Materiaalkeuze voor kunststof mallen

1. Arbeidsomstandigheden van kunststof mallen
Door de ontwikkeling van de kunststoffen- en kunststofvormindustrie worden de kwaliteitseisen voor kunststof matrijzen steeds hoger. Daarom zijn het faalprobleem en de beïnvloedende factoren van kunststof matrijzen een belangrijk onderzoeksonderwerp geworden. De belangrijkste werkende delen van plastic mallen zijn gegoten onderdelen, zoals convexe mallen, concave mallen, enz. Ze vormen de holte van plastic mallen om verschillende oppervlakken van plastic onderdelen te vormen en direct in contact te komen met plastic, bestand tegen druk, temperatuur, wrijving en corrosie .
2. Analyse van faaloorzaken van kunststof matrijsmaterialen
Het algemene productieproces van matrijzen omvat matrijsontwerp, materiaalkeuze, warmtebehandeling, mechanische verwerking, foutopsporing en installatie. Volgens het onderzoek zijn de materialen en de warmtebehandeling die in mallen worden gebruikt de belangrijkste factoren die de levensduur ervan beïnvloeden. Vanuit het perspectief van Total Quality Management kunnen de factoren die de levensduur van matrijzen beïnvloeden niet worden gemeten als de som van polynomen, maar eerder als het product van meerdere factoren. Daarom is de kwaliteit van de matrijsmaterialen en de warmtebehandeling bijzonder belangrijk gedurende het gehele matrijsproductieproces.
Van het veel voorkomende fenomeen van de analyse van matrijsfouten kunnen kunststof matrijzen tijdens gebruik te maken krijgen met slijtage, lokale vervormingsfouten en breukfouten. De belangrijke faalwijzen van kunststof mallen kunnen worden onderverdeeld in slijtagefalen, lokale plastische vervormingsfalen en breukfalen.
3. Met de snelle ontwikkeling van de productie-industrie zijn plastic mallen onmisbare hulpmiddelen bij de verwerking van plastic gietstukken, en hun aandeel in de totale matrijzenproductie neemt jaar na jaar toe. Met de ontwikkeling en voortdurende productie van hoogwaardige kunststoffen nemen de soorten kunststofproducten toe en neemt hun gebruik toe. Producten ontwikkelen zich in de richting van precisie, grootschalige en complexiteit. De ontwikkeling van de snelle productie van matrijzen heeft geleid tot steeds complexere arbeidsomstandigheden voor matrijzen.
1) Slijtage en corrosie op het oppervlak van de vormholte
Kunststofsmelt stroomt onder een bepaalde druk in de matrijsholte en de gestolde kunststofdelen komen uit de matrijs, waardoor wrijving en slijtage op het vormoppervlak van de matrijs ontstaat. De fundamentele reden voor de slijtage en het falen van kunststof mallen is de wrijving tussen de mal en het materiaal. Maar de specifieke vorm en het slijtageproces houden verband met vele factoren, zoals de druk, temperatuur, materiaalvervormingssnelheid en smeringsconditie van de matrijs tijdens bedrijf. Wanneer de materialen en warmtebehandeling die in plastic mallen worden gebruikt onredelijk zijn, is de oppervlaktehardheid van de malholte laag en is de slijtvastheid slecht. Dit manifesteert zich als: maatafwijkingen veroorzaakt door slijtage en vervorming van het matrijsholteoppervlak; Door pluizen neemt de ruwheidswaarde toe en gaat de oppervlaktekwaliteit achteruit. Vooral wanneer vaste materialen worden gebruikt om de vormholte binnen te dringen, zal dit de slijtage van het holteoppervlak verergeren. Bovendien bevat de kunststofverwerking chloor, fluor en andere componenten die bij verhitting uiteenvallen in de corrosieve gassen HC1 en HF, waardoor corrosie en slijtage aan het oppervlak van de kunststof matrijsholte ontstaat, wat tot defecten leidt. Als er tegelijkertijd sprake is van slijtageschade, waardoor schade aan de coating of andere beschermende lagen op het oppervlak van de matrijsholte ontstaat, zal dit het corrosieproces bevorderen. De interactie van twee soorten schade versnelt corrosie en slijtage.
2) Mislukking door plastische vervorming
Het oppervlak van de plastic malholte onder druk en hitte kan plastische vervorming en falen veroorzaken, vooral wanneer kleine mallen werken op apparatuur met een groot tonnage, zijn ze gevoeliger voor overbelasting van plastische vervorming. De materialen die in plastic mallen worden gebruikt, hebben onvoldoende sterkte en taaiheid en een lage weerstand tegen vervorming; Een andere reden voor het mislukken van plastische vervorming is dat de verhardingslaag op het oppervlak van de vormholte te dun is, de vervormingsweerstand onvoldoende is of de werktemperatuur hoger is dan de ontlaattemperatuur, wat resulteert in verzachting van de fasetransformatie en vroegtijdig falen van de mal. .
3) Breuk
De belangrijkste oorzaak van breuk is structurele spanning, thermische spanning of onvoldoende tempering als gevolg van structuur- en temperatuurverschillen. Bij de bedrijfstemperatuur verandert het resterende austeniet in martensiet, waardoor lokale volume-expansie en weefselspanning in de mal ontstaat.
De werkomstandigheden van plastic mallen zijn anders dan die van koudstansmatrijzen, waarbij doorgaans werking bij 150 graden -200 graden vereist is. Naast dat ze aan een bepaalde druk worden blootgesteld, moeten ze ook bestand zijn tegen temperatuureffecten. Dezelfde matrijs kan meerdere faalwijzen hebben, en zelfs op dezelfde matrijs kunnen meerdere beschadigingen optreden. Uit de faalwijzen van kunststof matrijzen blijkt dat een redelijke selectie van kunststof matrijsmaterialen en warmtebehandeling erg belangrijk zijn, omdat ze de levensduur van de matrijs rechtstreeks beïnvloeden. Het staal dat voor plastic mallen wordt gebruikt, moet dus aan de volgende eisen voldoen:
1) Hittebestendigheidsprestaties
Met de opkomst van hogesnelheidsgietmachines is de bedrijfssnelheid van kunststofproducten toegenomen. Omdat de giettemperatuur tussen 200-350 graden ligt, zal de oppervlaktetemperatuur van het gegoten deel van de mal in zeer korte tijd de 400 graden overschrijden als de kunststof een slechte vloeibaarheid heeft en de gietsnelheid hoog is. Om de nauwkeurigheid en minimale vervorming van de matrijs tijdens gebruik te garanderen, moet het matrijsstaal een hoge hittebestendigheid hebben.
2) Voldoende slijtvastheid
Met de uitbreiding van het gebruik van kunststofproducten worden vaak anorganische materialen zoals glasvezel aan kunststoffen toegevoegd om de plasticiteit ervan te vergroten. Door de toevoeging van additieven wordt de vloeibaarheid van kunststoffen sterk verminderd, wat leidt tot matrijsslijtage. Daarom is een goede slijtvastheid vereist.
3) Uitstekende bewerkbaarheid
De meeste kunststofvormmatrijzen vereisen naast machinale bewerking door elektrische ontlading ook bepaalde snij- en fitterreparaties. Om de levensduur van snijgereedschappen te verlengen, is er minder harding tijdens het snijproces. Om te voorkomen dat malvervorming de nauwkeurigheid beïnvloedt, hopen we dat restspanningen tijdens de verwerking tot een minimum kunnen worden beperkt.
4) Goede thermische stabiliteit
De vorm van kunststof spuitgietonderdelen is vaak complex en moeilijk te verwerken na het afschrikken, daarom moeten zoveel mogelijk materialen met een goede thermische stabiliteit worden gekozen.
5) Spiegelverwerkingsprestaties
Het oppervlak van de vormholte is glad en het vormoppervlak moet worden gepolijst tot een spiegeloppervlak met een oppervlakteruwheid van minder dan Ra0.4 μm om het uiterlijk van de plastic persdelen te garanderen en het vergemakkelijken ontvormen.
6) Warmtebehandelingsprestaties
Bij ongevallen met matrijsfouten bedraagt ​​het aandeel ongevallen veroorzaakt door warmtebehandeling doorgaans 52,3%, waardoor warmtebehandeling een belangrijk onderdeel is van het gehele fabricageproces van matrijzen. De kwaliteit van het warmtebehandelingsproces heeft een aanzienlijke invloed op de kwaliteit van de matrijs. Over het algemeen is het vereist dat de vervorming door de warmtebehandeling klein is, dat het afschriktemperatuurbereik breed is en dat de gevoeligheid voor oververhitting laag is, vooral bij een hoge afschrikhardheid en hardbaarheid.
7) Corrosiebestendigheid
Tijdens het vormingsproces kunnen corrosieve gassen zoals HC1 en HF vrijkomen en thermisch worden ontleed om corrosieve gassen te produceren die de mal aantasten. Soms kan de mal roesten en beschadigd raken bij het luchtstroomkanaal, dus het is vereist dat het malstaal een goede corrosieweerstand heeft.
4. Nieuw kunststof vormstaal
Over het algemeen worden plastic mallen gemaakt van genormaliseerd 45-staal of 40Cr-staal door middel van blussen en temperen. Kunststof mallen met hoge hardheidseisen zijn gemaakt van staal zoals CrWMn of Crl2MoV. Voor kunststof mallen met hoge werktemperaturen kan worden gekozen voor heet werkvormstaal met een hoge taaiheid. Om te voldoen aan de hogere eisen aan maatnauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit van kunststof vormholtes, is onlangs een reeks nieuwe vormstaalsoorten ontwikkeld.
1) Verkoold kunststof vormstaal
Verkoold kunststofvormstaal wordt voornamelijk gebruikt voor het koud extruderen van complexe kunststofvormen met holtes. Dit type staal heeft een laag koolstofgehalte en wordt vaak toegevoegd met het element Cr, terwijl de juiste hoeveelheden Ni, Mo en V worden toegevoegd om de hardbaarheid en het carboneervermogen te verbeteren. Om koud extrusievormen te vergemakkelijken, moet dit type staal een hoge plasticiteit en een lage vervormingsweerstand hebben in de gegloeide toestand, met een gegloeide hardheid van minder dan of gelijk aan 100HBS. Na koude extrusievorming wordt een carboneer- en afschrik-temperbehandeling uitgevoerd en kan de oppervlaktehardheid 58-62HRC bereiken. Er zijn in het buitenland gespecialiseerde staalsoorten voor dit type staal, zoals 8416 uit Zweden, P2 en P4 uit de Verenigde Staten, enz. 12CrNi3A- en 12Cr2Ni4A-staal, evenals 20Cr2Ni4A, worden in eigen land vaak gebruikt. Ze hebben een goede slijtvastheid, bezwijken niet en laten geen afbladdering van het oppervlak zien, en verbeteren de levensduur van mallen. De elementen Cr, Ni, Mo en V in staal verhogen de hardheid en slijtvastheid van de gecarboneerde laag, evenals de sterkte en taaiheid van de kern.
2) Voorgehard kunststof gietstaal
Het koolstofgehalte van dit type staal is 0,3% - O,55%, en veelgebruikte legeringselementen zijn onder meer Cr, Ni, Mn, V, enz. Om de bewerkbaarheid ervan te verbeteren, zijn elementen zoals s en ca zijn toegevoegd. Er werden verschillende typische kunststofvormstaalsoorten, Y55CrNiMn MoVS (SMI), ontwikkeld en geïntroduceerd. SMI is een in China vervaardigd gemakkelijk snijdend kunststofvormstaal uit de S-serie, gekenmerkt door een voorgeharde leveringshardheid van 35-40 HRC, goede snijverwerkbaarheid en geen warmtebehandeling na verwerking, dat direct kan worden gebruikt. Het toevoegen van een vaste Ni-oplossing voor het versterken en vergroten van de taaiheid, en het toevoegen van Mn en S om een ​​vrijsnijdende fase MnS te vormen; Door Cr, Mo en V toe te voegen om de hardbaarheid van het staal te vergroten, is 8Cr2S-staal voldoende voor eenvoudig snijden van precisievormstaal.
3) Tijdhardend kunststofvormstaal
MASI is ontwikkeld met een laag kobalt-, kobaltvrij en nikkelarm martensitisch verouderingsstaal en is een typisch martensitisch verouderingsstaal. Na behandeling met een 8150C-oplossing is de hardheid 28-32HRC. Na mechanische verwerking en veroudering bij 480°C worden tijdens veroudering intermetallische verbindingen zoals Ni3Mo en Ni3Ti afgebroken, wat resulteert in een hardheid van 48-52 HRC. Staal heeft een hoge sterkte en taaiheid, kleine veranderingen in afmetingen tijdens veroudering en goede lasprestaties, maar het is duur en niet erg populair in China.
4) Corrosiebestendig kunststof gietstaal
Kunststofproducten gemaakt van polyvinylchloride (PVC) en ABS met brandwerende hars als grondstof, ontleden en produceren tijdens het vormingsproces corrosieve gassen, die de mal kunnen aantasten. Daarom is het vereist dat kunststof gietstaal een goede corrosieweerstand heeft. Er zijn in het buitenland twee soorten corrosiebestendig vormstaal: martensitisch roestvast staal en precipitatiehardend roestvast staal. Er zijn buitenlandse bedrijven zoals STVAX (4Crl3) en A SSAB-8407 van ASSAB in Zweden.