64): 出厂状态及参考硬度：退火至235HB或预硬HRC30~36；性能及用途：机械加工性能好，经热处理（淬火+回火）后具有优良的耐腐蚀性能，抛光性能、较高的强度和耐磨性，适宜制造承受高负荷、高耐磨及在腐蚀介质作用下的塑料模具、透明塑料制品模具等，但补焊性能较差。
⑻国产FS136(4Cr13SiNiV,抚顺特钢研发生产): 出厂状态及参考硬度：退火至235HB或预硬HRC30~36；性能及用途：在国产S136(4Cr13)的基础上，微调V、Ni含量，优化合金配料，有效提高钢材纯净度，较大幅度降低S、P含量，钢锭经均匀化处理，改善合金成分的均匀性，成品钢材经高温回火作为最终热处理，软化硬度，改善组织，有效提高了耐腐蚀性能和镜面抛光性能。适用于耐腐蚀性和镜面抛光要求较高的塑料模具。
⒌高抗腐蚀类模具钢材：
⑴日本大同(DAIDO STEEL)G-STAR: 出厂状态及参考硬度：预硬HRC31~34；性能及用途：耐腐蚀性优良（属于马氏体系不锈钢）；被切削性优良（易切削不锈钢）；出厂硬度达33HRC，可直接使用；经淬火回火达高硬度化：48HRC（1030℃淬火）。主要用途:光盘用模胚；要求耐腐蚀的模板；怕生锈的有冷却水孔模板；可取代镀铬模具；NAK，PX5的要求耐腐蚀的模腔。
⑵日本大同(DAIDO STEEL)440C-ESR: 出厂状态及参考硬度：退火至269HB，可淬火回火至HRC 54~58；性能及用途：品质稳定（采用ESR特殊熔炼）；耐磨损优良（热处理硬度：56HRC）；耐腐蚀性优良（属于马氏体系不锈钢）。主要用途：既要求耐磨损又要求耐腐蚀性的塑料模具钢；半导体IC封口用塑料模具钢；要求耐锈蚀模具配件。。
⑶法国USINOR CLC2316H：出厂状态及参考硬度预硬HRC30~34；性能及用途：优良的耐蚀性能和镜面抛光性能，高的力学强度和耐磨性，用于耐腐蚀和需镜面抛光的模具。
⑷德国葛利兹(Groditz)W.1.2316 ESR：出厂状态及参考硬度：预硬HRC29~34；性能及用途：①调质预硬塑料模具钢；②高光洁度；③优良的耐腐蚀性；④优良的抛光性；⑤良好的耐磨性、韧性；⑥抗热应力疲劳性能良好；⑦材质均匀，高清净度。适用于抗高酸性能的工模具。
⑸德国德威GSW-2316: 出厂状态及参考硬度：预硬至HRC31~34；性能及用途：具有优良的耐蚀性能和镜面抛光性能，用于高防腐蚀及需镜面抛光的模具。
⑹奥地利百禄(BOHLER)M300：出厂状态及参考硬度：预硬HRC31~34；性能及用途：用于高防腐蚀要求及需镜面抛光的模具。
⑺国产3Cr17Mo(高耐腐蚀超镜面塑料模具钢，抚顺特钢研发生产)：出厂状态及参考硬度：退火至285HB或预硬至HRC30~36；性能及用途：真空精炼加电渣重熔工艺，钢质纯净，耐磨性能高；适用于高防腐蚀及需要镜面抛光的模具，特别适合PVC产品模具。
▲GMT-718 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 28~30 大型家电、玩具、通信、电子、运动器材等塑料产品模具钢。塑料射出模、耐热模、抗腐蚀模，切削性、蚀花性良好，研磨后表面光泽性优良，使用寿命长。预热温度250~300℃后热温度400~500℃，作多层焊补时，采用后退法焊补，较不易产生融合不良及等缺陷。
▲GMT-738 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 32~35 半透明及需有表面光泽之塑料产品模具钢，大型模具，产品形状复杂及精度高之塑料模用钢。塑料射出模、耐热模、抗腐蚀模、蚀花性良好，具备优良加工性能，易切削抛光和电蚀，韧性及耐磨性佳。预热温度250~300℃后热温度400~500℃，作多层焊补时，采用后退法焊补，较不易产生融合不良及等缺陷。
▲GMT-P20Ni > 0.5 ~ 3.2mm HRC 30~34 塑料射出模、耐热模（铸铜模）。以焊接裂开敏感性低的合金成份设计，含镍约1%，适合PA、POM、 PS、PE、PP、ABS塑料,具良好之抛光性，焊后无气孔、裂纹，打磨后有良好之光洁度，经真空脱气，锻造后，预硬至HRC 33度，断面硬度分布均一，模具寿命达300,000以上。预热温度250~300℃后热温度400~500℃，作多层焊补时，采用后退法焊补，较不易产生融合不良及等缺陷。
▲GMT-NAK80 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 38~42 塑料射出模、镜面钢。高硬度，镜面效果特佳，放电加工性良好，焊接性能极好，研磨后，光滑如镜，为世界最进步，最优秀塑模钢，加入易削元素，切削加工容易，具高强韧性及耐磨不变形特性，适合各种透明塑料产品之模具钢。预热温度300~400℃后热温度450~550℃，作多层焊补时，采用后退法焊补，较不易产生融合不良及等缺陷。
▲GMT-S136 > 0.5 ~ 1.6mm HB~400 塑料射出模，抗腐蚀、渗透性良好。高纯度、高镜面度，抛光性良好，抗锈防酸能力极佳，热处理变型少，适合PVC、PP、EP、PC、PMMA塑料，耐腐蚀及容易加工之模件及夹具，超镜面耐蚀精密模具，如橡胶模具、照相机部件、透镜、表壳等。

一套塑料模具模仁材料选择的好坏，直接关系到模具的使用寿命和模具的价格，怎么根据产品选择模仁材料才合理呢?
从塑料产品的生产上来说，产品的需求量小，选择好的模仁材料，模具成本就增加了，对于公司来说就增加了成本支出，是一种浪费，产品的需求量大，选择差的模仁材料，达不到产量要求，模具就报废了，需要重新开模具，生产效率上不去，同样增加了模具成本。
要想合理选择模仁材料，就要先了解模具常用的模仁材料和模仁材料的特性，下面根据自己实际的工作经验总结归纳如下：
在塑胶注塑模具中，比较长用的模仁材料是：P20、738、738H、718、718H、NAK80、2316、2316A、S136等，加硬模具用的材料是2344、8407、SKD11、SKD61等。
以下简要介绍一下模仁材料的一般用途：
1） P20：一般适用于要求高硬度、高韧性及耐磨性的塑胶模具，氮化后可提高模具的寿命，适用于PS、PE、PP、ABS等未添加防火阻燃的热塑性塑料，在模具当中是比较常用的模仁材料，同时它的价格也比较低。
2） 738：比P20的各种性能都有所提高，738H又比738的效果更好，同时相应提高了模具的寿命。
3） NAK80：电火花加工及抛光性能都比较优良，一般在做透明度要求较高的塑料产品中比较常用。
4） 2316：适合高酸性塑料的模具，具有高的光洁度和高的防酸性，一般常用在成型PVC的塑胶材料的模具中。
5）2344：一般用在塑胶硬模，它的模具寿命可以达到100万次，但由于模具的成本比较高，适用在产品产量比较大的塑料产品中。8407、SKD11等硬模材料亦是如此。
以上就是在塑料模具中型芯的常用材料，供大家在需要开新的模具时根据自己的产品需求选择一种合适的型芯材料做个参考,希望能为您公司生产效率的提高，生产成本的降低提供一个帮助。