模具选材培训教材

1、1 1 / / 1515學習目標：一、 使用參考資料查表下，能夠自己選用正確的模具材料。二、 使用參考資料查表下，能夠正確說明腐蝕性模具所使用的模具材料。材料選用：模具材料的選用適當與否，不但會直接影響到模具壽命、精度、加工性、 價值與成本等有很大之影響，而且也會影響到製成品的品質。近年來塑膠模具 隨著各種塑膠成品的迫切需要，不但年年直線增加，而且在內容上也顯著地趨 向於產量化，專業化以及精密化，為了達到模具品質的要求，除了模具在加工 過程中之技術與設備為必備的條件外 ，對於模具所採用的材料也愈來愈有嚴格 的要求。茲將模具材料的要求條件的種類、用法分述於後。在設計模具時，設計人員需先對目前市面

2、上及廠內現有的模具材料，徹底 的有所了解。模具所用的材料通常大部都是屬於金屬材料，所以在選用模具材 料時應考慮到產品的壽命，所採用的樹脂、模具的構造、零件的設計、製造價 格、成形品的外觀、物性、尺寸精度以及物理與化學性能等因素。茲將選用模 具材料的幾個原則提供給大家作參考。一、 機械加工性好 銑削加工、研磨加工、放電加工等模具主要加工的加工性良好。二、 耐摩耗性佳 此為影響模具壽命及模具精度的主要因素。三、 韌性好模具零件薄肉部分或受衝擊部分需具此特性。四、 耐蝕性優 視成形材料有些會產生腐蝕性氣體，故模具須能耐這些氣體。五、 熱處理特性好熱處理變形要小。六、 價廉具市埸性，能快速而便宜地購得

3、。七、表面加工性良好研磨性好，容易獲得鏡面，刻字等加工性佳，且無組織不一、硬 度不勻等缺點。請翻至下頁2 2 / / 1515樹脂種類及模具材料選擇之關係：樹脂所要求模具鋼料之特性，諸如耐磨損性、耐腐蝕性、鏡面特性或預硬 化特性等等，必須事先予以明確化，以便能夠適當地選用各種鋼材。模具鋼材之基本特性，基本上以耐磨損性材料、耐腐蝕性材料、鏡面拋光 型材料以及預硬鋼材等分類。下列敘述其特徵及其改良等級鋼材之情形。一、耐磨損性鋼材針對一些混有玻璃纖維（glassglass fiberfiber 或金屬粉末之強化型樹脂，其模具 必須要求使用高強度及耐磨損性之材料。以前多使用SKD11SKD11 等類似

4、之材料，要求的是極小限度的熱處理變形量，現在，漸漸地被HPM31HPM31 等鋼材所代替。請翻至下頁3 3 / / 1515表一樹脂用模具鋼材依用途之選用基準用途代表的樹脂以及製品模具鋼材之要求特性適用之鋼材種類一般 熱可塑性 ，熱硬化 性樹脂一般聚醛樹脂耐隆類ABS電氣零件齒輪，軸承機械零件散熱器柵板高強度+耐磨損性HPM2 HPM1 FDAC以需求而定DACHPM31PP（聚丙烯）電扇用葉片基座紋理ABS汽車用內裝飾板音響器材護蓋上述+蝕紋加工性HPM2, HPM1精密飾紋用HPM17, HPM50透 明物壓克力樹汽車尾燈上述+高級拋光加工性HPM17, HPM50HPM38（高級拋光）H

5、PM1（一般拋光）混入玻璃纖維可塑 性，熱 硬化性 樹脂熱可塑性PE（聚乙烯）ABSPC電子零件汽車用內裝飾板電動工具外殼高度之耐磨損性HPM1DACSLD熱硬化性碳酸樹脂尿素樹脂氮化石灰樹脂齒輪類，電氣零件餐具化粧品UL 規格用（添 加難燃劑型等）ABC聚苯乙烯電視機外殼，陰極射 線管覆蓋音響器材基 板適度之強度+耐蝕性HPM38PVC聚氯乙烯電話器，漏水管，絕緣管，接頭耐蝕性HPM38耐腐蝕性聚氯乙烯類（polyvinylpolyvinyl chloridechloride卜難燃樹脂、氟素樹脂、發泡樹脂 等，均要求模具鋼材的耐腐蝕性。三、 鏡面加工特性光學用塑膠鏡片，大形透明覆蓋零件類以及

6、彩色樹脂用於表現 鮮明色色彩之射出成形時，都需要高度的鏡面加工特性。這種鋼材首先要求的必要條件是不允許發生氣泡的特性，因此鏡面 加工用鋼料，通常多係樹脂成形用專用鋼材，而且係採用特殊溶解法製 造而成。請翻至下頁4 4 / / 1515四、 預硬化型鋼料預硬鋼（調質鋼），在模具直接加工後即可使用，可以避免因 熱處理時所發生的一切困擾。而且由於硬度分佈均一之故，鏡面加 工及蝕紋加工時不容易發生不均之現象。五、 非磁性用磁性塑膠（成形時，由於射出成形作業中磁場對模具鋼料之影響，因 此應選用非磁性特性之鋼料為宜，適當之鋼料有YHD50YHD50（HRC42-47HRC42-47）（SUS3044SUS

7、3044 氮化）等良好的非磁性及高耐磨損性。蝕刻加工所必要使用的鋼材施以蝕紋加工的製成品，從汽車到家電、化粧品、其他塑廣泛地被使用著。 所使用的模具也由超大型至小型等種類繁多。此類蝕紋加工所使用鋼材的必要 條件乃在於一品質的表面加工特性。蝕紋的加工原理，乃是利用化學葯品，因浸蝕作用而使模具表面產生各種 花紋的飾樣。浸蝕程度所引起飾紋之不同，可依飾紋樣板來決定，通常可分類 為一般飾紋、皮革飾紋、精密飾紋等。蝕刻加工用的鋼材特性條件有：一、 良好的淬火特性，可以獲得由外至內均一的熱處理硬度。二、 鋼材中所含一次析出碳化物粒子應當分布均勻且細小。三、 鋼材中偏析存在的非金屬介在物成分應保持最低限度，

8、 亦即鋼料應採用 特殊溶解法之製造材料。鋼料中應不存有快削之元素。或是調節快削成分元素及各合金成分之含 量，以使快削之特性消失時亦可。需要耐蝕性之模具所必須使用之鋼材：聚氯乙烯樹脂以及家庭電器製品所使用的難燃性樹脂，或密合墊、電線絕 緣套等所使用的氟素樹脂，或其它發泡性樹脂原料等等。塑料在射出成形時， 常引發腐蝕性之氣體，都屬於易於在成型中引發腐蝕氣體的樹脂原料。這些樹 脂原料所使用的模具腐蝕問題，便自然而然地發生了。耐腐蝕最好的對策是使用不銹鋼料。最近則除了耐蝕性之外，更結合了耐磨 損性、熱處理變形防止特性等考慮因素。要求鏡面加工時必要使用之模具鋼材：光學用塑膠鏡片、大型透明覆蓋等必須具備透

9、明特性的樹脂以及化 粧品盒等使請翻至下頁5 5 / / 1515用具備色彩之樹脂等，都必須使用一些能夠加工得到鮮明表面或高度鏡面加工特性，再兼具適當的機械特性等模具鋼材。一、不利於鏡面加工特性之各種因素（一）非金屬性介在物因特殊溶解法所製成鋼料中所存在的矽酸鹽、鋁、硫化錳 等化學物都會給與鏡面加工特性不利之影響。改善之方法，可 改用真空溶解法等特殊法來製造鋼料。（二）因熱處理而變為粗劣之組織及氣孔淬火用之鋼材，在加熱至淬火必要溫度以上而施以淬火冷 卻時，即產生晶粒之粗化，而使組織形成粗大劣化之現象。使用這種熱處理後之鋼料，施以鏡面加工時，極可能產生縐紋 狀等略為起伏狀態之表面。此時，若再加以熱處理產生脫碳時，則 在施加鏡面加工時，將會發現氣孔現象。脫碳氣孔將分布於拋光之全體加工之鏡面上，無纖維狀態是其 特徵之一。（三）淬火組織之變化S50GS50G SCM3SCM3 級之鋼料於淬火後，在鋼材表層及內部組織之間, 有相當之差異的硬度分布狀態，因此很難在研磨時獲得均一之鏡面 特性如圖3所示。這種現象與特殊鋼料所不同的是，由於淬火性較 差之故，使得鋼材心部（中心部）極易