Izbor plastičnih materijala za kalupe

1. Radni uslovi plastičnih kalupa
Zbog razvoja industrije plastičnih i plastičnih kalupa, zahtjevi za kvalitetom plastičnih kalupa postaju sve viši. Stoga je pitanje kvara plastičnih kalupa i faktora koji utječu na njega postalo važna tema istraživanja. Glavni radni dijelovi plastičnih kalupa su oblikovani dijelovi, kao što su konveksni kalupi i konkavni kalupi, koji formiraju šupljinu plastičnog kalupa za formiranje različitih površina plastičnih dijelova i direktno dolaze u kontakt s plastikom, izdržavajući pritisak, temperaturu, trenje, i korozija.
2. Analiza uzroka kvara plastičnog materijala kalupa
Opći proces proizvodnje kalupa uključuje dizajn kalupa, odabir materijala, toplinsku obradu, mehaničku obradu, otklanjanje grešaka i instalaciju. Prema istraživanju, korišteni materijali i toplinska obrada su glavni faktori koji utiču na vijek trajanja kalupa među faktorima koji uzrokuju kvar kalupa. Iz perspektive sveobuhvatnog upravljanja kvalitetom, faktori koji utiču na vijek trajanja kalupa ne mogu se mjeriti kao zbir polinoma, već bi trebali biti proizvod više faktora. Stoga je kvaliteta materijala kalupa i toplinska obrada posebno važni u cjelokupnom procesu proizvodnje kalupa.
Analizirajući uobičajeni fenomen kvara kalupa, plastični kalupi mogu doživjeti habanje, lokaliziranu deformaciju i lom tokom rada. Važni oblici loma plastičnih kalupa mogu se podijeliti na habanje, kvar na lokalnoj plastičnoj deformaciji i lom.
3. Zahtjevi za performanse za plastične kalupe za čelik Sa brzim razvojem proizvodne industrije, plastični kalupi su nezamjenjiv alat u oblikovanju i preradi plastike, čineći sve veći udio u ukupnoj proizvodnji kalupa iz godine u godinu. Sa razvojem i kontinuiranom proizvodnjom plastike visokih performansi, vrste plastičnih proizvoda se povećavaju, njihova upotreba se širi, a proizvodi se razvijaju prema preciznosti, velikom obimu i složenosti. Sa razvojem proizvodnje brzih kalupa, uslovi rada kalupa postaju sve složeniji.
1) Habanje i korozija na površini šupljine kalupa
Plastična talina teče pod određenim pritiskom u šupljini kalupa, a očvrsnuti plastični dijelovi se odvajaju od kalupa, uzrokujući trenje i habanje na formiranoj površini kalupa. Osnovni uzrok habanja i kvara plastičnog kalupa je trenje između kalupa i materijala. Međutim, specifičan 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 toplinska obrada koji se koriste u plastičnim kalupima nerazumni, površinska tvrdoća šupljine plastičnog kalupa je niska i otpornost na habanje je loša, što se manifestira kao: veličina površine šupljine je izvan tolerancije zbog habanja i deformacije ; Vrijednost hrapavosti se povećava zbog hrapavosti, a kvaliteta površine se pogoršava. Naročito kada se čvrsti materijali koriste za ulazak u šupljinu kalupa, to će pogoršati trošenje površine šupljine. Osim toga, tokom obrade plastike, komponente kao što su hlor i fluor se zagrijavaju kako bi se razložile u korozivne plinove HC1 i HF, uzrokujući koroziju i habanje na površini šupljine plastičnog kalupa, što dovodi do kvara. Ako istovremeno sa habanjem postoji oštećenje od habanja, koje oštećuje oplatu ili druge zaštitne slojeve na površini šupljine kalupa, to će potaknuti proces korozije. Unakrsno djelovanje dvije vrste oštećenja ubrzava koroziju i habanje.
2) Otkazivanje plastične deformacije
Pritisak i toplina na površini šupljine plastičnog modela mogu uzrokovati kvar plastične deformacije, posebno kada mali kalupi rade na opremi velike tonaže, što je vjerojatnije da će uzrokovati preopterećenje plastične deformacije. Materijali koji se koriste u plastičnim kalupima imaju nedovoljnu čvrstoću i žilavost, što rezultira niskom otpornošću na deformacije; Drugi razlog za neuspjeh plastične deformacije je uglavnom zbog tankog sloja stvrdnjavanja na površini šupljine kalupa, nedovoljne otpornosti na deformaciju ili omekšavanja fazne transformacije koje se javlja kada je radna temperatura viša od temperature kaljenja, što rezultira ranim kvarom kalupa.
3) Fraktura
Glavni razlog loma je strukturno naprezanje i termičko naprezanje uzrokovano strukturnom i temperaturnom razlikom, odnosno strukturno naprezanje nastalo u kalupu zbog nedovoljnog temperiranja, koje na radnoj temperaturi pretvara preostali austenit u martenzit, uzrokujući lokalno proširenje volumena.
Radni uslovi plastičnih kalupa se razlikuju od onih kod kalupa za hladno štancanje. Generalno, moraju raditi na 150 stepeni -200 stepeni, a osim što su podvrgnuti određenom pritisku, moraju izdržati i uticaj temperature. Isti kalup može imati više oblika kvara, pa čak i na istom kalupu može doći do višestrukih oštećenja. Iz oblika loma 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. Stoga, čelik koji se koristi za plastične kalupe treba da ispunjava sljedeće zahtjeve:
1) Performanse otpornosti na toplinu
Pojavom mašina za formiranje velike brzine, brzina rada plastičnih proizvoda se ubrzala. Zbog temperature oblikovanja u rasponu od 200 do 350 stepeni, ako je plastična fluidnost loša i brzina oblikovanja velika, to će uzrokovati da temperatura površine kalupa premaši 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) Adekvatna otpornost na habanje
Sa proširenjem upotrebe plastičnih proizvoda, često je potrebno dodati anorganske materijale kao što su staklena vlakna kako bi se povećala plastičnost. Zbog dodavanja aditiva, fluidnost plastike je znatno smanjena, što dovodi do habanja kalupa. Stoga je potrebna dobra otpornost na habanje.
3) Odlične performanse rezanja
Osim strojne obrade s električnim pražnjenjem, većini plastičnih kalupa za oblikovanje također je potrebno rezanje i popravak montera. Kako bi se produžio vijek trajanja reznih alata, radno očvršćavanje je svedeno na minimum tokom procesa rezanja. Kako bi se izbjegla deformacija kalupa i utjecalo na točnost, nadamo se da se zaostalo naprezanje tokom obrade može 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 je glatka, a formirana površina zahtijeva poliranje do površine ogledala, sa hrapavostom površine manjom od Ra0.4 μm. Kako bi se osigurao izgled plastičnih presovanih dijelova i olakšalo vađenje iz kalupa.
6) Performanse termičke obrade
U nesrećama s kvarom kalupa, nezgode uzrokovane toplinskom obradom su općenito 52,3 posto, zbog čega toplinska obrada igra važnu ulogu u cjelokupnom procesu proizvodnje kalupa. Kvaliteta tehnologije termičke obrade ima značajan utjecaj na kvalitetu kalupa. Općenito, termička obrada zahtijeva malu deformaciju, širok raspon temperature gašenja, nisku osjetljivost na pregrijavanje, a posebno visoku sposobnost kaljenja i kaljenja.
7) Otpornost na koroziju
Tokom procesa formiranja, korozivni gas se može osloboditi i razložiti na korozivne gasove, kao što su HC1, HF, itd., koji korodiraju kalup. Ponekad je kalup korodiran i oštećen na otvoru za protok zraka, pa je potrebno da čelik kalupa ima dobru otpornost na koroziju.
4. Nova vrsta čeličnog plastičnog kalupa
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, nedavno je razvijena serija novih kalupnih čelika.
1) Naugljenični plastični kalup za čelik
Naugljenični plastični čelik za kalupe se uglavnom koristi za plastične kalupe sa složenim šupljinama formiranim hladnim ekstruzijom. Ovaj tip čelika ima nizak sadržaj ugljika i često mu se dodaje element Cr. Istovremeno se dodaje odgovarajuća količina Ni, Mo i v kako bi se poboljšala sposobnost otvrdnjavanja i karburiziranja. Da bi se olakšalo oblikovanje hladnom ekstruzijom, ovaj tip čelika mora imati visoku plastičnost i nisku otpornost na deformaciju u žarenom stanju, sa tvrdoćom žarenja manjom ili jednakom 1 00HBS. 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 švedski 8416 i američki P2 i P4. 12CrNi3A i 12Cr2Ni4A čelik, kao i čelik 20Cr2Ni4A, obično se koriste u Kini, sa dobrom otpornošću na habanje, bez kolapsa ili površinskog ljuštenja i poboljšanim vijekom trajanja kalupa. Elementi cr, Ni, Mo i V u čeliku povećavaju tvrdoću i otpornost na habanje karburiziranog sloja, kao i čvrstoću i žilavost jezgre.
2) Prethodno kaljeni plastični čelik za kalupe
Ova vrsta čelika ima sadržaj ugljika od 0.3 posto -0.55 posto, a najčešće korišteni legirani elementi uključuju Cr, Ni, Mn, v, itd. Da bi se poboljšala njegova sposobnost rezanja, dodani su elementi kao što su s i ca. Nekoliko tipičnih plastičnih kalupa čelika Y55CrNiMn MoVS (SMI) razvijeno je kroz istraživanje, uvođenje i razvoj. To je kineski razvijeni čelični kalup za sečenje S-serije sa tvrdoćom pre hard isporuke od 35_ 40 HRC, sa dobrom obradivom, može se koristiti direktno bez termičke obrade nakon obrade. Dodavanje Ni Čvrstog rastvora za jačanje i povećanje žilavosti, 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 je maraging čelik sa niskim sadržajem kobalta, bez kobalta i nikla. MASI je tipičan maraging čelik. Nakon tretmana čvrstim rastvorom na 8150C, tvrdoća je 28-32HRC. Izvodi se mehanička obrada, a zatim odležavanje na 4800C da bi se dobila intermetalna jedinjenja kao što su Ni3Mo i Ni3Ti, što rezultira tvrdoćom od 48-52 HRC. Čelik ima veliku čvrstoću i žilavost, male promjene veličine tokom starenja i dobre performanse popravke zavarivanja, ali je skup i nije baš popularan u Kini.
4) Čelični kalup otporan na koroziju
Plastični proizvodi napravljeni od polivinil hlorida (PVC), ABS-a i smole otporne na vatru se raspadaju tokom procesa formiranja i proizvode korozivne gasove koji mogu korodirati kalup. Stoga se od plastičnog čelika za kalupe zahtijeva dobra otpornost na koroziju. Plastični čelici otporni na koroziju koji se obično koriste u inozemstvu uključuju martenzitni nehrđajući čelik i nehrđajući čelik koji se stvrdnjava putem padavina. Strane kompanije kao što su STSAX (4Crl3) i A SSAB-8407 iz ASSAB-a u Švedskoj.