模具材料选用标准 成型零部件材料选用.1 成型零部件指与塑料直接接触而成型制品的模具零部件,如型腔、型芯、滑块、镶件、斜顶、侧抽等 .2 成型零部件的材质直接关系到模具的质量、寿命,决定着所成型塑料制品的外观及内在质量,必须十分 慎重,一般要在合同规定及客户要求的基础上,根据制品和模具的要求及特点选用3 成型零部件材料的选用原则是:根据所成型塑料的种类、制品的形状、尺寸精度、制品的外观质量及使 用要求、生产批量大小等,兼顾材料的切削、抛光、焊接、蚀纹、变形、耐磨等各项性能,同时考虑经济 性以及模具的制造条件和加工方法,以选用不同类型的钢材4 对于成型透明塑料制品的模具,其型腔和型芯均需选用高镜面抛光性能的高档进口钢材,如 718(P20+Ni 类)、NAK80 (P21类)、S136 (420类)、H13类钢等,其中718、NAK80为预硬状态,不需再进行热处 理;S136及H13类钢均为退火状态,硬度一般为HB160-200,粗加工后需进行真空淬火及回火处理,S136 的硬度一般为HRC40-50, H13类钢的硬度一般为HRC45-55 (可根据具体牌号确定)5 对于制品外观质量要求高,长寿命、大批量生产的模具,其成型零部件材料选择如下:a) 型腔需选用高镜面抛光性能的高档进口钢材,如718 (P20+Ni类)、NAK80(P21类)等,均为预硬状 态,不需再进行热处理。
b) 型芯可选用中低档进口 P20或P20+Ni类钢材,如618、738、2738、638、318等,均为预硬状态;对 生产批量不大的模具,也可选用国产塑料模具钢或S50C、S55C等进口优质碳素钢6 对于制品外观质量要求一般的模具,其成型零部件材料选择如下:a) 小型、精密模具型腔和型芯均选用中档进口 P20或P20+Ni类钢材b) 大中型模具,所成型塑料对钢材无特殊要求,型腔可选用中低档进口P20或P20+Ni类钢材;型芯可选 用低档进口 P20类钢材或进口优质碳素钢S50C、S55C等,也可选用国产塑料模具钢c) 对于蚀皮纹的型腔,当蚀梨地纹时应争取避免选用P20+Ni类的2738(738)牌号7 对无外观质量要求的内部结构件,成型材料对钢材亦无特殊要求的模具,其成型零部件材料选择如下:a) 对于大中型模具,型腔可选用低档的进口 P20或P20+Ni类钢材,也可选用进口优质碳素钢S55C、S50C 或国产P20或P20+Ni类塑料模具钢;型芯可选用进口或国产优质碳素钢b) 对于小型模具,若产量较高,结构较复杂,型腔可选用低档的进口P20或P20+Ni类钢材,也可选用国 产 P20 或 P20+Ni 类塑料模具钢;型芯可选用国产塑料模具钢。
c) 对于结构较简单,产量不高的小型模具,型腔型芯均可选用国产塑料模具钢或优质碳素钢8 对于成型含氟、氯等有腐蚀性的塑料和各类添加阻燃剂塑料的模具,若制品要求较高,可选用进口的耐 蚀钢,要求一般的可选用国产的耐蚀钢9 对于成型对钢材有较强摩擦、冲击性塑料的模具,例如用来注射尼龙+玻璃纤维料的模具,需选用具有 高耐磨、高抗热拉强度及高韧性等优点的进口或国产H13类钢材10 成型镶件一般与所镶入的零件选用相同材料对于模具较难冷却的部分或要求冷却效果较高的部分, 镶件材料应选用铍青铜或合金铝11 对于模具中参与成型的活动部件材料选择原则如下:a) 透明件应选用抛光性好的高档进口钢材,如718、NAK80等b) 非透明件,一般应选用硬度和强度较高的中档进口钢材,如618、 738、 2738、 638、 318等,表面进行 氮化处理,氮化层深度为0.15-0.2mm,硬度为HV700-900c) 若模具要求较低,也可选用低档进口钢材或国产钢材,氮化处理硬度一般为HV600-800非成型零部件材料选用.1模架材料参照模架标准,模板一般选用进口 S50C或国产SM45,要求HB160-200,硬度均匀,且内应力 小,不易变形。
导柱材料采用GCr15或SUJ2,硬度为HRC56-62导套、推板导柱、推板导套及复位杆材 料可采用GCr15或SUJ2,硬度为HRC56-62;也可采用T8A、T10A,硬度为HRC52-562模具中的一般结构用件,如顶出定位圈、立柱、顶出限位块、限位拉杆、锁模块等,对硬度和耐磨性无 特别要求,可选用国产SM45钢,正火状态,硬度HB160-200,不需再进行热处理3模具中的浇口套、楔紧块、耐磨块、滑块压板等对硬度、强度、耐磨性要求较高的零件,应选用碳素工 具钢或优质碳素工具钢,如T8A、T10A等此类钢使用时均需进行淬火处理,以提高其硬度和耐磨性, 具体硬度值参照附表5厂家、牌号类别档 次供货商厂家、牌号类别档 次供货商6181中明利NAK553中明利、龙记瑞典7182高明利、龙记NAK803高明利、龙记ASSABS136/S136H4高明利、龙记PDS-51明利84075高明利、龙记PX4184025明利日本PX51中GS-3121+ S低德胜PX881龙记GS-3181低德胜DAIDOPXZ0低GS-7382中德胜、龙记S-STAR4优 质 德 国 特 殊 钢 材GS-7112高德胜G-STAR4P20M1低德胜PAK904龙记GS-3164德胜DH2F5GS-083/083H4德胜GSW-23111GS-344EFS5德胜PM-3111昌兴隆GS-6381中龙记GSW-27382GS-23111中龙记德国PM-7382昌兴隆GS-23121+ S低龙记德威GSW-23164GS-23164龙记PM-3164昌兴隆GS-2083/2083H4龙记GSW-23445GS-23445龙记23221利昌23111中明利23281利昌德国3181低明利23782利昌2316/2316H4明利德国27382利昌EDEL23445明利多来特2083 、2083ESR4利昌法国USINCLC 273822316 、2316ESR4利昌ORCLC 2316H423445利昌法国SP3001M2021昌兴隆、利昌CLI7382中明利奥地利M2382昌兴隆、利昌HP-1A0低M3004昌兴隆、利昌HP-4A1低百禄M310/310H4昌兴隆、利昌韩国HP-4MA1中W3025HAM-103高加拿大CSM-21明利重工业HEMS-1A4SOREL(株)STD-615日本三 菱MUP1中龙记HDS-15S45C、 S50C、 S55C0低昌兴隆、明利注:类别对应为1-P20类,2-P20+Ni类,3-P21类,4-420类耐蚀钢,5-H13类,0-碳素钢。
附表2 塑料模具成型零件常用国外材料及性能(一)材料类别(美国AISI)生产厂家及材料牌号出厂状态及 参考硬度说 明P20类预硬塑 料模具瑞典ASSAB*618预硬HB280-320具有良好的抛光和切削加工性能,广泛应用于热塑性塑 料的注射模(一般用于中小型模具,可焊性一般)日本DAIDOPDS-5预硬HB280-310具有良好的抛光和切削性能,用于长期生产塑料模具PX88预硬HB290-330具有良好抛光性能,焊接性能大幅度改善,用于长期生 产通用塑料模具钢PX4 *PX5预硬HRC30-33用于大型镜面模具,如汽车尾灯、前挡板以及摄象机、 家用电器壳体等PX5焊接性能、蚀纹性能较好,但 易出加工砂眼,氮化性能一般(高光时)参考成分(%):C:0.28-0.40Si:0.20-0.80Mn:0.60-1.00日本二菱MUP预硬HB270-320硬度均匀,耐磨性好,加工性能良好,适合电加工德国EDEL318预硬HRC29-34用于大型塑料模具*2311预硬HB290-330HRC30-35用于大型优质长期生产塑料模具,适合制造电视机壳、 冰柜、洗衣机、水桶等模具Cr:1.40-2.00顾德国特赴香港龙记(LKM)GS-638预硬HB270-300加工性能良好,适用于高要求大型模架及型芯零件Mo:0.30-0.55GS-2311预硬HB280-325用于长期生产优质塑料模具,GS-2312预硬HB280-325P20+S型,极易切削,适宜大批量快速加工,适用于一 般要求塑料模具及型芯零件对应我国钢号:东莞 德胜GS-318预硬HRC28-33预硬优质塑料模具钢P20M预硬HRC30-35经济型预硬塑料模具钢,适用于塑料试验模具及一般玩 具模具,可氮化提咼耐磨性3Cr2Mo德国GSW-2311预硬HRC31-34电蚀加工性能好,用于大中型镜面塑料模具德威PM-311预硬HRC31-34电蚀加工性能好,用于一般要求的大小塑料模具德国2322预硬HRC32-35适合一般要求的大小模具多来特2328预硬HRC32-35适合一般要求模具、高要求大型模架及型芯零件 1奥地利百禄M202预硬HRC30-34属P20类,但碳、锰含量偏咼。
可进行电蚀加工,用 于家电和汽车用塑料模具法国CLISP300预硬HB290-320具有良好的加工工艺性,抛光性和皮纹加工性,用于大 而厚的塑料模具,加拿大SORELCSM-2预硬HB290-330具有良好抛光性,可进行电蚀加工,用于大型长期生产 塑料模具韩国 重工(株)HP-4A预硬HRC25-32硬度均匀,加工性能良好,用于电视机后壳等模具HP-4MA预硬HRC27-34硬度均匀,耐磨性好,用于电视机前壳、机、吸尘 器、饮水机等模具P20+Ni瑞典718预硬HB290-330具有高淬透性,良好的抛光性能、电蚀加工性能和皮纹类ASSAB加硬HB330-370加工性能,适用于大型镜面塑料模具镜面塑 料模具法国CLI738预硬HB290-330用于大而厚的塑料模具,具有良好的硬度均匀性法国USINORCLC2738预硬HB290-330淬透性高,硬度均匀,具有良好的抛光、电蚀加工和皮 纹加工性能,适于渗氮,用于大中型镜面塑料模具钢*GS-738预硬HRC32-35硬度均匀,切削性能和抛光性能较好,变形较小,用于参考成分(%): 在P20的基础 上加入1%左 右的Ni龙记 德胜大中型咼韧性咼抛光度模具,但可焊性一般,蚀纹易出 现“梨地纹”GS-711预硬HRC35-38高强度、高韧性、高光整度塑料模具钢,具有良好的精 光性能,适用于大中型及复杂塑料模具德国GSW-2738预硬HRC31-34硬度均匀,抛光性好,适用于大中型镜面塑料模具对应我国钢号:德威PM-738预硬HRC31-34硬度均匀,抛光性好,适用于优质长期生产塑料模具德国2378预硬HRC32-35适合咼韧性、咼抛光度,适合要求较咼模具多来特2738预硬HRC32-35适合一般要求模具3Cr2NiMo 或3Cr2NiMnMo奥地利百禄M238预硬HRC31-34碳、锰含量偏咼,镜面抛光性能好,可进行电蚀加工P21类韩国 重工(株)HAM-10预硬HRC37-42析出型硬化钢,具有优良的镜面抛光性能,用于塑料透 明部件(如汽车灯具、冰箱抽屉等)模具附表 3 塑料模具成型零件常用国外材料及性能(二)材料类别(美国AISI)生产厂家及材料牌号出厂状态及参考硬度说 明P21类时效硬化钢日本DAIDO*NAK55预硬HRC37-43高硬度镜面模具钢,用于高精度镜面模具oNAK55 切削加工性能好,NAK80具有优良的镜面抛光性 能。
二者的缺点是补焊性能差,韧性较低,较细 的圆柱凸起易折断(如喇叭窗网孔镶件)*NAK80预硬HRC37-43成分(%)CSiMnCrMoNiAlCuSNAK550.150.31.50.30.33.01.01.00.1NAK 0.1 0.3 1.5 0.3 0.3 3.380 51.0 --日本DAIDOS-STARG-STAR预硬HRC31-34具有高耐蚀性、高镜面抛光性,热处理变形小, 用于耐蚀镜面精密模具,G-STAR为易切削钢420类PAK90预硬HB300-330极佳的耐蚀、耐磨和镜面抛光性,用于精密模具瑞典S136退火HB215耐蚀性好,淬回火后有较咼硬度,抛光性好用ASSABS136H预硬HB290-330于耐腐蚀性和要求较高的塑料模具耐蚀塑 料模具 钢法国USINORCLC2316H预硬HB290-330优良的耐蚀性能和镜面抛光性能,高的力学强度 和耐磨性,用于耐腐蚀和需镜面抛光的模具优 质 德 国 特 殊 钢德国2316退火HB235-250适合镜面塑料模具,防酸性极强EDEL2316H预硬HB290-3302316可加硬至HRC52香港GS-2083退火HB215-240参考成分(%):龙记GS-2083H预硬HB280-310适合镜面塑料模具及有防酸性要求的模具C:0.30-0.40(LKM)GS-2316预硬HB260-310抗腐蚀性效果特佳,适合高酸性塑料的模具Cr:12.0-14.0Si: <1.20Mn: <1.25S: <0.06Se:三0.15东莞 德胜GS-083退火
普通塑 料模具 钢日本DAIDOPXZ预硬HB180-226具有良好的切削性能和补焊性能,用于大型蚀花 模具以及汽车保险杠、仪表盘、家电外壳等模具韩国 重工(株)HP-1A预硬HB180-220具有良好的加工性能,加工变形小,成分相当于S55C,用于玩具模具等H13类日本DAIDODH2F预硬HRC37-41易切削预硬化模具钢,韧性良好,用于形状复 杂、精密的热作模具和塑料模具参考成分瑞典8402退火
附表 4 塑料模具成型零件常用国产材料及性能类别材料名称及牌号热处理方法及硬度性能及用途说明碳 素 钢T8A、T10A交货状态HB160-200耐磨性好,用于形状简单的小型芯、型腔、滑块、镶件等, 其可焊性较差淬火HRC54-58SM45、SM48、SM50、SM53、SM55正火HB160-200用于形状简单、要求不高的型腔、型芯、滑块、镶件等 (由于模具用钢的特殊要求,必须精料、精炼、真空除气, 含碳量范围缩小,控制较低的硫、磷含量我国的冶标(YB/T107-1997)中将碳素模具钢钢号用SM表示,以区 别于普通用途的优质碳素结构钢)调质HB200-260淬火HRC43-48预硬钢3Cr2Mo预硬HRC28-35国产P20淬透性高,综合力学性能好,抛光性能好,用于正/退火HB170-200大中型复杂精密模具型腔、型芯、滑块、镶件等3Cr2NiMo3Cr2NiMnMo预硬HRC28-35国产P20+Ni淬透性高,综合力学性能好,抛光性能好, 用于特大型、大型复杂精密模具型腔、型芯正/退火HB170-20040Cr预硬HB175-230调质后具有良好的综合力学性能,切削性能好,适于渗氮和 高频淬火,用于中型塑料模具退火WHB20742CrMo预硬HB175-220超高强度钢,具有高强度和韧性,淬透性高,用于有一定强退火WHB207度和韧性要求的大中型模具上海 宝钢B25预硬HRC28-35金相组织为珠光体+铁素体,用于制造一般塑料模具B30预硬HRC28-35金相组织为贝氏体,可渗氮进一步强化,性能优于瑞典718 钢华中理工5NiSCa(5CrNiMnMoVSCa)预硬HRC35-45易切削钢,淬透性高,强韧性好,镜面抛光性能好,有良好 的渗氮性能和渗硼性能上海钢研所SM1(5CrNiMnMoVS)预硬HRC38-42易切削钢,抛光性能好,表面粗糙度可达Ra0.05um,淬透 性高,用于大型镜面模具华中理工8Cr2S(8Cr2MnWMoVS)预硬HRC40-48易切削钢,镜面抛光性好,焊接性能一般,补焊后需回火再 进行机械加工,可渗氮进一步提高表面光洁度并防锈渗 碳 钢20Cr正火HB170-217用于制造中小型模具,加工成型后需渗碳处理,然后再淬火 并低温回火,以保证模具零件表面的硬度和耐磨性12CrNi3A正火HB260-320切削加工性能良好,用于制造大中型模具,热处理冋上时 效 硬 化 钢上海材研所PMS (10Ni3Mn2MoCuAl)预硬HRC30-33具有优良的镜面加工性能,良好的冷热加工性能、补焊性能、 电加工性能和综合力学性能,以及良好的花纹图案蚀刻性能 和渗氮性能,适合复杂精密的镜面模具及家电模具时效处理HRC40-45渗氮HV1000上海钢研所SM2(20CrNi3AlMnMo)预硬HRC38-42易切削钢,抛光性能、渗氮性能良好,并具有一定的抗腐蚀 能力,用于镜面、精密模具时效处理HRC4025CrNi3MoAl预硬HRC30预硬状态下加工,然后经520°C时效处理10h,硬度可达 HRC40,用于有镜面要求的精密模具时效处理HRC4006Ni6CrMoVTiAl预硬HRC25-28热处理变形小,固溶硬度低,切削性能好,粗糙度低,适宜 制造高精度塑料模具时效处理HRC43-4818Ni-250 18Ni-30018Ni-350预硬HRC30-32高合金超高强度马氏体时效钢,用于高精度、超镜面、长寿 命、大批量生产的中小型复杂模具,但价格昂贵时效处理HRC50-53耐蚀钢上海材研所PCR (6Cr16Ni4Cu3Nb)预硬HRC30-32具有优良的耐腐蚀性能、较高的强度、较好的抛光性能和焊 接修补性能,热处理淬透性好,变形小,用于成型含氟、氯 等有腐蚀性的塑料和各类添加阻燃剂塑料的模具时效硬化HRC37-422Cr13退火WHB220机械加工性能好,经热处理(淬火 +回火)后具有优良的耐 腐蚀性能,较好的强韧性,适宜制造承受咼负荷并在腐蚀介 质作用下的塑料模具、透明塑料制品模具等淬火+回 火HRC40-503Cr134Cr13退火WHB230国产420耐蚀钢。
机械加工性能好,经热处理(淬火+回火) 后具有优良的耐腐蚀性能,抛光性能、较高的强度和耐磨性, 适宜制造承受高负荷、高耐磨及在腐蚀介质作用下的塑料模 具、透明塑料制品模具等,但补焊性能较差淬火+回 火HRC40-50热作模4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV1淬火HRC56-58国产H13类热作模具钢,具有较好的热强度和硬度,在中 温条件下具有很好的韧性、热疲劳性和一定的耐磨性,热处 理变形小,适合氮化处理回火HRC47-49氮化HV600-800具 钢3Cr2W8V淬火HRC49-52国产H21类热作模具钢,高温下具有较好的热硬性和强度,回火HRC42-48但韧性和塑性较差表面硬度咼,耐磨性和热疲劳性良好,氮化HV600-800调质后可氮化处理进 步提冋表面硬度附表 5 塑料模具零件常用材料及热处理类别零件名称材料牌号热处理方法硬度说 明模体零件动、静模座板 浇道推板、垫板45正火HB160-200此正火硬度一般即指进货状 态,下同调质HB230-270动模固定板 静模固定板S50C、 45正火HB160-200调质HB230-270推件板45调质HB230-270T8A, T10A淬火HRC54-58推出板45正火HB160-200推杆固定板45正火HB160-200垫块45、A3进货状态浇注 零件浇口套、SKD61淬火HRC48-52T8A、T10A淬火HRC46-50导 向 零 件大导柱 大导套GCr15 或 SUJ2淬火HRC56-62T8A、T10A淬火HRC52-56复位杆小导柱、小导套T8A、T10A淬火HRC52-56GCr15 或 SUJ2淬火HRC56-62小导柱衬套45淬火HRC48-52抽芯零件斜导柱T8A、T10A淬火HRC54-58Cr12淬火HRC54-58滑块 斜滑块P20、P20+Ni预硬HRC30-40渗氮 HV700-80040Cr正/退火HB175-230渗氮 HV700-80045正火HB170-220渗氮 HV600-800楔紧块 锁紧楔T8A、T10A淬火HRC54-5845淬火HRC43-48耐磨块40Cr正/退火HB175-230渗氮 HV700-800T8A, T10A淬火HRC54-58顶 出 零 件顶杆 顶管 拉料杆SKD61淬火HRC50-6065Mn淬火HRC50-554Cr5MoSiV1(国产H13)淬火HRC38-42芯部渗氮HV900-1100深度0.3mmT8A, T10A淬火HRC50-55顶出块P20、 P20+Ni预硬HRC30-40渗氮 HV700-80040 Cr正/退火HB175-230渗氮 HV700-80045正火HB170-220渗氮 HV600-800定位零件定位圈45正火HB160-200导套定位圈45正火HB160-200推出限位块45正火HB160-200日本用S45C,表面发黑处理限位钉45正火HB160-200日本用S45C,一类不热处理另一类淬火HRC46-5045淬火HRC46-50圆锥定位件45淬火HRC43-48日本用 SKD11(Cr12MoV)HRC58-62定距螺钉45淬火HRC33-38日本用 SCM435(35CrMo)HRC33-38其它零件立柱45正火HB160-200弹簧65Mn、50CrVA淬火+回火HRC45-50中温回火冷却水丝堵45淬火HRC33-38表面发黑处理油嘴内接头45、 40Cr进货状态一般不得用黄铜滑块导轨 滑块压块T8A、T10A淬火HRC53-56较长件,注意工作面上加油槽T8A、T10A淬火HRC37-42较短件,注意工作面上加油槽滑块拉钩30CrMoA40CrNiMoA淬火HRC45-50注意应在工作面上加工油槽锁模块45、A3进货状态。