塑料模具寿命与塑料模材料课件

1、模具选材原则（一）满足工作条件要求 1耐磨性 坯料在模具型腔中塑性变性时，沿型腔表面既流动又滑动，使型腔表面与坯料间产生剧烈的摩擦，从而导致模具因磨损而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。 硬度是影响耐磨性的主要因素。一般情况下，模具零件的硬度越高，磨损量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性还与材料中碳化物的种类、数量、形态、大小及分布有关。 1强韧性 模具的工作条件大多十分恶劣，有些常承受较大的冲击负荷，从而导致脆性断裂。为防止模具零件在工作时突然脆断，模具要具有较高的强度和韧性。 模具的韧性主要取决于材料的含碳量、晶粒度及组织状态。 模具选材原则4耐冷热疲劳性能 有些模具在工

2、作过程中处于反复加热和冷却的状态，使型腔表面受拉、压力变应力的作用，引起表面龟裂和剥落，增大摩擦力，阻碍塑性变形，降低了尺寸精度，从而导致模具失效。冷热疲劳是热作模具失效的主要形式之一，帮这类模具应具有较高的耐冷热疲劳性能。 6耐蚀性 有些模具如塑料模在工作时，由于塑料中存在氯、氟等元素，受热后分解析出HCI、HF等强侵蚀性气体，侵蚀模具型腔表面，加大其表面粗糙度，加剧磨损失效。 模具选材原则2疲劳断裂性能 模具工作过程中，在循环应力的长期作用下，往往导致疲劳断裂。其形式有小能量多次冲击疲劳断裂、拉伸疲劳断裂接触疲劳断裂及弯曲疲劳断裂。 模具的疲劳断裂性能主要取决于其强度、韧性、硬度、以及材料

3、中夹杂物的含量。 3高温性能 当模具的工作温度较高进，会使硬度和强度下降，导致模具早期磨损或产生塑性变形而失效。因此，模具材料应具有较高的抗回火稳定性，以保证模具在工作温度下，具有较高的硬度和强度。 模具选材原则（二）满足工艺性能要求 模具的制造一般都要经过锻造、切削加工、热处理等几道工序。为保证模具的制造质量，降低生产成本，其材料应具有良好的可锻性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性；还应具有小的氧化、脱碳敏感性和淬火变形开裂倾向。 1可锻性 具有较低的热锻变形抗力，塑性好，锻造温度范围宽，锻裂冷裂及析出网状碳化物倾向低。 2退火工艺性 球化退火温度范围宽，退火硬度低且波动范围小，球化率高

4、。 模具选材原则3切削加工性 切削用量大，刀具损耗低，加工表面粗糙度低。 4氧化、脱碳敏感性 高温加热时抗氧化怀能好，脱碳速度慢，对加热介质不敏感，产生麻点倾向小。 5淬硬性 淬火后具有均匀而高的表面硬度。 6淬透性 淬火后能获得较深的淬硬层，采用缓和的淬火介质就能淬硬。 7淬火变形开裂倾向 常规淬火体积变化小，形状翘曲、畸变轻微，异常变形倾向低。常规淬火开裂敏感性低，对淬火温度及工件形状不敏感。 模具选材原则8可磨削性 砂轮相对损耗小，无烧伤极限磨削用量大，对砂轮质量及冷却条件不敏感，不易发生磨伤及磨削裂纹。 （三）满足经济性要求 在给模具选材是，必须考虑经济性这一原则，尽可能地降低制造成本

5、。因此，在满足使用性能的前提下，首先选用价格较低的，能用碳钢就不用合金钢，能用国产材料就不用进口材料。 另外，在选材时还应考虑市场的生产和供应情况，所选钢种应尽量少而集中，易购买。 一、对模具材料的要求材料芯部要有足够的强度与韧性表面要有足够的硬度、耐磨性与抗腐蚀性能抛光性能良好加工性能好、热处理变形小不同的模具零件对材料的要求不同成型零件：与高温熔体接触，耐磨、耐蚀、足够的强度、热处理变形小。推出机构与导向零件：耐磨、足够的韧性与强度、热处理变形小。支承与紧固零件：有一定的强度9.2模具材料的选用9.2模具材料的选用二、常用的模具钢材1.碳素结构钢45、45Mn、20Mn有一定强度，切削性能

6、好，热处理变形较大加工前要正火或调质处理2.碳素工具钢T8、T8A、T10、T10A淬火后有较高的强度与耐磨性，淬火变形大且淬透性差淬火后用线切割加工可达较高精度9.2模具材料的选用二、常用的模具钢材 淬透性、强度、韧性、耐磨性、耐热性好，但加工性能差，粗加工前要退火处理。3.合金工具钢CrWMn：淬火变形很小，淬透性高9Mn2V：价格低，淬透性、耐磨性不及CrWMn但比T10钢好Cr12：淬火变形很小、淬透性高、耐磨性Cr4W2MoV：淬透性、耐磨性不及Cr12，其它性能接近5CrNiMo：500能保持高强度与高韧性3Cr2W8V：适合氮化处理，耐蚀性好9.2模具材料的选用二、常用的模具钢材

7、4.合金结构钢热处理前具有较好切削性能，热处理后变形小。20CrMnTi：淬透性、力学性能较高，用于尺寸大的渗碳淬硬件。40Cr：综合性能很好，但国内Cr资源有限。40CrMnMo：淬透性、力学性能高，用于强度高韧性好的大截面件。38CrMoAl：渗氮钢，高硬度、高耐磨性和耐蚀性，尺寸稳定性好。30CrMnSi：淬透性、强韧性好，用于截面不大而力学性能好的零件。根据模具各零件的功用合理选择材料及热处理根据生产批量与模具精度选择根据模具的加工方法与零件的复杂程度选择根据塑料特性选择9.2模具材料的选用三、模具材料的选择与热处理零件种类主要性能要求材料热处理说明成 型 零 件形状复杂、耐腐蚀高精度

8、、淬火变形小38CrMoAl3Cr2W8V调质氮化达1000HV大批量高耐磨高强度高韧性大型腔型芯40CrMnMo5CrNiMoHRC5458大批量形状复杂、热处理变形小的镶件增强塑料模具CrWMn Cr129Mn2V20CrMnTiCr4W2MoVHRC5458渗碳淬火HRC6062大中批量形状简单、精度低45调质HRC2226淬火HRC4348中批量形状简单、表面耐磨T8A、T10A淬火HRC5458中批量冷挤压模具20、15渗碳HRC5458推出机构有一定强度及耐磨性T8A、T10A45淬火HRC5458淬火HRC4348浇注系统表面耐磨耐腐蚀一定的热硬性型腔用合金钢T8A、T10AHR

9、C55各种模板固定板有一定强度45，A3T8A，T10A调质HB=200HRC5458螺钉一般强度A3A5，45模具材料的选择与热处理材質耐摩性韌性熱處理特性機械加工性其他特徵預硬鋼已調質不要熱處理,且切削加工要注意,完成面良好.碳素工具鋼SK3,SK5熱處理變形大,表面熱理可價格便宜合金工具鋼SKS3熱處理條件廣容易進行市場大最一般 性(最常用)合金工具鋼SKD11熱處理後之殘留應力少適合於線割放電加工市場性大高速工具鋼SKH51熱處理溫度高需要特別爐子粉末高速鋼研磨性良好市場性差TIC-Fe系硬合金超硬合金代用品用途漸多(WC-CO系)碳化物勦超硬/楊氏係數大完成面良好不能切削熱偉導性良好

10、含 CO量與特性差異大優良 好 尚可 劣 不需要元 件 名 稱生 產 量少量50,000以下中量500,000以下多量500,000以上沖頭預硬鋼SKS3,(SKD11)SKS3,SKD11 (SKH51)SKD11,SKH51粉末高速鋼超硬合金母模軛型或嵌入型嵌入件-SKS3,SKD11 (SKH51)模板-預硬鋼SK3,SKS3預硬鋼SKS3,SKD11背板整 塊 式預硬鋼SKS3,(SKS11)SKS3,SKD11SKD11沖頭用壓料板用母模 用SK3-SK3,SK3沖 頭 板S50CSKS3,(SKD11)SKS3,SKD11壓料板軛型或嵌入型嵌入件-SKS3,(SKD11) SKH5

11、1SKD11,SKH51粉末高速鋼超硬合金模板-預硬鋼SKS3(預硬鋼)SKS3,SKD11整 塊 式S50C,SK3, (SKS3)SKS3,SKD11(SKS3)SKD11導料板(板狀)SK3,SKS3SK3,SKS3(超硬合金嵌件沖頭及母模固定塊FC20,S50C,SS41FC20,D50C,SS41鋁合金被削材加工時硬度模具上的主要用途加工時的特徵切削條件高速工具鋼SKH51等HRC25-35沖孔壓模附著磨耗熔著915mm/min10-0.040.06mm/刃DOWN CUTFerroticHRC40-43沖孔模抽拉模附著磨耗極快6510M/MIN10-0.07MM刃干式切削DOWN

12、CUT高強度鋁合金7075等塑膠模橡膠模極容易60100M/MIN10-0.1mm刃鑄造鋁ADC等熔易 切屑 塞住折損附著磨耗100m/min10-0.1mm/刃必用濕式高強度銅合金HR750 WR900HRC30沖模滾筒切屑咬入磨耗難切屑 1520m/min10-0.050.07mm/刃 吹空氣純銅 放電加工用電極咬入揪起毛邊20m/min10-0.050.07mm/刃NI基超耐熱合金Inconel Waspalloy HastelloyHRC30-40缺損磨耗56m/min10-0.04mm/刃濕式DOWN CUTCO基超耐熱合金STELLITEHRC45-55缺損磨耗56m/min10-

13、0.030.04DOWN CUT Ti金6A1-4vHRC30-40熔著 缺損黑皮 HRC50以上有0.2mm性極差UP CUT 低速1525M/MIN10-0.050.07mm刃必用濕式鉭合金HRC15-25粘韌毛邊難切削著少15m/min10-0.040.07/刃被削材加工時硬度模具上的主要用途加工時的特徵切削條件軟鋼SS41S10C-S45CHRC15 以下沖孔模等的底座塑膠模揪起毛邊熔著25-30m/min10-0.07mm/刃硬鋼S55CHPM2.KTSM3A SCM系預硬鋼HRC20-35塑膠模橡膠模沖模微小缺損20m/min10-0050.07mm/刃 SKD61HRC35-50鋁壓鑄模沖模塑膠模微小缺損耗15m/min10-0.05mm/刃NAK55KTSM40EFNAK80,KTSM40E,HPM1HRC38-45塑膠模沖模橡膠模加工面有光澤微小缺損15-20m/min10-0.05mm/刃SKD11 SK 材SKT材等工具鋼HRC20沖孔沖壓模塑膠模熔著揪起微小缺損附著磨耗15m/min10+0.050.12mm/刃必採用DOWN CUT麻田系不透鋼SUS420,JTS420STAVAXMHPM38HRC30-4