Инструментальная сталь для литьевых форм является основой пресс-формы, поскольку она влияет на качество деталей, время цикла, потребности в техническом обслуживании и т. д. Общая стоимостьКогда компания выбирает правильную сталь, она защищает свои инвестиции и поддерживает стабильность производства.
Этот блог служит руководством по выбору инструментальной стали для пресс-форм для литья пластмасс под давлением, а также знакомит с тем, как компания Moldie может помочь вам реализовать цели вашего проекта в качестве профессионального производителя пресс-форм.
Основные свойства инструментальных сталей для литьевых форм
Знание свойств инструментальных сталей для литьевых форм — первый шаг к правильному выбору при изготовлении пресс-формы, поскольку их твердость, ударная вязкость, термические характеристики и коррозионная стойкость напрямую влияют на результат. оснастка для литья под давлением.
Твердость и износостойкость
Твердость измеряет способность стали сопротивляться вдавливанию и деформации поверхности.
В литье под давлением твердость в основном помогает полости пресс-формы сохранять свою форму под воздействием двух типов сил:
- Сила зажима и давление впрыска.
- Абразивный износ пластмасс, армированных стекловолокном или минералами.
Однако чрезмерная твердость может снизить обрабатываемость и увеличить стоимость оснастки. Часто мы находим баланс между твердостью и легкостью обработки и полировки, чтобы сохранить чистоту поверхности и стабильность размеров.
Прочность и долговечность
Прочность описывает способность стали поглощать напряжения без растрескивания.
Пресс-формы для литья под давлением подвергаются многократным механическим нагрузкам, особенно в углах, ребрах и тонких стержнях стержня, и прочная сталь может противостоять такому сколу и внезапному разрушению. Это важно для пресс-форм с большим количеством полостей или сложных конструкций, где напряжение концентрируется в небольших областях.
Долговечность зависит как от твердости, так и от прочности.Очень твердая, но хрупкая сталь может преждевременно выйти из строя, в то время как более прочная сталь лучше выдерживает удары и давление в течение длительных производственных циклов.
Высокая прочность также способствует длительному сроку службы инструмента. Она снижает риск образования трещин в течение миллионов циклов, ограничивая незапланированные простои на ремонт.
Теплопроводность
В процессе каждого цикла литьевые формы нагреваются, когда расплавленный пластик заполняет полость, и охлаждаются, поэтому важно понимать, насколько хорошо форма сохраняет целостность при таких колебаниях температуры. температура формования Это в значительной степени зависит от типа инструментальной стали.
Решающим параметром сопротивления является теплопроводность, которая определяет скорость распространения тепла по стали. Более высокая теплопроводность сокращает время охлаждения и повышает эффективность цикла. Она также способствует равномерному охлаждению, что помогает поддерживать размеры детали и качество поверхности.
Коррозионная стойкость и обрабатываемость
Устойчивость к коррозии
Некоторые виды пластмасс выделяют коррозионные газы в процессе формования, а ПВХ и огнестойкие материалы могут повреждать незащищенные стальные поверхности. Поэтому коррозионная стойкость также имеет решающее значение для предотвращения ржавчины, образования точечных повреждений и разрушения поверхности.
Коррозионная стойкость также способствует лучшему сохранению полировки. Это важно для прозрачных деталей или декоративных поверхностей, требующих зеркальной полировки.
Machinability
Обрабатываемость влияет на то, насколько легко сталь можно резать, сверлить и полировать. Это основной фактор, определяющий сроки изготовления пресс-форм и контроль затрат.
Распространенные марки инструментальной стали для литья пластмасс под давлением
Инструментальные стали для литьевых форм должны обеспечивать баланс между твердостью, ударной вязкостью, износостойкостью и стоимостью. Приведенные ниже марки представляют собой распространенные инструментальные стали, используемые в основаниях и полостях пресс-форм, каждая из которых подходит для определенных типов смол и объемов производства.
P20 Предварительно закаленная инструментальная сталь
Сталь Р20 Это один из наиболее широко используемых материалов для пресс-форм для литья пластмасс под давлением. Производители поставляют его в виде предварительно закаленной стали, обычно около 1000 г/м². 28–32 HRCчто устраняет необходимость в полной термообработке после механической обработки.
Эта предварительно закаленная инструментальная сталь обладает хорошей обрабатываемостью и стабильными размерами. Инструментальщики могут быстрее обрабатывать полости и с меньшим износом инструмента. Это позволяет инструментальная сталь P20 Практичный выбор для сокращения сроков выполнения заказов и снижения затрат на оснастку.
P20 хорошо подходит для:
- Низкие и средние объемы производства
- Большие основания пресс-форм
- Типичные полимерные смолы, такие как полипропилен и полиэтилен.
- Формы с 1–4 полостями
Она не обеспечивает такой износостойкости, как закаленная сталь, например, H13. При работе с материалами, содержащими стекловолокно, или высокоабразивными материалами, износ может быть более быстрым. Многие предприятия используют сталь P20 для изготовления прототипов, мостовых инструментов и для средних объемов серийного производства.
Закаленная инструментальная сталь H13
Инструментальная сталь H13 Это закаленная насквозь сталь, предназначенная для работы в сложных условиях. После термообработки она обычно достигает определенного состояния. 48–54 HRCчто обеспечивает ему высокую износостойкость и хорошую прочность при высоких температурах.
Эта закаленная инструментальная сталь выдерживает многократные циклы нагрева и охлаждения, не трескаясь легко. Она лучше противостоит термической усталости, чем многие распространенные инструментальные стали. Это делает ее подходящей для изготовления пресс-форм для крупносерийного производства.
H13 часто используется при литье:
- Стеклонаполненные пластики
- Технические смолы
- Высокотемпературные материалы
- Детали, требующие миллионов циклов
По сравнению со сталью P20, сталь H13 стоит дороже и требует полной термообработки. Из-за более высокой твердости механическая обработка занимает больше времени. Однако при длительных производственных циклах ее долговечность часто оправдывает дополнительные затраты.
420 из нержавеющей стали
Нержавеющая сталь 420 (420 SS) Сочетает в себе твердость и коррозионную стойкость. После термообработки, Нержавеющая 420 может достигать около 48–52 HRCв зависимости от сорта и контроля технологического процесса.
Эта нержавеющая сталь устойчива к ржавчине и химическому воздействию, а также хорошо зарекомендовала себя при формовании агрессивных смол. Ее коррозионная стойкость также полезна в условиях повышенной влажности и при использовании форм с водяным охлаждением.
Нержавеющая сталь 420 также обеспечивает высококачественную полировку поверхности. Производители пресс-форм часто выбирают её по следующим причинам:
- Прозрачные пластиковые детали
- Оптические компоненты
- Медицинские товары
- Формы, требующие зеркальной полировки.
Несмотря на хорошую твердость, она может не сравниться с инструментальной сталью H13 по устойчивости к термической усталости. Правильная термообработка и техническое обслуживание имеют решающее значение для предотвращения деформации или растрескивания.
Инструментальная сталь S7
Инструментальная сталь S7 Известна своей высокой ударной вязкостью. Это закаливаемая на воздухе сталь, которая обычно достигает... 54–58 HRC после термической обработки.
В отличие от некоторых марок закаленной стали, которые ориентированы в основном на износостойкость, сталь S7 отличается высокой ударопрочностью. Она хорошо выдерживает механические напряжения и внезапные нагрузки. Это свойство делает ее полезной для направляющих, подъемников и других компонентов пресс-форм, подвергающихся ударам или интенсивным движениям.
Сталь S7 обладает умеренной износостойкостью, но не такой высокой, как сталь H13. Кроме того, ей не хватает коррозионной стойкости нержавеющей стали 420.
Инструментальщики часто используют S7 для:
- Компоненты эжектора
- Штифты сердечника под высоким напряжением
- Пресс-формы со сложными подвижными частями
Для блоков с полной полостью это встречается реже, но играет важную роль в сложных зонах пресс-формы, где прочность имеет решающее значение.
Критерии отбора инструментальной стали для пресс-форм
Теперь, когда мы знаем, какие характеристики важны и как ведет себя каждый тип инструментальной стали, пришло время сопоставить их с реальными сценариями и условиями. Эта глава будет разделена на три части с диаграммами для более легкого понимания.
Объём производства и срок службы инструмента
Помимо количества деталей, объем производства также зависит от ожидаемого времени безотказной работы пресс-формы, интервалов технического обслуживания и от того, будет ли инструмент использоваться для производства мостов или для полномасштабного производства. Для крупных пресс-форм цеха часто используют закаленные вставки в зонах повышенного износа, сохраняя при этом основание пресс-формы из более дешевой стали. Такой гибридный подход позволяет сбалансировать стоимость и срок службы инструмента без излишнего усложнения всей конструкции.
| Объем производства | Рекомендуемая сталь | Почему |
|---|---|---|
| Малый объём выстрелов (<50 000 выстрелов) | P20 (предварительно закалённый) | Низкая стоимость, быстрая обработка, отсутствие термообработки. |
| Средний объем (50–500 тыс. выстрелов) | P20 или 718H | Баланс стоимости и долговечности |
| Большой объём производства (>1 000 000 выстрелов) | H13, S136 (сквозная закалка) | Высокая твердость, износостойкость, термостойкость. |
Совместимость материалов и абразивные материалы
Тип пластиковой смолы сильно влияет на выбор стали, поскольку многие современные смолы содержат добавки, которые могут изменять коррозионное поведение или характеристики износа. Подбор стали к смоле сокращает время простоя и ограничивает дорогостоящий ремонт. В условиях повышенной влажности коррозионная стойкость также защищает простаивающие пресс-формы между производственными циклами, даже при формовании некоррозионными смолами.
| Категория смолы | Примеры | Снижение | Рекомендуемая сталь |
|---|---|---|---|
| Стандартные смолы | ПП, ЧП | Низкий износ | P20 |
| Технические смолы | ПК, ПА, ПОМ | Высокая температура, термическое напряжение | H13 (хорошая твердость при высоких температурах и усталостная стойкость) |
| Наполненные/абразивные смолы | Стеклонаполненный, минералонаполненный | Эрозия (подобно наждачной бумаге) | Закаленная сталь (H13) или обработка поверхности |
| Коррозионные смолы | ПВХ, огнестойкие марки | Газовое воздействие, ржавчина, коррозия | Нержавеющая сталь (420, S136) |
Качество поверхности, полируемость и текстурирование
Внешний вид детали часто определяет выбор стали не меньше, чем ее долговечность. Для текстурированных поверхностей (полученных химическим или лазерным травлением) стабильная твердость и чистая металлургия помогают сохранить четкую текстуру на протяжении длительного производственного цикла.
| Требование к детали | Необходима сталь | Почему |
|---|---|---|
| Некосметические / внутренние детали | Предварительно закалённый (P20) | Достаточная механическая обработка или легкая полировка по более низкой цене. |
| Прозрачные детали, линзы, медицинские | Нержавеющая сталь (S136, 420) | Полировка до зеркального блеска (SPI A-1); тонкая, однородная микроструктура. |
| Текстурированные поверхности (химическая обработка или лазерная обработка) | Постоянная твердость, чистая металлургия | Сохраняет четкую детализацию текстуры на протяжении длительного времени. |
Как выбор стали влияет на эффективность производства и общую стоимость
Стоимость оснастки Выбор стали является основным фактором, определяющим правильный выбор инструментальной стали. Выбор стали, наряду с термообработкой и методами обработки, напрямую влияет на срок службы пресс-формы и качество деталей.
Термическая обработка и закаливаемость
Стали с высокой закаливаемостью обеспечивают равномерную твердость даже по всей толщине материала. Это становится критически важным в больших формах, где стержень должен соответствовать свойствам поверхности; неравномерная твердость может привести к растрескиванию или деформации под давлением зажима.
Предварительно закаленные марки стали, такие как P20, сокращают сроки выполнения заказа, поскольку исключают необходимость полной закалки после механической обработки. В отличие от них, полностью закаливаемые стали, такие как H13 или S136, требуют контролируемой закалки и отпуска.
Термическая обработка также влияет на то, как сталь реагирует на полировку и электроэрозионную обработку. Переупрочненная сталь может растрескиваться во время электроэрозионной обработки, в то время как слишком мягкая сталь быстро изнашивается при больших объемах производства.
Время цикла и эффективность
Материал пресс-формы влияет на время цикла благодаря своей теплопроводности и состоянию поверхности. Хорошо отводящая тепло сталь обеспечивает стабильное охлаждение и более точные размеры деталей. Короткие циклы зависят от быстрого и равномерного отвода тепла: если сталь охлаждается неравномерно, деталь может деформироваться, и прессу может потребоваться более длительное время выдержки, что снизит эффективность и увеличит стоимость одной детали.
Более твердые стали устойчивы к износу литниковых каналов и линий разъема, обеспечивая сохранение глубины вентиляционного отверстия и герметичности запорного клапана в пределах допустимых значений на протяжении многих циклов. Такая стабильность поддерживает стабильные условия формования и сокращает незапланированные простои.
Качество обработки поверхности также имеет значение: полированные полости снижают трение и способствуют более быстрому извлечению деталей, что уменьшает усилие выталкивания и позволяет быстрее открывать пресс-форму без повреждения детали. Все эти факторы напрямую связывают выбор стали с производительностью, процентом брака и общей себестоимостью производства.
Создайте свою форму с Moldie уже сегодня!
Правильный выбор инструментальной стали для пресс-формы для литья пластмасс под давлением напрямую влияет на время цикла, качество деталей и долгосрочную прибыльность.
Готовы оптимизировать свой следующий проект по литью под давлением с помощью идеальной инструментальной стали?
Свяжитесь с Молди сегодня! – Наши опытные инженеры помогут вам выбрать идеальную марку стали для вашей конкретной смолы, производственных целей и бюджета. От консультаций по проектированию до готовой пресс-формы мы поставляем высокоточную оснастку, которая обеспечивает высокую производительность.
