Selecția materialelor pentru matrițe din plastic

1. Condițiile de lucru ale matrițelor din plastic
Datorită dezvoltării industriei de turnare a plasticului și plasticului, cerințele de calitate pentru matrițele din plastic devin din ce în ce mai ridicate. Prin urmare, problema defectării matriței de plastic și a factorilor săi de influență a devenit un subiect de cercetare important. Principalele părți de lucru ale matrițelor din plastic sunt piese formate, cum ar fi matrițele convexe și matrițele concave, care formează cavitatea matriței de plastic pentru a forma diferite suprafețe de piese din plastic și vin direct în contact cu plasticul, rezistând presiunea, temperatura, frecarea, și coroziune.
2. Analiza cauzei eșecului materialului de matriță din plastic
Procesul general de fabricare a matriței include proiectarea matriței, selecția materialelor, tratamentul termic, prelucrarea mecanică, depanarea și instalarea. Potrivit investigației, materialele utilizate și tratamentul termic sunt principalii factori care afectează durata de viață a matriței printre factorii care cauzează defectarea matriței. Din perspectiva managementului cuprinzător al calității, factorii care afectează durata de viață a matrițelor nu pot fi măsurați ca sumă de polinoame, ci ar trebui să fie produsul mai multor factori. Prin urmare, calitatea materialelor de matriță și a tratamentului termic este deosebit de importantă în întregul proces de fabricare a matriței.
Analizând fenomenul obișnuit al defecțiunii matriței, matrițele din plastic pot suferi defecțiuni de uzură, deformare localizată și defecțiuni de fractură în timpul serviciului. Formele importante de defecțiune ale matrițelor din plastic pot fi împărțite în defecțiuni de uzură, defecțiuni locale de deformare plastică și defecțiuni de fractură.
3. Cerințe de performanță pentru oțel pentru matrițe din plastic Odată cu dezvoltarea rapidă a industriei de producție, matrițele din plastic sunt un instrument indispensabil în turnarea și prelucrarea plasticului, reprezentând o proporție din ce în ce mai mare din producția totală de matrițe an de an. Odată cu dezvoltarea și producția continuă de materiale plastice de înaltă performanță, tipurile de produse din plastic cresc, utilizările lor se extind, iar produsele se dezvoltă spre precizie, scară largă și complexitate. Odată cu dezvoltarea producției de turnare de mare viteză, condițiile de lucru ale matrițelor devin din ce în ce mai complexe.
1) Uzură și coroziune pe suprafața cavității matriței
Topitura de plastic curge sub o anumită presiune în cavitatea matriței, iar piesele din plastic solidificate se desprind din matriță, provocând frecare și uzură pe suprafața formată a matriței. Cauza fundamentală a uzurii și defectării matriței de plastic este frecarea dintre matriță și materiale. Cu toate acestea, forma și procesul specific de uzură sunt legate de mulți factori, cum ar fi presiunea, temperatura, viteza de deformare a materialului și starea de lubrifiere a matriței în timpul funcționării. Atunci când materialele și tratamentul termic utilizat în matrițele din plastic sunt nerezonabile, duritatea suprafeței cavității matriței din plastic este scăzută, iar rezistența la uzură este slabă, ceea ce se manifestă prin: dimensiunea suprafeței cavității este în afara toleranței din cauza uzurii și deformării. ; Valoarea rugozității crește din cauza rugozității, iar calitatea suprafeței se deteriorează. În special atunci când sunt folosite materiale solide pentru a intra în cavitatea matriței, aceasta va exacerba uzura suprafeței cavității. În plus, în timpul prelucrării plasticului, componente precum clorul și fluorul sunt încălzite pentru a se descompune în gaze corozive HC1 și HF, provocând coroziune și uzură pe suprafața cavității matriței de plastic, ducând la defecțiune. Dacă există daune de uzură în același timp cu uzura, care deteriorează placarea sau alte straturi de protecție de pe suprafața cavității matriței, va promova procesul de coroziune. Acțiunea încrucișată a două tipuri de daune accelerează coroziunea și defectarea uzurii.
2) Eșecul deformarii plastice
Presiunea și căldura de pe suprafața cavității modelului din plastic pot cauza deformarea plastică, mai ales atunci când matrițele mici lucrează pe echipamente cu un tonaj mare, ceea ce este mai probabil să provoace deformare plastică de suprasarcină. Materialele utilizate în matrițele din plastic au rezistență și duritate insuficiente, rezultând o rezistență scăzută la deformare; Un alt motiv pentru eșecul deformarii plastice se datorează în principal stratului de întărire subțire de pe suprafața cavității matriței, rezistență insuficientă la deformare sau înmuierea transformării de fază care apare atunci când temperatura de lucru este mai mare decât temperatura de revenire, ceea ce duce la defectarea timpurie a matriței.
3) Fractură
Motivul principal al ruperii este stresul structural și stresul termic cauzat de diferența de structură și temperatură, sau stresul structural generat în matriță din cauza călirii insuficiente, care transformă austenita reziduală în martensită la temperatura de serviciu, determinând expansiunea volumului local.
Condițiile de lucru ale matrițelor din plastic sunt diferite de cele ale matrițelor de ștanțare la rece. În general, trebuie să funcționeze la 150 de grade -200 grade și, pe lângă faptul că sunt supuse unei anumite presiuni, trebuie să reziste și la influența temperaturii. Aceeași matriță poate avea mai multe forme de defecțiune și chiar și pe aceeași matriță pot apărea deteriorări multiple. Din formele de eșec ale matrițelor din plastic, se poate observa că selecția rezonabilă a materialelor de matriță din plastic și tratamentul termic sunt foarte importante, deoarece afectează direct durata de viață a matriței. Prin urmare, oțelul folosit pentru matrițe de plastic trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:
1) Performanță de rezistență la căldură
Odată cu apariția mașinilor de formare de mare viteză, viteza de funcționare a produselor din plastic a crescut. Datorită temperaturii de turnare cuprinsă între 200 și 350 de grade, dacă fluiditatea plasticului este slabă și viteza de turnare este rapidă, temperatura suprafeței matriței va depăși 400 de grade într-o perioadă foarte scurtă de timp. Pentru a asigura acuratețea și deformarea minimă a matriței în timpul utilizării, oțelul matriței trebuie să aibă o rezistență ridicată la căldură.
2) Rezistență adecvată la uzură
Odată cu extinderea utilizării produselor din plastic, este adesea necesar să adăugați materiale anorganice, cum ar fi fibrele de sticlă, pentru a îmbunătăți plasticitatea. Datorită adăugării de aditivi, fluiditatea plasticului este mult redusă, ducând la uzura mucegaiului. Prin urmare, este necesar să aibă o rezistență bună la uzură.
3) Performanță excelentă de tăiere
Pe lângă prelucrarea cu descărcare electrică, majoritatea matrițelor de turnare din plastic necesită, de asemenea, unele reparații de tăiere și montaj. Pentru a prelungi durata de viață a sculelor de tăiere, întărirea este redusă la minimum în timpul procesului de tăiere. Pentru a evita deformarea matriței și pentru a afecta acuratețea, se speră că efortul rezidual în timpul procesării poate fi controlat la minimum.
4) Stabilitate termică bună
Forma pieselor de matriță prin injecție din plastic este adesea complexă și dificil de prelucrat după călire, astfel încât materialele cu stabilitate termică bună trebuie selectate cât mai mult posibil.
5) Performanța procesării în oglindă
Suprafața cavității este netedă, iar suprafața de formare necesită lustruire până la o suprafață oglindă, cu o rugozitate a suprafeței mai mică decât Ra0.4 μ m. Pentru a asigura aspectul pieselor presate din plastic și pentru a facilita deformarea.
6) Performanța tratamentului termic
În accidentele de defectare a matriței, accidentele cauzate de tratamentul termic sunt în general de 52,3 la sută, ceea ce face ca tratamentul termic să joace un rol important în întregul proces de fabricare a matriței. Calitatea tehnologiei de tratare termică are un impact semnificativ asupra calității matriței. În general, tratamentul termic necesită o deformare mică, un interval larg de temperatură de călire, o sensibilitate scăzută la supraîncălzire și, în special, întărire și întărire ridicate.
7) Rezistenta la coroziune
În timpul procesului de formare, gazul corosiv poate fi eliberat și descompus în gaze corozive, cum ar fi HC1, HF, etc., care corodează matrița. Uneori, matrița este corodata și deteriorată la portul de flux de aer, așa că este necesar ca oțelul matriței să aibă o rezistență bună la coroziune.
4. Nou tip de oțel de matriță din plastic
În general, matrițele din plastic sunt realizate din oțel normalizat 45 sau oțel 40Cr prin călire și revenire. Formele din plastic cu cerințe de duritate ridicate sunt realizate din oțel, cum ar fi CrWMn sau Crl2MoV. Pentru matrițe din plastic cu temperaturi ridicate de lucru, se poate alege oțel de matriță pentru prelucrare la cald cu duritate ridicată. Pentru a îndeplini cerințele mai ridicate de precizie dimensională și calitatea suprafeței cavităților din plastic, au fost dezvoltate recent o serie de noi oțeluri de matriță.
1) Oțel matriță din plastic carburat
Oțelul pentru matrițe din plastic carburat este utilizat în principal pentru matrițe de plastic cu cavități complexe formate prin extrudare la rece. Acest tip de oțel are un conținut scăzut de carbon și este adesea adăugat cu elementul Cr. În același timp, se adaugă o cantitate adecvată de Ni, Mo și v pentru a îmbunătăți întărirea și capacitatea de cementare. Pentru a facilita formarea prin extrudare la rece, acest tip de oțel trebuie să aibă plasticitate ridicată și rezistență scăzută la deformare în stare recoaptă, cu o duritate la recoacere mai mică sau egală cu 1 00HBS. După formarea prin extrudare la rece, se efectuează un tratament de temperare cu carburare și călire, iar duritatea suprafeței poate atinge 58-62HRC. Există clase de oțel specializate pentru acest tip de oțel în străinătate, cum ar fi 8416 din Suedia și P2 și P4 din Statele Unite. Oțelul 12CrNi3A și 12Cr2Ni4A, precum și oțelul 20Cr2Ni4A, sunt utilizate în mod obișnuit în China, cu rezistență bună la uzură, fără colaps sau exfoliere la suprafață și durată de viață îmbunătățită a mucegaiului. Elementele cr, Ni, Mo și V din oțel măresc duritatea și rezistența la uzură a stratului carburat, precum și rezistența și tenacitatea miezului.
2) Oțel din plastic preîntărit
Acest tip de oțel are un conținut de carbon de 0,3% -0,55% și elementele de aliaj utilizate în mod obișnuit includ Cr, Ni, Mn, v etc. Pentru a-și îmbunătăți capacitatea de tăiere, au fost adăugate elemente precum s și ca. Mai multe oțeluri tipice din plastic Y55CrNiMn MoVS (SMI) au fost dezvoltate prin cercetare, introducere și dezvoltare. Este un oțel de matriță din plastic cu tăiere liberă din seria S, dezvoltat în China, cu o duritate pre-furnică de 35_ 40 HRC, cu prelucrabilitate bună, care poate fi utilizat direct fără tratament termic după procesare. Adăugarea de Ni Soluție solidă întărirea și creșterea tenacității, adăugarea de Mn și S pentru a forma faza de tăiere liberă MnS; Adăugând Cr, Mo și V pentru a crește întăribilitatea oțelului, oțelul 8Cr2S este suficient pentru tăierea ușoară a oțelului de matriță de precizie.
3) Oțel de matriță din plastic cu întărire în timp
A fost dezvoltat un oțel Maraging cu conținut scăzut de cobalt, fără cobalt și cu conținut scăzut de nichel. MASI este un oțel maraging tipic. După tratarea cu soluție solidă la 8150C, duritatea este 28-32HRC. Se efectuează prelucrarea mecanică și apoi se îmbătrânește la 4800C pentru a produce compuși intermetalici precum Ni3Mo și Ni3Ti, rezultând o duritate de 48-52 HRC. Oțelul are rezistență și tenacitate ridicate, dimensiuni mici în timpul îmbătrânirii și performanțe bune de reparare a sudării, dar este scump și nu foarte popular în China.
4) Oțel din plastic rezistent la coroziune
Produsele din plastic fabricate din clorură de polivinil (PVC), ABS și rășină rezistentă la foc se descompun în timpul procesului de formare pentru a produce gaze corozive care pot coroda matrița. Prin urmare, oțelul din plastic este necesar să aibă o rezistență bună la coroziune. Oțelurile din plastic rezistente la coroziune utilizate în mod obișnuit în străinătate includ oțelul inoxidabil martensitic și oțelul inoxidabil cu întărire prin precipitații. Companii străine precum STSAX (4Crl3) și A SSAB-8407 de la ASSAB în Suedia.