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模具：如何为模具型腔选择合适的模具钢
目录：技术支持点击率：发布时间：2021-07-20 13:44:31
奥泰出售4140钢材等特殊钢材
对于型腔钢或合金的选择，有许多变量可以决定最佳选择。需要考虑的事情是您将要成型的材料、周期时间预期、零件标准、预期体积、工具成本和维护。这里的目标不是建议、推荐或偏好任何特定的钢或合金，而是提供一些您在选择时应考虑的指导。我不是世界各地使用的所有钢材类型的专家，所以会有一些没有提到——我只是根据我的个人经验写的。
维护是我在选钢过程中最关注的变量。大多数制造、维护和修理生产工具的工具制造商对他们喜欢和不喜欢工具钢的什么都有明确的意见。这些年来，我听到了很多不同的观点，但我试图通过考虑大局来保持开放的心态。因此，如果回报是更快的周期或更低的工具成本，有时我会愿意接受对工具的额外维护。但价格永远不应该是主要因素。正如我常说的，“它更便宜，但成本更高。”
每个选项都有利有弊，因此了解所有角度以了解长期成本与前期工具成本非常重要。如果您需要一种耐磨钢，那么您正在寻找一种硬化工具钢。这将增加您的前期工具成本，但从长远来看会降低您的维护成本。但这里有一个转折点：硬化钢的导热性较差，如果您不特别关注冷却工具的设计，这会影响冷却时间。如果您使用不会硬化的标准工具钢，您的成本会降低，但您的长期维护成本会更高。
您还可以应用涂层或表面处理来减少磨损，这仍然比硬化钢便宜，但如果工具损坏，您将面临风险。修复涂层和表面硬化需要大量的时间和金钱，尤其是对于有视觉要求的零件。但是热导率将比硬化工具钢高 10-15%。然后还有具有更高热导率的铝和合金选项，可以在周期时间内获得巨大的回报。再次 - 每个选项的优点和缺点。
你在塑造什么？
我首先考虑的是正在成型的材料。对于磨料、玻璃填充材料，我的重点将放在解决磨损和侵蚀问题上，除非预期体积非常低。但是对于最常见的玻璃填充材料，冷却比其他材料更重要，而解决磨损问题的最佳钢材具有较低的热导率。硬质合金刀片是个例外；它们具有出色的耐磨性和良好的导热性，但需要考虑更换这些的成本和交货时间。
对于PVC等腐蚀性材料，不锈钢是常见的选择。使用更便宜的选择将需要关键的程序来防止腐蚀。对于表面光洁度要求非常高的零件，应考虑使用具有透镜级规格的工具钢。对于不含玻璃纤维等磨料或腐蚀性成分的成型材料，P-20 钢是最常见的选择。但是对于用于大批量生产的较小工具，硬化工具钢始终是延长工具寿命并减少维护的不错选择。另一方面，铝可以成为小批量工具的绝佳选择，以减少循环时间。但从维护的角度来看，铝不是我的朋友。
铝及导电合金
几年前，有很多关于铝及其对模具制造成本和周期时间的积极影响的讨论和研究，这两者都很重要。但是，如果不考虑所有方面，总会有负面影响可以抵消正面影响。更重要的是，铝有很多版本，每个版本的韧性和导热性都有很大不同，所以永远不要认为“铝就是铝”。做你的研究。
铝通常用于原型工具以降低成本，然后用更坚固的钢制造生产工具。请记住，成型结果不会相同，在某些情况下可能会有显着差异，具体取决于零件的几何形状和尺寸。主要原因是冷却因素，因为铝具有更大的导热性。我不建议在具有视觉规格的大批量零件或具有许多升降器和滑块的工具上使用铝。铝非常柔软，需要在设计中格外注意以确保其足够坚固，并在压机中格外小心以减少型腔损坏。
MoldMax、Moldstar 或 Ampco 等合金由于具有出色的导热性，因此会对循环时间产生很大影响。它们还具有不同的硬度以适应被模制的材料。但是随着这些合金的硬度等级上升，它们的热导率会降低。这些材料比铝坚固得多，但也很昂贵。当用于模制玻璃填充材料时，这些合金应进行涂层以防止腐蚀，这是额外的成本（以及额外的维护）。当腔体细节太小或太复杂而无法添加水线时，我通常会使用这些材料。但我总是选择锻造而不是铸造合金来制作腔体细节，因为它们具有更大的弹性并且不会那么容易破裂或断裂。铸造版本更适合磨损表面或部件。
最常见的中端工具钢是 P-20 或类似材料，其 RC 硬度为 28-30。这种钢还提供高硬度版本 (38-40 RC)，并在需要高表面光洁度要求时采用镜片级。在大多数情况下，在使用不含研磨添加剂的塑料时，P-20 是首选，但正如我之前提到的，除非用于非常低量的使用，否则您需要通过涂层或表面硬化来保护钢免受侵蚀。这有我非常熟悉的缺点。
对于公差非常严格和大批量的零件，S-7 是一种常见的选择。它是一种非常耐用、抗冲击的工具钢，可硬化至 56 RC。这种钢在热处理过程中也更加稳定，收缩或膨胀小于 H-13 或不锈钢。
在大多数情况下，腔被硬化到 50-52 RC。S-7 也可用于滑梯或升降机，并硬化至 54-56 RC。它们具有出色的耐磨性，可在 50-52 RC 下对抗 S-7 型腔。我见过像这样设置的工具整周每天都在使用复杂的升降机运行，而且从来没有出现磨损或磨损的问题。
当您在 RC 标尺上移动更高时，需要 10 点 RC 点差用于组件和腔体的老派规则不是事实。另一方面，在低端运行 10 个点差几乎可以保证产生磨损问题。在 28-30 RC 下运行 P-20 型腔并在 40 RC 下运行组件时，我无法计算我不得不处理磨损工具多少次。最常见的错误是以 40 RC 订购预硬化的 H-13 升降机，并认为它们很好用。错误的。您需要做的就是在合身和计时后对它们进行氮化，然后就可以磨损了。
不锈钢通常不仅用于 PVC，还用于医疗工具以提供高度抛光的腔体。不锈钢硬度的高端为 50-52 RC。
H-13 通常是工具钢的首选，以解决运行磨蚀性材料时的磨损问题。在大多数情况下，腔不会在 50 RC 以上硬化以减少应力裂纹的可能性。典型范围是 44-48 RC。我有一个带有 H-13 刀片的工具，可以使用 33% 玻璃填充尼龙运行 100 万次循环，没有任何磨损问题。但除非您在工具设计中非常仔细地考虑，否则我不会推荐这样做。
对于任何将要硬化的工具钢，您都需要关注一些非常重要的问题。我相当有信心任何读过这篇文章的业内人士都看到过破裂的空腔或已经脱落的细节。通常有两个因素会导致这个问题：RC 硬度处于高端，设计中的钢结构不良；或者，更常见的是，工具中有锋利的边缘。这就是为什么我总是试图确保所有用于滑轨和升降器的口袋在腔细节中没有尖锐的内角。大多数 CAD 模型不会在所有边上都有半径。因此，当您切割或 EDM 加工细节时，请考虑到这一点，并尽可能在所有内角上留出半径。
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（以上内容来源于网络）
对于型腔钢或合金的选择，有许多变量可以决定最佳选择。需要考虑的事情是您将要成型的材料、周期时间预期、零件标准、预期体积、工具成本和维护。这里的目标不是建议、推荐或偏好任何特定的钢或合金，而是提供一些您在选择时应考虑的指导。我不是世界各地使用的所有钢材类型的专家，所以会有一些没有提到——我只是根据我的个人经验写的。
维护是我在选钢过程中最关注的变量。大多数制造、维护和修理生产工具的工具制造商对他们喜欢和不喜欢工具钢的什么都有明确的意见。这些年来，我听到了很多不同的观点，但我试图通过考虑大局来保持开放的心态。因此，如果回报是更快的周期或更低的工具成本，有时我会愿意接受对工具的额外维护。但价格永远不应该是主要因素。正如我常说的，“它更便宜，但成本更高。”
每个选项都有利有弊，因此了解所有角度以了解长期成本与前期工具成本非常重要。如果您需要一种耐磨钢，那么您正在寻找一种硬化工具钢。这将增加您的前期工具成本，但从长远来看会降低您的维护成本。但这里有一个转折点：硬化钢的导热性较差，如果您不特别关注冷却工具的设计，这会影响冷却时间。如果您使用不会硬化的标准工具钢，您的成本会降低，但您的长期维护成本会更高。
您还可以应用涂层或表面处理来减少磨损，这仍然比硬化钢便宜，但如果工具损坏，您将面临风险。修复涂层和表面硬化需要大量的时间和金钱，尤其是对于有视觉要求的零件。但是热导率将比硬化工具钢高 10-15%。然后还有具有更高热导率的铝和合金选项，可以在周期时间内获得巨大的回报。再次 - 每个选项的优点和缺点。
你在塑造什么？
我首先考虑的是正在成型的材料。对于磨料、玻璃填充材料，我的重点将放在解决磨损和侵蚀问题上，除非预期体积非常低。但是对于最常见的玻璃填充材料，冷却比其他材料更重要，而解决磨损问题的最佳钢材具有较低的热导率。硬质合金刀片是个例外；它们具有出色的耐磨性和良好的导热性，但需要考虑更换这些的成本和交货时间。
对于PVC等腐蚀性材料，不锈钢是常见的选择。使用更便宜的选择将需要关键的程序来防止腐蚀。对于表面光洁度要求非常高的零件，应考虑使用具有透镜级规格的工具钢。对于不含玻璃纤维等磨料或腐蚀性成分的成型材料，P-20 钢是最常见的选择。但是对于用于大批量生产的较小工具，硬化工具钢始终是延长工具寿命并减少维护的不错选择。另一方面，铝可以成为小批量工具的绝佳选择，以减少循环时间。但从维护的角度来看，铝不是我的朋友。
铝及导电合金
几年前，有很多关于铝及其对模具制造成本和周期时间的积极影响的讨论和研究，这两者都很重要。但是，如果不考虑所有方面，总会有负面影响可以抵消正面影响。更重要的是，铝有很多版本，每个版本的韧性和导热性都有很大不同，所以永远不要认为“铝就是铝”。做你的研究。
铝通常用于原型工具以降低成本，然后用更坚固的钢制造生产工具。请记住，成型结果不会相同，在某些情况下可能会有显着差异，具体取决于零件的几何形状和尺寸。主要原因是冷却因素，因为铝具有更大的导热性。我不建议在具有视觉规格的大批量零件或具有许多升降器和滑块的工具上使用铝。铝非常柔软，需要在设计中格外注意以确保其足够坚固，并在压机中格外小心以减少型腔损坏。
MoldMax、Moldstar 或 Ampco 等合金由于具有出色的导热性，因此会对循环时间产生很大影响。它们还具有不同的硬度以适应被模制的材料。但是随着这些合金的硬度等级上升，它们的热导率会降低。这些材料比铝坚固得多，但也很昂贵。当用于模制玻璃填充材料时，这些合金应进行涂层以防止腐蚀，这是额外的成本（以及额外的维护）。当腔体细节太小或太复杂而无法添加水线时，我通常会使用这些材料。但我总是选择锻造而不是铸造合金来制作腔体细节，因为它们具有更大的弹性并且不会那么容易破裂或断裂。铸造版本更适合磨损表面或部件。
最常见的中端工具钢是 P-20 或类似材料，其 RC 硬度为 28-30。这种钢还提供高硬度版本 (38-40 RC)，并在需要高表面光洁度要求时采用镜片级。在大多数情况下，在使用不含研磨添加剂的塑料时，P-20 是首选，但正如我之前提到的，除非用于非常低量的使用，否则您需要通过涂层或表面硬化来保护钢免受侵蚀。这有我非常熟悉的缺点。
对于公差非常严格和大批量的零件，S-7 是一种常见的选择。它是一种非常耐用、抗冲击的工具钢，可硬化至 56 RC。这种钢在热处理过程中也更加稳定，收缩或膨胀小于 H-13 或不锈钢。
在大多数情况下，腔被硬化到 50-52 RC。S-7 也可用于滑梯或升降机，并硬化至 54-56 RC。它们具有出色的耐磨性，可在 50-52 RC 下对抗 S-7 型腔。我见过像这样设置的工具整周每天都在使用复杂的升降机运行，而且从来没有出现磨损或磨损的问题。
当您在 RC 标尺上移动更高时，需要 10 点 RC 点差用于组件和腔体的老派规则不是事实。另一方面，在低端运行 10 个点差几乎可以保证产生磨损问题。在 28-30 RC 下运行 P-20 型腔并在 40 RC 下运行组件时，我无法计算我不得不处理磨损工具多少次。最常见的错误是以 40 RC 订购预硬化的 H-13 升降机，并认为它们很好用。错误的。您需要做的就是在合身和计时后对它们进行氮化，然后就可以磨损了。
不锈钢通常不仅用于 PVC，还用于医疗工具以提供高度抛光的腔体。不锈钢硬度的高端为 50-52 RC。
H-13 通常是工具钢的首选，以解决运行磨蚀性材料时的磨损问题。在大多数情况下，腔不会在 50 RC 以上硬化以减少应力裂纹的可能性。典型范围是 44-48 RC。我有一个带有 H-13 刀片的工具，可以使用 33% 玻璃填充尼龙运行 100 万次循环，没有任何磨损问题。但除非您在工具设计中非常仔细地考虑，否则我不会推荐这样做。
对于任何将要硬化的工具钢，您都需要关注一些非常重要的问题。我相当有信心任何读过这篇文章的业内人士都看到过破裂的空腔或已经脱落的细节。通常有两个因素会导致这个问题：RC 硬度处于高端，设计中的钢结构不良；或者，更常见的是，工具中有锋利的边缘。这就是为什么我总是试图确保所有用于滑轨和升降器的口袋在腔细节中没有尖锐的内角。大多数 CAD 模型不会在所有边上都有半径。因此，当您切割或 EDM 加工细节时，请考虑到这一点，并尽可能在所有内角上留出半径。
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