Muovisten muottimateriaalien valinta

1. Muovimuottien käyttöolosuhteet
Muovi- ja muovivaluteollisuuden kehityksen myötä muovimuottien laatuvaatimukset ovat yhä korkeammat. Siksi muovimuottien rikkoutumisesta ja siihen vaikuttavista tekijöistä on tullut tärkeä tutkimusaihe. Muovimuottien pääasialliset työosat ovat muotoiltuja osia, kuten kuperia muotteja ja koveria muotteja, jotka muodostavat muovimuotin ontelon muodostaen erilaisia ​​muoviosien pintoja ja joutuvat suoraan kosketukseen muovin kanssa, kestävät painetta, lämpötilaa, kitkaa, ja korroosiota.
2. Muovimuottimateriaalin epäonnistumisen syyn analyysi
Muotinvalmistuksen yleinen prosessi sisältää muotin suunnittelun, materiaalin valinnan, lämpökäsittelyn, mekaanisen käsittelyn, virheenkorjauksen ja asennuksen. Selvityksen mukaan käytetyt materiaalit ja lämpökäsittely ovat tärkeimmät muotin käyttöikään vaikuttavat tekijät muotin hajoamista aiheuttavien tekijöiden joukossa. Kokonaisvaltaisen laadunhallinnan näkökulmasta muottien käyttöikään vaikuttavia tekijöitä ei voida mitata polynomien summana, vaan sen tulee olla useiden tekijöiden tulos. Siksi muottimateriaalien ja lämpökäsittelyn laatu on erityisen tärkeää koko muotin valmistusprosessissa.
Analysoitaessa yleistä muotin rikkoontumista, muovimuotit voivat kokea kulumisvaurioita, paikallisia muodonmuutosvaurioita ja murtumia palvelun aikana. Muovimuottien tärkeät murtumismuodot voidaan jakaa kulumisvaurioihin, paikallisiin plastiseen muodonmuutosvaurioihin ja murtumisvaurioihin.
3. Suorituskykyvaatimukset muovimuottiteräkselle Valmistusteollisuuden nopean kehityksen myötä muovimuotit ovat korvaamaton työkalu muovin muovauksessa ja prosessoinnissa, ja niiden osuus muottien kokonaistuotannosta kasvaa vuosi vuodelta. Suorituskykyisten muovien kehityksen ja jatkuvan tuotannon myötä muovituotteiden tyypit lisääntyvät, niiden käyttötarkoitukset laajenevat ja tuotteet kehittyvät kohti tarkkoja, suuria ja monimutkaisia. Nopean muottituotannon kehittyessä muottien työolot muuttuvat yhä monimutkaisemmiksi.
1) Muottipesän pinnan kuluminen ja korroosio
Muovisula virtaa tietyssä paineessa muotin ontelossa ja jähmettyneet muoviosat irtoavat muotista aiheuttaen kitkaa ja kulumista muotin muodostuneelle pinnalle. Perussyy muovimuotin kulumiseen ja rikkoutumiseen on muotin ja materiaalien välinen kitka. Kulumisen erityinen muoto ja prosessi liittyvät kuitenkin moniin tekijöihin, kuten paineeseen, lämpötilaan, materiaalin muodonmuutosnopeuteen ja muotin voiteluolosuhteisiin käytön aikana. Kun muovimuoteissa käytetyt materiaalit ja lämpökäsittely ovat kohtuuttomia, muovimuottipesän pintakovuus on alhainen ja kulutuskestävyys huono, mikä ilmenee: ontelon pinnan koko on kulumisen ja muodonmuutosten toleranssin ulkopuolella. ; Karheusarvo kasvaa karhennuksesta ja pinnan laatu heikkenee. Varsinkin kun kiinteitä materiaaleja käytetään päästämään muotin onteloon, se pahentaa ontelon pinnan kulumista. Lisäksi muovin käsittelyn aikana komponentit, kuten kloori ja fluori, kuumennetaan hajoamaan syövyttäviksi kaasuiksi HC1 ja HF, mikä aiheuttaa korroosiota ja kulumista muovin muottipesän pinnalla, mikä johtaa vaurioitumiseen. Jos kulumisen yhteydessä esiintyy kulumisvaurioita, jotka vaurioittavat pinnoitetta tai muita suojakerroksia muotin ontelon pinnalla, se edistää korroosioprosessia. Kahden tyyppisten vaurioiden ristiintoiminta kiihdyttää korroosiota ja kulumisvaurioita.
2) Muovinen muodonmuutosvirhe
Muovisen mallin ontelon pinnalla oleva paine ja lämpö voivat aiheuttaa plastisen muodonmuutoksen epäonnistumisen, varsinkin kun pienet muotit työskentelevät suurikokoisten laitteiden kanssa, mikä todennäköisemmin aiheuttaa ylikuormituksen plastista muodonmuutosta. Muovimuotteissa käytetyillä materiaaleilla on riittämätön lujuus ja sitkeys, mikä johtaa alhaiseen muodonmuutoskestävyyteen; Toinen syy plastisen muodonmuutoksen epäonnistumiseen johtuu pääasiassa muotin ontelon pinnalla olevasta ohuesta kovettuvasta kerroksesta, riittämättömästä muodonmuutoskestävyydestä tai faasimuutospehmenemisestä, joka tapahtuu, kun työskentelylämpötila on korkeampi kuin karkaisulämpötila, mikä johtaa muotin varhaiseen rikkoutumiseen.
3) Murtuma
Pääasiallinen syy murtumiseen on rakenteen ja lämpötilaeron aiheuttama rakenteellinen jännitys ja lämpöjännitys tai riittämättömästä karkaisusta muottiin syntyvä rakenteellinen jännitys, joka muuttaa jäännösausteniitin käyttölämpötilassa martensiitiksi aiheuttaen paikallista tilavuuden laajenemista.
Muovimuottien käyttöolosuhteet ovat erilaiset kuin kylmäpuristusmuottien. Yleensä niitä on käytettävä 150 asteen -200 asteessa, ja sen lisäksi, että niihin kohdistuu tietty paine, niiden on myös kestettävä lämpötilan vaikutus. Samalla muotilla voi olla useita vikoja, ja jopa samassa muotissa voi esiintyä useita vaurioita. Muovimuottien murtumismuodoista voidaan nähdä, että muovimuottien järkevä valinta ja lämpökäsittely ovat erittäin tärkeitä, sillä ne vaikuttavat suoraan muotin käyttöikään. Siksi muovimuoteissa käytettävän teräksen tulee täyttää seuraavat vaatimukset:
1) Lämmönkestävyys
Nopeiden muovauskoneiden syntymisen myötä muovituotteiden toimintanopeus on kiihtynyt. Koska muovauslämpötila vaihtelee välillä 200-350 astetta, jos muovin juoksevuus on huono ja muovausnopeus on nopea, muotin pintalämpötila ylittää 400 astetta hyvin lyhyessä ajassa. Muotin tarkkuuden ja minimaalisen muodonmuutoksen varmistamiseksi käytön aikana muottiteräksellä tulee olla korkea lämmönkestävyys.
2) Riittävä kulutuskestävyys
Muovituotteiden käytön lisääntyessä on usein tarpeen lisätä epäorgaanisia materiaaleja, kuten lasikuituja, lisäämään plastisuutta. Lisäaineiden lisäämisen ansiosta muovin juoksevuus heikkenee huomattavasti, mikä johtaa muotin kulumiseen. Siksi sillä on oltava hyvä kulutuskestävyys.
3) Erinomainen leikkausteho
Sähköpurkaustyöstön lisäksi useimmat muovivalumuotit tarvitsevat myös leikkaus- ja asentajan korjausta. Leikkaustyökalujen käyttöiän pidentämiseksi työkarkaisu minimoidaan leikkausprosessin aikana. Muotin muodonmuutosten välttämiseksi ja tarkkuuteen vaikuttamiseksi toivotaan, että jäännösjännitys käsittelyn aikana voidaan hallita minimiin.
4) Hyvä lämmönkestävyys
Muovisten ruiskumuottiosien muoto on usein monimutkainen ja vaikea käsitellä sammutuksen jälkeen, joten materiaalit, joilla on hyvä lämmönkestävyys, tulisi valita mahdollisimman paljon.
5) Peilin käsittelyteho
Ontelon pinta on sileä ja muodostuspinta vaatii kiillotuksen peilipinnaksi, jonka pinnan karheus on pienempi kuin Ra0.4 μm. Muovipuristettujen osien ulkonäön varmistamiseksi ja muotin purkamisen helpottamiseksi.
6) Lämpökäsittelyn suorituskyky
Muottivaurioonnettomuuksissa lämpökäsittelyn aiheuttamat tapaturmat ovat yleensä 52,3 prosenttia, joten lämpökäsittelyllä on tärkeä rooli koko muotin valmistusprosessissa. Lämpökäsittelytekniikan laadulla on merkittävä vaikutus muotin laatuun. Yleensä lämpökäsittely vaatii pientä muodonmuutosta, laajaa sammutuslämpötila-aluetta, alhaista herkkyyttä ylikuumenemiselle ja erityisen korkeaa karkenevuutta ja karkenevuutta.
7) Korroosionkestävyys
Muovausprosessin aikana voi vapautua syövyttävää kaasua, joka hajoaa syövyttäviksi kaasuiksi, kuten HC1, HF jne., jotka syövyttävät muottia. Joskus muotti on syöpynyt ja vaurioitunut ilmavirtausaukossa, joten muottiteräksellä on oltava hyvä korroosionkestävyys.
4. Uuden tyyppinen muovimuottiteräs
Yleensä muovimuotit valmistetaan normalisoidusta 45-teräksestä tai 40Cr-teräksestä karkaisun ja karkaisun kautta. Muoviset muotit, joilla on korkeat kovuusvaatimukset, on valmistettu teräksestä, kuten CrWMn tai Crl2MoV. Muoveille, joiden käyttölämpötila on korkea, voidaan valita korkean sitkeyden omaava kuumatyöstömuotti. Muovionteloiden mittatarkkuuden ja pinnan laadun korkeampien vaatimusten täyttämiseksi on viime aikoina kehitetty sarja uusia muottiteräksiä.
1) Hiiletetty muovimuottiteräs
Hiiletettyä muovimuottiterästä käytetään pääasiassa muovimuoteissa, joissa on monimutkaisia ​​onteloita, jotka on muodostettu kylmäpursottamalla. Tämän tyyppisen teräksen hiilipitoisuus on alhainen ja siihen lisätään usein elementtiä Cr. Samanaikaisesti lisätään sopiva määrä Ni:tä, Mo:ta ja v:tä parantamaan kovettuvuutta ja hiiletyskykyä. Kylmäpuristusmuovauksen helpottamiseksi tämän tyyppisellä teräksellä on oltava korkea plastisuus ja alhainen muodonmuutoskestävyys hehkutetussa tilassa, ja hehkutuskovuuden on oltava pienempi tai yhtä suuri kuin 1 00HBS. Kylmäpuristusmuovauksen jälkeen suoritetaan hiiletys ja karkaisukarkaisukäsittely, ja pinnan kovuus voi saavuttaa 58-62HRC:n. Ulkomailla tälle terästyypille on erikoisteräslajeja, kuten Ruotsin 8416 ja Yhdysvaltojen P2 ja P4. Kiinassa käytetään yleisesti 12CrNi3A- ja 12Cr2Ni4A-terästä sekä 20Cr2Ni4A-terästä, joilla on hyvä kulutuskestävyys, ei sortumista tai pinnan kuoriutumista ja parannettu muotin käyttöikä. Teräksen elementit cr, Ni, Mo ja V lisäävät hiiltyneen kerroksen kovuutta ja kulutuskestävyyttä sekä ytimen lujuutta ja sitkeyttä.
2) Esikarkaistu muovimuottiteräs
Tämän tyyppisen teräksen hiilipitoisuus on 0,3 prosenttia -0,55 prosenttia , ja yleisesti käytettyjä seosaineita ovat Cr, Ni, Mn, v jne. Leikkauskyvyn parantamiseksi elementtejä, kuten s ja ca, lisättiin. Useita tyypillisiä muovimuottiteräksiä Y55CrNiMn MoVS (SMI) kehitettiin tutkimuksen, käyttöönoton ja kehityksen kautta. Se on Kiinan kehittämä S-sarjan vapaaleikkausmuottiteräs, jonka esikova toimituskovuus on 35_ 40 HRC, hyvä työstettävyys, jota voidaan käyttää suoraan ilman lämpökäsittelyä käsittelyn jälkeen. Lisäämällä Ni Kiinteä liuos vahvistaa ja lisää sitkeyttä, lisäämällä Mn ja S muodostamaan vapaan leikkausvaiheen MnS; Lisäämällä Cr:n, Mo:n ja V:n lisäämään teräksen karkenevuutta, 8Cr2S-teräs riittää helposti leikkaamaan tarkkuusmuottiterästä.
3) Aikakovettuva muovimuottiteräs
Vähän kobolttia sisältävä, kobolttiton ja vähänikkelinen Maraging-teräs on kehitetty. MASI on tyypillinen maraging-teräs. Kiinteäliuoskäsittelyn jälkeen 8150C:ssa kovuus on 28-32HRC. Mekaaninen prosessointi suoritetaan ja vanhennetaan sitten 4 800 °C:ssa metallien välisten yhdisteiden, kuten Ni3Mo:n ja Ni3Ti:n, tuottamiseksi, jolloin tuloksena on 48-52 HRC:n kovuus. Teräksellä on korkea lujuus ja sitkeys, pienet koon muutokset vanhenemisen aikana ja hyvä hitsauskorjaussuorituskyky, mutta se on kallis eikä kovin suosittu Kiinassa.
4) Korroosionkestävä muovimuottiteräs
Polyvinyylikloridista (PVC), ABS:stä ja tulenkestävästä hartsista valmistetut muovituotteet hajoavat muovausprosessin aikana muodostaen syövyttäviä kaasuja, jotka voivat syövyttää muottia. Siksi muovimuottiteräkseltä vaaditaan hyvä korroosionkestävyys. Ulkomailla yleisesti käytettyjä korroosionkestäviä muovimuottiteräksiä ovat martensiittinen ruostumaton teräs ja Precipitation karkaiseva ruostumaton teräs. Ulkomaiset yritykset, kuten STSAX (4Crl3) ja A SSAB-8407 ASSAB:lta Ruotsista.