Seleção de materiais de molde de plástico

1. Condições de trabalho de moldes de plástico
Devido ao desenvolvimento da indústria de moldagem de plástico e plástico, os requisitos de qualidade para moldes de plástico estão se tornando cada vez mais altos. Portanto, a questão da falha do molde de plástico e seus fatores de influência tornou-se um importante tópico de pesquisa. As principais peças de trabalho dos moldes de plástico são peças formadas, como moldes convexos e moldes côncavos, que formam a cavidade do molde de plástico para formar várias superfícies de peças de plástico e entram diretamente em contato com o plástico, suportando pressão, temperatura, fricção, e corrosão.
2. Análise da causa da falha do material do molde de plástico
O processo geral de fabricação de moldes inclui projeto de molde, seleção de material, tratamento térmico, processamento mecânico, depuração e instalação. Segundo a investigação, os materiais utilizados e o tratamento térmico são os principais fatores que afetam a vida útil do molde entre os fatores que causam a falha do molde. Do ponto de vista da gestão integral da qualidade, os fatores que afetam a vida útil dos moldes não podem ser medidos como a soma de polinômios, mas devem ser o produto de múltiplos fatores. Portanto, a qualidade dos materiais do molde e o tratamento térmico são particularmente importantes em todo o processo de fabricação do molde.
Analisando o fenômeno comum de falha do molde, os moldes de plástico podem apresentar falha por desgaste, falha por deformação localizada e falha por fratura durante o serviço. As formas importantes de falha de moldes de plástico podem ser divididas em falha por desgaste, falha por deformação plástica local e falha por fratura.
3. Requisitos de desempenho para aço de molde de plástico Com o rápido desenvolvimento da indústria de fabricação, os moldes de plástico são uma ferramenta indispensável na moldagem e processamento de plástico, respondendo por uma proporção crescente da produção total de moldes ano após ano. Com o desenvolvimento e a produção contínua de plásticos de alto desempenho, os tipos de produtos plásticos estão aumentando, seus usos estão se expandindo e os produtos estão se desenvolvendo em direção à precisão, grande escala e complexidade. Com o desenvolvimento da produção de moldagem de alta velocidade, as condições de trabalho dos moldes estão se tornando cada vez mais complexas.
1) Desgaste e corrosão na superfície da cavidade do molde
O plástico fundido flui sob uma certa pressão na cavidade do molde e as peças plásticas solidificadas se desprendem do molde, causando fricção e desgaste na superfície formada do molde. A causa fundamental do desgaste e falha do molde de plástico é o atrito entre o molde e os materiais. No entanto, a forma específica e o processo de desgaste estão relacionados a muitos fatores, como pressão, temperatura, velocidade de deformação do material e condição de lubrificação do molde durante a operação. Quando os materiais e o tratamento térmico usados ​​em moldes de plástico não são razoáveis, a dureza da superfície da cavidade do molde de plástico é baixa e a resistência ao desgaste é baixa, o que se manifesta como: o tamanho da superfície da cavidade está fora da tolerância devido ao desgaste e deformação ; O valor da rugosidade aumenta devido à rugosidade e a qualidade da superfície se deteriora. Especialmente quando materiais sólidos são usados ​​para entrar na cavidade do molde, isso exacerbará o desgaste da superfície da cavidade. Além disso, durante o processamento do plástico, componentes como cloro e flúor são aquecidos para se decompor em gases corrosivos HC1 e HF, causando corrosão e desgaste na superfície da cavidade plástica do molde, levando à falha. Se houver dano de desgaste ao mesmo tempo que o desgaste, que danifica o revestimento ou outras camadas protetoras na superfície da cavidade do molde, promoverá o processo de corrosão. A ação cruzada de dois tipos de danos acelera a corrosão e a falha por desgaste.
2) Falha de deformação plástica
A pressão e o calor na superfície da cavidade do modelo de plástico podem causar falha de deformação plástica, especialmente quando moldes pequenos estão trabalhando em equipamentos de grande tonelagem, o que é mais provável de causar deformação plástica por sobrecarga. Os materiais utilizados nos moldes plásticos possuem resistência e tenacidade insuficientes, resultando em baixa resistência à deformação; Outra razão para falha de deformação plástica é principalmente devido à fina camada de endurecimento na superfície da cavidade do molde, resistência de deformação insuficiente ou amolecimento de transformação de fase que ocorre quando a temperatura de trabalho é maior que a temperatura de revenido, resultando em falha precoce do molde.
3) Fratura
A principal causa da fratura é a tensão estrutural e térmica causada pela diferença de estrutura e temperatura, ou a tensão estrutural gerada no molde devido ao revenido insuficiente, que transforma a austenita residual em martensita na temperatura de serviço, causando expansão de volume local.
As condições de trabalho dos moldes de plástico são diferentes das dos moldes de estampagem a frio. Geralmente, eles devem ser operados a 150 graus -200 graus e, além de serem submetidos a certa pressão, também precisam suportar a influência da temperatura. O mesmo molde pode apresentar várias formas de falha e, mesmo no mesmo molde, podem ocorrer vários danos. A partir das formas de falha dos moldes de plástico, pode-se ver que a seleção razoável de materiais de molde de plástico e o tratamento térmico são muito importantes, pois afetam diretamente a vida útil do molde. Portanto, o aço utilizado para moldes de plástico deve atender aos seguintes requisitos:
1) Desempenho de resistência ao calor
Com o surgimento de máquinas de conformação de alta velocidade, a velocidade operacional dos produtos plásticos acelerou. Devido à temperatura de moldagem variando de 200 a 350 graus, se a fluidez do plástico for ruim e a velocidade de moldagem for rápida, isso fará com que a temperatura da superfície do molde exceda 400 graus em um período muito curto de tempo. Para garantir a precisão e deformação mínima do molde durante o uso, o aço do molde deve ter alta resistência ao calor.
2) Resistência ao desgaste adequada
Com a expansão do uso de produtos plásticos, muitas vezes é necessário adicionar materiais inorgânicos, como fibras de vidro, para aumentar a plasticidade. Devido à adição de aditivos, a fluidez do plástico é bastante reduzida, levando ao desgaste do molde. Portanto, é necessário ter boa resistência ao desgaste.
3) Excelente desempenho de corte
Além da usinagem por descarga elétrica, a maioria das matrizes de moldagem de plástico também precisa de alguns reparos de corte e encaixe. Para prolongar a vida útil das ferramentas de corte, o encruamento é minimizado durante o processo de corte. A fim de evitar a deformação do molde e afetar a precisão, espera-se que a tensão residual durante o processamento possa ser controlada ao mínimo.
4) Boa estabilidade térmica
A forma das peças do molde de injeção de plástico costuma ser complexa e difícil de processar após a têmpera, portanto, materiais com boa estabilidade térmica devem ser selecionados o máximo possível.
5) Desempenho de processamento do espelho
A superfície da cavidade é lisa e a superfície formadora requer polimento para uma superfície espelhada, com uma rugosidade superficial inferior a Ra0,4 μ m. Para garantir a aparência das peças plásticas prensadas e facilitar a desmoldagem.
6) Desempenho do tratamento térmico
Nos acidentes de falha do molde, os acidentes causados ​​pelo tratamento térmico são geralmente de 52,3 por cento, fazendo com que o tratamento térmico desempenhe um papel importante em todo o processo de fabricação do molde. A qualidade da tecnologia de tratamento térmico tem um impacto significativo na qualidade do molde. Geralmente, o tratamento térmico requer pequena deformação, ampla faixa de temperatura de têmpera, baixa sensibilidade ao superaquecimento e temperabilidade e temperabilidade particularmente altas.
7) Resistência à corrosão
Durante o processo de conformação, gases corrosivos podem ser liberados e decompostos em gases corrosivos, como HC1, HF, etc., que corroem o molde. Às vezes, o molde é corroído e danificado na porta de fluxo de ar, por isso é necessário que o aço do molde tenha boa resistência à corrosão.
4. Novo tipo de aço de molde de plástico
Geralmente, os moldes de plástico são feitos de aço 45 normalizado ou aço 40Cr por meio de têmpera e revenimento. Os moldes de plástico com altos requisitos de dureza são feitos de aço como CrWMn ou Crl2MoV. Para moldes de plástico com altas temperaturas de trabalho, pode-se escolher aço para moldes de trabalho a quente com alta tenacidade. A fim de atender aos requisitos mais elevados de precisão dimensional e qualidade de superfície de cavidades plásticas, uma série de novos aços para moldes foi desenvolvida recentemente.
1) Aço de molde de plástico carburado
O aço para moldes plásticos cementados é usado principalmente para moldes plásticos com cavidades complexas formadas por extrusão a frio. Este tipo de aço tem baixo teor de carbono e é frequentemente adicionado do elemento Cr. Ao mesmo tempo, uma quantidade apropriada de Ni, Mo e v é adicionada para melhorar a temperabilidade e a capacidade de cementação. Para facilitar a conformação por extrusão a frio, esse tipo de aço deve apresentar alta plasticidade e baixa resistência à deformação no estado recozido, com dureza de recozimento menor ou igual a 1 00HBS. Após a conformação por extrusão a frio, a cementação e o tratamento de têmpera são realizados, e a dureza da superfície pode atingir 58-62HRC. No exterior existem aços especializados para esse tipo de aço, como o 8416 da Suécia e o P2 e P4 dos Estados Unidos. Os aços 12CrNi3A e 12Cr2Ni4A, bem como o aço 20Cr2Ni4A, são comumente usados ​​na China, com boa resistência ao desgaste, sem colapso ou descamação da superfície e maior vida útil do molde. Os elementos cr, Ni, Mo e V no aço aumentam a dureza e a resistência ao desgaste da camada cementada, bem como a resistência e tenacidade do núcleo.
2) Aço de molde de plástico pré-endurecido
Este tipo de aço tem um teor de carbono de 0,3 por cento -0,55 por cento e os elementos de liga comumente usados ​​incluem Cr, Ni, Mn, v, etc. Para melhorar sua capacidade de corte, elementos como s e ca foram adicionados. Vários aços típicos para moldes de plástico Y55CrNiMn MoVS (SMI) foram desenvolvidos por meio de pesquisa, introdução e desenvolvimento. É um aço de molde plástico de corte livre da série S desenvolvido na China com uma dureza pré-dura de 35_ 40 HRC, com boa usinabilidade, pode ser usado diretamente sem tratamento térmico após o processamento. Adicionando Ni Sólido fortalecendo a solução e aumentando a tenacidade, adicionando Mn e S para formar a fase de corte livre MnS; Adicionando Cr, Mo e V para aumentar a temperabilidade do aço, o aço 8Cr2S é suficiente para facilitar o corte de aço de molde de precisão.
3) Aço de molde de plástico de endurecimento do tempo
Foi desenvolvido um aço Maraging com baixo teor de cobalto, livre de cobalto e baixo teor de níquel. MASI é um típico aço maraging. Após o tratamento com solução sólida a 8150C, a dureza é 28-32HRC. O processamento mecânico é realizado e, em seguida, envelhecido a 4800C para produzir compostos intermetálicos como Ni3Mo e Ni3Ti, resultando em uma dureza de 48-52 HRC. O aço tem alta resistência e tenacidade, pequenas mudanças de tamanho durante o envelhecimento e bom desempenho de reparo por soldagem, mas é caro e não é muito popular na China.
4) aço de molde de plástico resistente à corrosão
Produtos plásticos feitos de cloreto de polivinila (PVC), ABS e resina resistente ao fogo se decompõem durante o processo de conformação para produzir gases corrosivos que podem corroer o molde. Portanto, é necessário que o aço do molde de plástico tenha boa resistência à corrosão. Os aços para moldes plásticos resistentes à corrosão comumente usados ​​no exterior incluem aço inoxidável martensítico e aço inoxidável endurecido por precipitação. Empresas estrangeiras como STSAX (4Crl3) e A SSAB-8407 da ASSAB na Suécia.