模具選材培訓(xùn)教材

1、1 1 / / 1515學(xué)習(xí)目標(biāo)：一、 使用參考資料查表下，能夠自己選用正確的模具材料。二、 使用參考資料查表下，能夠正確說(shuō)明腐蝕性模具所使用的模具材料。材料選用：模具材料的選用適當(dāng)與否，不但會(huì)直接影響到模具壽命、精度、加工性、 價(jià)值與成本等有很大之影響，而且也會(huì)影響到製成品的品質(zhì)。近年來(lái)塑膠模具 隨著各種塑膠成品的迫切需要，不但年年直線增加，而且在內(nèi)容上也顯著地趨 向於產(chǎn)量化，專(zhuān)業(yè)化以及精密化，為了達(dá)到模具品質(zhì)的要求，除了模具在加工 過(guò)程中之技術(shù)與設(shè)備為必備的條件外 ，對(duì)於模具所採(cǎi)用的材料也愈來(lái)愈有嚴(yán)格 的要求。茲將模具材料的要求條件的種類(lèi)、用法分述於後。在設(shè)計(jì)模具時(shí)，設(shè)計(jì)人員需先對(duì)目前市面

2、上及廠內(nèi)現(xiàn)有的模具材料，徹底 的有所了解。模具所用的材料通常大部都是屬於金屬材料，所以在選用模具材 料時(shí)應(yīng)考慮到產(chǎn)品的壽命，所採(cǎi)用的樹(shù)脂、模具的構(gòu)造、零件的設(shè)計(jì)、製造價(jià) 格、成形品的外觀、物性、尺寸精度以及物理與化學(xué)性能等因素。茲將選用模 具材料的幾個(gè)原則提供給大家作參考。一、 機(jī)械加工性好 銑削加工、研磨加工、放電加工等模具主要加工的加工性良好。二、 耐摩耗性佳 此為影響模具壽命及模具精度的主要因素。三、 韌性好模具零件薄肉部分或受衝擊部分需具此特性。四、 耐蝕性?xún)?yōu) 視成形材料有些會(huì)產(chǎn)生腐蝕性氣體，故模具須能耐這些氣體。五、 熱處理特性好熱處理變形要小。六、 價(jià)廉具市埸性，能快速而便宜地購(gòu)得

3、。七、表面加工性良好研磨性好，容易獲得鏡面，刻字等加工性佳，且無(wú)組織不一、硬 度不勻等缺點(diǎn)。請(qǐng)翻至下頁(yè)2 2 / / 1515樹(shù)脂種類(lèi)及模具材料選擇之關(guān)係：樹(shù)脂所要求模具鋼料之特性，諸如耐磨損性、耐腐蝕性、鏡面特性或預(yù)硬 化特性等等，必須事先予以明確化，以便能夠適當(dāng)?shù)剡x用各種鋼材。模具鋼材之基本特性，基本上以耐磨損性材料、耐腐蝕性材料、鏡面拋光 型材料以及預(yù)硬鋼材等分類(lèi)。下列敘述其特徵及其改良等級(jí)鋼材之情形。一、耐磨損性鋼材針對(duì)一些混有玻璃纖維（glassglass fiberfiber 或金屬粉末之強(qiáng)化型樹(shù)脂，其模具 必須要求使用高強(qiáng)度及耐磨損性之材料。以前多使用SKD11SKD11 等類(lèi)似

4、之材料，要求的是極小限度的熱處理變形量，現(xiàn)在，漸漸地被HPM31HPM31 等鋼材所代替。請(qǐng)翻至下頁(yè)3 3 / / 1515表一樹(shù)脂用模具鋼材依用途之選用基準(zhǔn)用途代表的樹(shù)脂以及製品模具鋼材之要求特性適用之鋼材種類(lèi)一般 熱可塑性 ，熱硬化 性樹(shù)脂一般聚醛樹(shù)脂耐隆類(lèi)ABS電氣零件齒輪，軸承機(jī)械零件散熱器柵板高強(qiáng)度+耐磨損性HPM2 HPM1 FDAC以需求而定DACHPM31PP（聚丙烯）電扇用葉片基座紋理ABS汽車(chē)用內(nèi)裝飾板音響器材護(hù)蓋上述+蝕紋加工性HPM2, HPM1精密飾紋用HPM17, HPM50透 明物壓克力樹(shù)汽車(chē)尾燈上述+高級(jí)拋光加工性HPM17, HPM50HPM38（高級(jí)拋光）H

5、PM1（一般拋光）混入玻璃纖維可塑 性，熱 硬化性 樹(shù)脂熱可塑性PE（聚乙烯）ABSPC電子零件汽車(chē)用內(nèi)裝飾板電動(dòng)工具外殼高度之耐磨損性HPM1DACSLD熱硬化性碳酸樹(shù)脂尿素樹(shù)脂氮化石灰樹(shù)脂齒輪類(lèi)，電氣零件餐具化粧品UL 規(guī)格用（添 加難燃劑型等）ABC聚苯乙烯電視機(jī)外殼，陰極射 線管覆蓋音響器材基 板適度之強(qiáng)度+耐蝕性HPM38PVC聚氯乙烯電話器，漏水管，絕緣管，接頭耐蝕性HPM38耐腐蝕性聚氯乙烯類(lèi)（polyvinylpolyvinyl chloridechloride卜難燃樹(shù)脂、氟素樹(shù)脂、發(fā)泡樹(shù)脂 等，均要求模具鋼材的耐腐蝕性。三、 鏡面加工特性光學(xué)用塑膠鏡片，大形透明覆蓋零件類(lèi)以及

6、彩色樹(shù)脂用於表現(xiàn) 鮮明色色彩之射出成形時(shí)，都需要高度的鏡面加工特性。這種鋼材首先要求的必要條件是不允許發(fā)生氣泡的特性，因此鏡面 加工用鋼料，通常多係樹(shù)脂成形用專(zhuān)用鋼材，而且係採(cǎi)用特殊溶解法製 造而成。請(qǐng)翻至下頁(yè)4 4 / / 1515四、 預(yù)硬化型鋼料預(yù)硬鋼（調(diào)質(zhì)鋼），在模具直接加工後即可使用，可以避免因 熱處理時(shí)所發(fā)生的一切困擾。而且由於硬度分佈均一之故，鏡面加 工及蝕紋加工時(shí)不容易發(fā)生不均之現(xiàn)象。五、 非磁性用磁性塑膠（成形時(shí)，由於射出成形作業(yè)中磁場(chǎng)對(duì)模具鋼料之影響，因 此應(yīng)選用非磁性特性之鋼料為宜，適當(dāng)之鋼料有YHD50YHD50（HRC42-47HRC42-47）（SUS3044SUS

7、3044 氮化）等良好的非磁性及高耐磨損性。蝕刻加工所必要使用的鋼材施以蝕紋加工的製成品，從汽車(chē)到家電、化粧品、其他塑廣泛地被使用著。 所使用的模具也由超大型至小型等種類(lèi)繁多。此類(lèi)蝕紋加工所使用鋼材的必要 條件乃在於一品質(zhì)的表面加工特性。蝕紋的加工原理，乃是利用化學(xué)葯品，因浸蝕作用而使模具表面產(chǎn)生各種 花紋的飾樣。浸蝕程度所引起飾紋之不同，可依飾紋樣板來(lái)決定，通?？煞诸?lèi) 為一般飾紋、皮革飾紋、精密飾紋等。蝕刻加工用的鋼材特性條件有：一、 良好的淬火特性，可以獲得由外至內(nèi)均一的熱處理硬度。二、 鋼材中所含一次析出碳化物粒子應(yīng)當(dāng)分布均勻且細(xì)小。三、 鋼材中偏析存在的非金屬介在物成分應(yīng)保持最低限度，

8、 亦即鋼料應(yīng)採(cǎi)用 特殊溶解法之製造材料。鋼料中應(yīng)不存有快削之元素。或是調(diào)節(jié)快削成分元素及各合金成分之含 量，以使快削之特性消失時(shí)亦可。需要耐蝕性之模具所必須使用之鋼材：聚氯乙烯樹(shù)脂以及家庭電器製品所使用的難燃性樹(shù)脂，或密合墊、電線絕 緣套等所使用的氟素樹(shù)脂，或其它發(fā)泡性樹(shù)脂原料等等。塑料在射出成形時(shí)， 常引發(fā)腐蝕性之氣體，都屬於易於在成型中引發(fā)腐蝕氣體的樹(shù)脂原料。這些樹(shù) 脂原料所使用的模具腐蝕問(wèn)題，便自然而然地發(fā)生了。耐腐蝕最好的對(duì)策是使用不銹鋼料。最近則除了耐蝕性之外，更結(jié)合了耐磨 損性、熱處理變形防止特性等考慮因素。要求鏡面加工時(shí)必要使用之模具鋼材：光學(xué)用塑膠鏡片、大型透明覆蓋等必須具備透

9、明特性的樹(shù)脂以及化 粧品盒等使請(qǐng)翻至下頁(yè)5 5 / / 1515用具備色彩之樹(shù)脂等，都必須使用一些能夠加工得到鮮明表面或高度鏡面加工特性，再兼具適當(dāng)?shù)臋C(jī)械特性等模具鋼材。一、不利於鏡面加工特性之各種因素（一）非金屬性介在物因特殊溶解法所製成鋼料中所存在的矽酸鹽、鋁、硫化錳 等化學(xué)物都會(huì)給與鏡面加工特性不利之影響。改善之方法，可 改用真空溶解法等特殊法來(lái)製造鋼料。（二）因熱處理而變?yōu)榇至又M織及氣孔淬火用之鋼材，在加熱至淬火必要溫度以上而施以淬火冷 卻時(shí)，即產(chǎn)生晶粒之粗化，而使組織形成粗大劣化之現(xiàn)象。使用這種熱處理後之鋼料，施以鏡面加工時(shí)，極可能產(chǎn)生縐紋 狀等略為起伏狀態(tài)之表面。此時(shí)，若再加以熱處理產(chǎn)生脫碳時(shí)，則 在施加鏡面加工時(shí)，將會(huì)發(fā)現(xiàn)氣孔現(xiàn)象。脫碳?xì)饪讓⒎植检稈伖庵w加工之鏡面上，無(wú)纖維狀態(tài)是其 特徵之一。（三）淬火組織之變化S50GS50G SCM3SCM3 級(jí)之鋼料於淬火後，在鋼材表層及內(nèi)部組織之間, 有相當(dāng)之差異的硬度分布狀態(tài)，因此很難在研磨時(shí)獲得均一之鏡面 特性如圖3所示。這種現(xiàn)象與特殊鋼料所不同的是，由於淬火性較 差之故，使得鋼材心部（中心部）極易