Selezione di materiali per stampi in plastica

1. Condizioni di lavoro degli stampi in plastica
A causa dello sviluppo dell'industria della plastica e dello stampaggio della plastica, i requisiti di qualità per gli stampi in plastica stanno diventando sempre più elevati. Pertanto, la questione del cedimento degli stampi in plastica e dei suoi fattori di influenza è diventata un importante argomento di ricerca. Le principali parti di lavoro degli stampi in plastica sono parti formate, come stampi convessi e stampi concavi, che formano la cavità dello stampo in plastica per formare varie superfici di parti in plastica ed entrano direttamente in contatto con la plastica, resistendo a pressione, temperatura, attrito, e corrosione.
2. Analisi delle cause di guasto del materiale plastico dello stampo
Il processo generale di produzione degli stampi comprende la progettazione degli stampi, la selezione dei materiali, il trattamento termico, la lavorazione meccanica, il debug e l'installazione. Secondo l'indagine, i materiali utilizzati e il trattamento termico sono i principali fattori che influenzano la durata dello stampo tra i fattori che causano il cedimento dello stampo. Dal punto di vista di una gestione completa della qualità, i fattori che influenzano la vita utile degli stampi non possono essere misurati come somma di polinomi, ma dovrebbero essere il prodotto di più fattori. Pertanto, la qualità dei materiali degli stampi e del trattamento termico è particolarmente importante nell'intero processo di produzione degli stampi.
Analizzando il fenomeno comune del cedimento dello stampo, gli stampi in plastica possono subire cedimenti per usura, cedimenti per deformazione localizzata e cedimenti per frattura durante il servizio. Le principali forme di cedimento degli stampi in plastica possono essere suddivise in cedimento per usura, cedimento per deformazione plastica locale e cedimento per frattura.
3. Requisiti prestazionali per l'acciaio per stampi in plastica Con il rapido sviluppo dell'industria manifatturiera, gli stampi in plastica sono uno strumento indispensabile nello stampaggio e nella lavorazione della plastica, rappresentando una percentuale crescente della produzione totale di stampi di anno in anno. Con lo sviluppo e la produzione continua di materie plastiche ad alte prestazioni, i tipi di prodotti in plastica stanno aumentando, i loro usi si stanno espandendo e i prodotti si stanno sviluppando verso la precisione, la larga scala e la complessità. Con lo sviluppo della produzione di stampaggio ad alta velocità, le condizioni di lavoro degli stampi stanno diventando sempre più complesse.
1) Usura e corrosione sulla superficie della cavità dello stampo
La plastica fusa scorre sotto una certa pressione nella cavità dello stampo e le parti in plastica solidificate si staccano dallo stampo, causando attrito e usura sulla superficie formata dello stampo. La causa fondamentale dell'usura e del cedimento degli stampi in plastica è l'attrito tra lo stampo e i materiali. Tuttavia, la forma specifica e il processo di usura sono correlati a molti fattori, come la pressione, la temperatura, la velocità di deformazione del materiale e le condizioni di lubrificazione dello stampo durante il funzionamento. Quando i materiali e il trattamento termico utilizzati negli stampi in plastica sono irragionevoli, la durezza superficiale della cavità dello stampo in plastica è bassa e la resistenza all'usura è scarsa, il che si manifesta come: la dimensione della superficie della cavità è fuori tolleranza a causa dell'usura e della deformazione ; Il valore di rugosità aumenta a causa dell'irruvidimento e la qualità della superficie si deteriora. Soprattutto quando si utilizzano materiali solidi per entrare nella cavità dello stampo, si aggraverà l'usura della superficie della cavità. Inoltre, durante la lavorazione della plastica, componenti come cloro e fluoro vengono riscaldati per decomporsi in gas corrosivi HC1 e HF, provocando corrosione e usura sulla superficie della cavità dello stampo in plastica, con conseguente guasto. Se c'è un danno da usura contemporaneamente all'usura, che danneggia la placcatura o altri strati protettivi sulla superficie della cavità dello stampo, promuoverà il processo di corrosione. L'azione incrociata di due tipi di danni accelera la corrosione e il cedimento per usura.
2) Rottura per deformazione plastica
La pressione e il calore sulla superficie della cavità del modello in plastica possono causare il cedimento della deformazione plastica, specialmente quando piccoli stampi lavorano su attrezzature di grande tonnellaggio, che è più probabile che causino una deformazione plastica da sovraccarico. I materiali utilizzati negli stampi in plastica hanno resistenza e tenacità insufficienti, con conseguente bassa resistenza alla deformazione; Un altro motivo per il fallimento della deformazione plastica è dovuto principalmente al sottile strato di indurimento sulla superficie della cavità dello stampo, all'insufficiente resistenza alla deformazione o all'ammorbidimento della trasformazione di fase che si verifica quando la temperatura di lavoro è superiore alla temperatura di rinvenimento, con conseguente guasto precoce dello stampo.
3) Frattura
Il motivo principale della frattura è lo stress strutturale e lo stress termico causato dalla struttura e dalla differenza di temperatura, o lo stress strutturale generato nello stampo a causa di un rinvenimento insufficiente, che trasforma l'austenite residua in martensite alla temperatura di servizio, provocando l'espansione volumetrica locale.
Le condizioni di lavoro degli stampi per materie plastiche sono diverse da quelle degli stampi per stampaggio a freddo. Generalmente, devono funzionare a 150 gradi -200 gradi e, oltre a essere soggetti a una certa pressione, devono anche resistere all'influenza della temperatura. Lo stesso stampo può presentare più forme di guasto e, anche sullo stesso stampo, possono verificarsi più danni. Dalle forme di guasto degli stampi in plastica, si può vedere che la ragionevole selezione dei materiali per stampi in plastica e il trattamento termico sono molto importanti, poiché influiscono direttamente sulla durata dello stampo. Pertanto, l'acciaio utilizzato per gli stampi in plastica deve soddisfare i seguenti requisiti:
1) Prestazioni di resistenza al calore
Con l'emergere di macchinari per la formatura ad alta velocità, la velocità operativa dei prodotti in plastica è aumentata. A causa della temperatura di stampaggio compresa tra 200 e 350 gradi, se la fluidità plastica è scarsa e la velocità di stampaggio è elevata, la temperatura superficiale dello stampo supererà i 400 gradi in un periodo di tempo molto breve. Per garantire la precisione e la minima deformazione dello stampo durante l'uso, l'acciaio per stampi deve avere un'elevata resistenza al calore.
2) Adeguata resistenza all'usura
Con l'espansione dell'uso di prodotti in plastica, è spesso necessario aggiungere materiali inorganici come le fibre di vetro per migliorare la plasticità. A causa dell'aggiunta di additivi, la fluidità della plastica è notevolmente ridotta, portando all'usura dello stampo. Pertanto, è necessario avere una buona resistenza all'usura.
3) Eccellenti prestazioni di taglio
Oltre alla lavorazione con elettroerosione, la maggior parte degli stampi per stampaggio di materie plastiche necessita anche di un taglio e di una riparazione più adatta. Per prolungare la vita utile degli utensili da taglio, l'incrudimento è ridotto al minimo durante il processo di taglio. Per evitare la deformazione dello stampo e influire sulla precisione, si spera che lo stress residuo durante la lavorazione possa essere controllato al minimo.
4) Buona stabilità termica
La forma delle parti di stampaggio a iniezione in plastica è spesso complessa e difficile da lavorare dopo la tempra, pertanto è necessario selezionare il più possibile materiali con una buona stabilità termica.
5) Prestazioni di elaborazione dello specchio
La superficie della cavità è liscia e la superficie di formatura richiede una lucidatura a specchio, con una rugosità superficiale inferiore a Ra0.4 μ m. Per garantire l'aspetto delle parti stampate in plastica e facilitare la sformatura.
6) Prestazioni di trattamento termico
Negli incidenti di rottura dello stampo, gli incidenti causati dal trattamento termico sono generalmente del 52,3%, facendo sì che il trattamento termico svolga un ruolo importante nell'intero processo di produzione dello stampo. La qualità della tecnologia di trattamento termico ha un impatto significativo sulla qualità dello stampo. In generale, il trattamento termico richiede piccole deformazioni, ampio intervallo di temperature di tempra, bassa sensibilità al surriscaldamento e temprabilità e temprabilità particolarmente elevate.
7) Resistenza alla corrosione
Durante il processo di formatura, il gas corrosivo può essere rilasciato e decomposto in gas corrosivi, come HC1, HF, ecc., che corrodono lo stampo. A volte, lo stampo è corroso e danneggiato in corrispondenza della porta del flusso d'aria, quindi è necessario che l'acciaio per stampi abbia una buona resistenza alla corrosione.
4. Nuovo tipo di acciaio per stampi in plastica
Generalmente, gli stampi in plastica sono realizzati in acciaio 45 normalizzato o acciaio 40Cr tramite tempra e rinvenimento. Gli stampi in plastica con elevati requisiti di durezza sono realizzati in acciaio come CrWMn o Crl2MoV. Per stampi in plastica con alte temperature di lavoro, si può scegliere acciaio per stampi per lavorazione a caldo con elevata tenacità. Per soddisfare i requisiti più elevati di precisione dimensionale e qualità superficiale delle cavità in plastica, è stata recentemente sviluppata una serie di nuovi acciai per stampi.
1) Acciaio per stampi in plastica cementato
L'acciaio cementato per stampi in plastica viene utilizzato principalmente per stampi in plastica con cavità complesse formate mediante estrusione a freddo. Questo tipo di acciaio ha un basso contenuto di carbonio e viene spesso addizionato con l'elemento Cr. Allo stesso tempo, viene aggiunta una quantità appropriata di Ni, Mo e v per migliorare la temprabilità e la capacità di cementazione. Per facilitare la formatura per estrusione a freddo, questo tipo di acciaio deve avere elevata plasticità e bassa resistenza alla deformazione allo stato ricotto, con una durezza di ricottura inferiore o uguale a 1 00HBS. Dopo la formatura per estrusione a freddo, vengono eseguiti il ​​trattamento di carburazione e tempra e la durezza superficiale può raggiungere 58-62HRC. Esistono gradi di acciaio specializzati per questo tipo di acciaio all'estero, come l'8416 svedese e il P2 e P4 degli Stati Uniti. L'acciaio 12CrNi3A e 12Cr2Ni4A, così come l'acciaio 20Cr2Ni4A, sono comunemente usati in Cina, con una buona resistenza all'usura, nessun collasso o desquamazione superficiale e una maggiore durata dello stampo. Gli elementi cr, Ni, Mo e V nell'acciaio aumentano la durezza e la resistenza all'usura dello strato cementato, nonché la resistenza e la tenacità del nucleo.
2) Acciaio per stampi in plastica preindurito
Questo tipo di acciaio ha un contenuto di carbonio di 0.3 percento -0.55 percento e gli elementi di lega comunemente usati includono Cr, Ni, Mn, v, ecc. Per migliorare la sua capacità di taglio, sono stati aggiunti elementi come s e ca. Diversi tipici acciai per stampi in plastica Y55CrNiMn MoVS (SMI) sono stati sviluppati attraverso la ricerca, l'introduzione e lo sviluppo. È un acciaio per stampi in plastica a taglio libero della serie S sviluppato in Cina con una durezza pre-consegna di 35_ 40 HRC, con buona lavorabilità, può essere utilizzato direttamente senza trattamento termico dopo la lavorazione. Aggiunta di soluzione Ni Solid che rafforza e aumenta la tenacità, aggiungendo Mn e S per formare la fase di taglio libero MnS; Aggiungendo Cr, Mo e V per aumentare la temprabilità dell'acciaio, l'acciaio 8Cr2S è sufficiente per tagliare facilmente l'acciaio per stampi di precisione.
3) Acciaio per stampi in plastica indurente nel tempo
È stato sviluppato un acciaio Maraging a basso contenuto di cobalto, senza cobalto ea basso contenuto di nichel. MASI è un tipico acciaio Maraging. Dopo il trattamento in soluzione solida a 8150C, la durezza è 28-32HRC. Viene eseguita la lavorazione meccanica, quindi invecchiata a 480°C per produrre composti intermetallici come Ni3Mo e Ni3Ti, con una durezza di 48-52 HRC. L'acciaio ha un'elevata resistenza e tenacità, piccole variazioni dimensionali durante l'invecchiamento e buone prestazioni di riparazione della saldatura, ma è costoso e non molto popolare in Cina.
4) Acciaio per stampi in plastica resistente alla corrosione
I prodotti in plastica realizzati in cloruro di polivinile (PVC), ABS e resina ignifuga si decompongono durante il processo di formatura producendo gas corrosivi che possono corrodere lo stampo. Pertanto, l'acciaio per stampi in plastica deve avere una buona resistenza alla corrosione. Gli acciai per stampi in plastica resistenti alla corrosione comunemente usati all'estero includono l'acciaio inossidabile martensitico e l'acciaio inossidabile indurente per precipitazione. Società straniere come STSAX (4Crl3) e A SSAB-8407 di ASSAB in Svezia.