Izbor materijala za plastične kalupe

1. Radni uslovi plastičnih kalupa
Zbog razvoja plastike i industrije oblikovanja plastike, zahtjevi za kvalitetom plastičnih kalupa postaju sve viši. Stoga su problem kvara i faktori utjecaja plastičnih kalupa postali važna tema istraživanja. Glavni radni dijelovi plastičnih kalupa su oblikovani dijelovi, kao što su konveksni kalupi, konkavni kalupi, itd. Oni formiraju šupljinu plastičnih kalupa za oblikovanje različitih površina plastičnih dijelova i direktan kontakt s plastikom, izdržavajući pritisak, temperaturu, trenje i koroziju. .
2. Analiza uzroka kvara plastičnih kalupa
Opći proces proizvodnje kalupa uključuje dizajn kalupa, odabir materijala, toplinsku obradu, mehaničku obradu, otklanjanje grešaka i instalaciju. Prema istraživanju, materijali i termička obrada koji se koriste u kalupima su glavni faktori koji utiču na njihov vijek trajanja. Iz perspektive totalnog upravljanja kvalitetom, faktori koji utiču na vijek trajanja kalupa ne mogu se mjeriti kao zbir polinoma, već kao proizvod više faktora. Stoga je kvalitet materijala za kalupe i toplinska obrada posebno važni u cijelom procesu proizvodnje kalupa.
Od uobičajenog fenomena analize loma kalupa, plastični kalupi mogu doživjeti habanje, lokalnu deformaciju i lom tokom rada. Važni načini kvara plastičnih kalupa mogu se podijeliti na habanje, kvar na lokalnoj plastičnoj deformaciji i lom.
3. Naglim razvojem prerađivačke industrije, plastični kalupi su nezamjenjivi alati u preradi plastičnih kalupa, a njihov udio u ukupnoj proizvodnji kalupa iz godine u godinu se povećava. S razvojem i kontinuiranom proizvodnjom plastike visokih performansi, vrste plastičnih proizvoda se povećavaju, a njihova upotreba se širi. Proizvodi se razvijaju u pravcu preciznosti, velikih razmjera i složenosti. Razvoj proizvodnje brzih kalupa doveo je do sve složenijih radnih uslova za kalupe.
1) Habanje i korozija na površini šupljine kalupa
Plastična talina struji u šupljini kalupa pod određenim pritiskom, a očvrsnuti plastični dijelovi izlaze iz kalupa, uzrokujući trenje i habanje na kalupnoj površini kalupa. Osnovni razlog habanja i kvara plastičnih kalupa je trenje između kalupa i materijala. Ali specifični oblik i proces habanja povezani su sa mnogim faktorima, kao što su pritisak, temperatura, brzina deformacije materijala i stanje podmazivanja kalupa tokom rada. Kada su materijali i termička obrada koji se koriste u plastičnim kalupima nerazumni, površinska tvrdoća šupljine kalupa je niska, a otpornost na habanje je slaba. To se manifestuje kao: odstupanja dimenzija uzrokovana habanjem i deformacijom površine kalupne šupljine; Vrijednost hrapavosti se povećava zbog fuzziranja, a kvaliteta površine se pogoršava. Naročito kada se čvrsti materijali koriste za ulazak u šupljinu kalupa, to će pogoršati trošenje površine šupljine. Osim toga, obrada plastike sadrži hlor, fluor i druge komponente koje se prilikom zagrijavanja razlažu u korozivne plinove HC1 i HF, uzrokujući koroziju i habanje na površini šupljine plastičnog kalupa, što dovodi do kvara. Ako u isto vrijeme postoji oštećenje od habanja i habanja, što uzrokuje oštećenje premaza ili drugih zaštitnih slojeva na površini šupljine kalupa, to će potaknuti proces korozije. Interakcija dvije vrste oštećenja ubrzava koroziju i habanje.
2) Otkazivanje plastične deformacije
Površina plastične šupljine kalupa pod pritiskom i toplinom može uzrokovati plastičnu deformaciju i kvar, posebno kada mali kalupi rade na opremi velike tonaže, skloniji su preopterećenju plastične deformacije. Materijali koji se koriste u plastičnim kalupima imaju nedovoljnu čvrstoću i žilavost i nisku otpornost na deformacije; Drugi razlog za neuspjeh plastične deformacije je taj što je sloj stvrdnjavanja na površini šupljine kalupa pretanak, otpornost na deformaciju nedovoljna ili je radna temperatura viša od temperature kaljenja, što rezultira omekšavanjem fazne transformacije i ranim kvarom kalupa. .
3) Fraktura
Glavni uzrok loma je strukturno naprezanje, toplinsko naprezanje ili nedovoljno opuštanje zbog strukture i temperaturne razlike. Na radnoj temperaturi, rezidualni austenit se pretvara u martenzit, uzrokujući lokalno proširenje volumena i naprezanje tkiva unutar kalupa.
Radni uvjeti plastičnih kalupa se razlikuju od onih u kalupima za hladno štancanje, koji općenito zahtijevaju rad na 150 stepeni -200 stepeni. Osim što su pod određenim pritiskom, moraju izdržati i temperaturne efekte. Isti kalup može imati više načina kvara, pa čak i na istom kalupu može doći do višestrukih oštećenja. Iz načina kvara plastičnih kalupa može se vidjeti da su razuman odabir materijala za plastične kalupe i termička obrada vrlo važni, jer direktno utiču na vijek trajanja kalupa. Dakle, čelik koji se koristi za plastične kalupe treba da ispunjava sljedeće zahtjeve:
1) Performanse otpornosti na toplinu
Pojavom strojeva za oblikovanje velike brzine, brzina rada plastičnih proizvoda se povećala. Zbog temperature oblikovanja između 200-350 stepena, ako plastika ima slabu tečnost i brzina oblikovanja je velika, površinska temperatura oblikovanog dijela kalupa će premašiti 400 stepeni u vrlo kratkom vremenskom periodu. Da bi se osigurala tačnost i minimalna deformacija kalupa tokom upotrebe, čelik kalupa treba da ima visoku otpornost na toplotu.
2) Dovoljna otpornost na habanje
Sa proširenjem upotrebe plastičnih proizvoda, neorganski materijali kao što su staklena vlakna često se dodaju u plastiku kako bi se poboljšala njihova plastičnost. Zbog dodavanja aditiva, tečnost plastike je znatno smanjena, što dovodi do habanja kalupa. Stoga je potrebna dobra otpornost na habanje.
3) Odlična obradivost
Većina kalupa za plastične kalupe zahtijevaju određene popravke rezanja i montažera uz mašinsku obradu s električnim pražnjenjem. Da bi se produžio vijek trajanja reznih alata, manje je kaljenje tokom procesa rezanja. Da bi se izbjegla deformacija kalupa koja utječe na točnost, nadamo se da se zaostala naprezanja tokom obrade mogu kontrolisati na minimum.
4) Dobra termička stabilnost
Oblik dijelova kalupa za brizganje plastike je često složen i težak za obradu nakon gašenja, tako da treba odabrati materijale sa dobrom termičkom stabilnošću što je više moguće.
5) Performanse obrade ogledala
Površina šupljine kalupa je glatka, a površina kalupa mora biti polirana u zrcalnu površinu hrapavosti manje od Ra0.4 μm kako bi se osigurao izgled plastičnih dijelova za presovanje i olakšao demolding.
6) Performanse termičke obrade
U nesrećama s kvarom kalupa, udio nezgoda uzrokovanih toplinskom obradom je općenito 52,3%, što čini toplinsku obradu važnim dijelom cjelokupnog procesa proizvodnje kalupa. Kvalitet procesa termičke obrade ima značajan uticaj na kvalitet kalupa. Općenito, potrebno je da deformacija termičke obrade bude mala, raspon temperature gašenja bude širok, osjetljivost na pregrijavanje niska, posebno s visokom tvrdoćom i otvrdnjavanjem.
7) Otpornost na koroziju
Tokom procesa formiranja, korozivni gasovi kao što su HC1 i HF mogu se osloboditi i termički razložiti da bi se proizveli korozivni gasovi koji korodiraju kalup. Ponekad kalup može zarđati i oštetiti se na kanalu za protok zraka, pa je potrebno da čelik kalupa ima dobru otpornost na koroziju.
4. Novi plastični kalup čelika
Općenito, plastični kalupi se izrađuju od normaliziranog čelika 45 ili 40Cr čelika kaljenjem i temperiranjem. Plastični kalupi sa visokim zahtjevima za tvrdoćom izrađeni su od čelika kao što je CrWMn ili Crl2MoV. Za plastične kalupe s visokim radnim temperaturama, može se odabrati čelik za vruću obradu visoke žilavosti. Kako bi se zadovoljili viši zahtjevi za preciznošću dimenzija i kvalitetom površine plastičnih šupljina kalupa, nedavno je razvijen niz novih čelika za kalupe.
1) Karbonizirani plastični čelik za kalupe
Karbonizirani plastični čelik za kalupe se uglavnom koristi za hladno ekstruziono oblikovanje složenih plastičnih kalupa sa šupljinama. Ovaj tip čelika ima nizak sadržaj ugljika i često mu se dodaje element Cr, uz dodavanje odgovarajućih količina Ni, Mo i V kako bi se poboljšala kaljivost i sposobnost karburizacije. Kako bi se olakšalo livenje hladnom ekstruzijom, ovaj tip čelika mora imati visoku plastičnost i nisku otpornost na deformaciju u žarenom stanju, sa žarenom tvrdoćom manjom ili jednakom 100HBS. Nakon oblikovanja hladnom ekstruzijom, vrši se karburizacija i kaljenje, a površinska tvrdoća može doseći 58-62HRC. U inostranstvu postoje specijalizovane klase čelika za ovu vrstu čelika, kao što su 8416 iz Švedske, P2 i P4 iz Sjedinjenih Država, itd. Čelik 12CrNi3A i 12Cr2Ni4A, kao i 20Cr2Ni4A, se obično koriste u zemlji. Imaju dobru otpornost na habanje, bez kolapsa ili površinskog ljuštenja i poboljšavaju vijek trajanja kalupa. Elementi Cr, Ni, Mo i V u čeliku povećavaju tvrdoću i otpornost na habanje ugljenisanog sloja, kao i čvrstoću i žilavost jezgre.
2) Prethodno kaljeni plastični čelik za kalupe
Sadržaj ugljika u ovoj vrsti čelika je 0,3% - O,55%, a najčešće korišteni legirajući elementi uključuju Cr, Ni, Mn, V, itd. Da bi se poboljšala njegova obradivost, elementi kao što su s i ca su dodani. Razvijeno je i uvedeno nekoliko tipičnih plastičnih čelika za kalupe, Y55CrNiMn MoVS (SMI). SMI je kineska S-serija plastične kalupe za lako rezanje, koju karakterizira prethodno kaljena tvrdoća od 35-40 HRC, dobra obradivost rezanja i bez termičke obrade nakon obrade, koji se može koristiti direktno. Dodavanje čvrstog rastvora Ni za jačanje i povećanje žilavosti, i dodavanje Mn i S za formiranje slobodne faze rezanja MnS; Dodavanjem Cr, Mo i V za povećanje kaljivosti čelika, 8Cr2S čelik je dovoljan za lako rezanje preciznog čelika za kalupe.
3) Čelik za plastične kalupe koji se vremenom stvrdnjavaju
Razvijen čelik sa niskim sadržajem kobalta, bez kobalta i niskim martenzitnim starenjem čelika, MASI je tipičan čelik za martenzitno starenje. Nakon tretmana otopinom 8150C, tvrdoća je 28-32HRC. Nakon mehaničke obrade i starenja na 4800C, intermetalna jedinjenja kao što su Ni3Mo i Ni3Ti se razbijaju tokom starenja, što rezultira tvrdoćom od 48-52 HRC. Čelik ima veliku čvrstoću i žilavost, male promjene veličine tokom starenja i dobre performanse zavarivanja, ali je skup i nije baš popularan u Kini.
4) Čelični kalup otporan na koroziju
Plastični proizvodi izrađeni od polivinil hlorida (PVC) i ABS-a sa smolom otpornom na vatru kao sirovinama se razlažu i proizvode korozivne gasove tokom procesa formiranja, koji mogu korodirati kalup. Stoga je potrebno da plastični čelik za kalupe ima dobru otpornost na koroziju. Postoje dvije vrste najčešće korištenih čelika otpornih na koroziju u inozemstvu: martenzitni nehrđajući čelik i nehrđajući čelik koji se stvrdnjava putem padavina. Postoje strane kompanije kao što su STAX (4Crl3) i A SSAB-8407 iz ASSAB-a u Švedskoj.