Výběr materiálů plastových forem

1. Pracovní podmínky plastových forem
Vzhledem k rozvoji průmyslu výroby plastů a plastů jsou požadavky na kvalitu plastových forem stále vyšší. Proto se problematika selhání plastových forem a faktory, které ji ovlivňují, stala důležitým výzkumným tématem. Hlavními pracovními částmi plastových forem jsou tvarované díly, jako jsou konvexní formy a konkávní formy, které tvoří dutinu plastové formy pro vytvoření různých povrchů plastových dílů a přímo přicházejí do kontaktu s plastem, vydrží tlak, teplotu, tření, a korozi.
2. Analýza příčin poruch materiálu plastové formy
Obecný proces výroby formy zahrnuje návrh formy, výběr materiálu, tepelné zpracování, mechanické zpracování, ladění a instalaci. Mezi faktory, které způsobují selhání formy, patří podle šetření použité materiály a tepelné zpracování hlavní faktory ovlivňující životnost formy. Z pohledu komplexního řízení kvality nelze faktory, které ovlivňují životnost forem, měřit jako součet polynomů, ale měly by být součinem více faktorů. Proto je v celém procesu výroby formy obzvláště důležitá kvalita materiálů forem a tepelné zpracování.
Při analýze běžného jevu selhání formy mohou plastové formy zaznamenat selhání opotřebení, lokalizované selhání deformace a selhání lomu během provozu. Důležité formy porušení plastových forem lze rozdělit na porušení opotřebením, místní porušení plastickou deformací a porušení lomem.
3. Požadavky na vlastnosti oceli na výrobu forem na plasty S rychlým rozvojem zpracovatelského průmyslu jsou formy na plasty nepostradatelným nástrojem při formování a zpracování plastů, které představují rok od roku rostoucí podíl na celkové výrobě forem. S rozvojem a kontinuální výrobou vysoce výkonných plastů přibývá typů plastových výrobků, rozšiřuje se jejich použití a výrobky se vyvíjejí směrem k přesnosti, velkosériovosti a složitosti. S rozvojem vysokorychlostní výroby výlisků jsou pracovní podmínky forem stále složitější.
1) Opotřebení a koroze na povrchu dutiny formy
Tavenina plastu proudí pod určitým tlakem v dutině formy a ztuhlé plastové části se oddělují od formy, což způsobuje tření a opotřebení na vytvořeném povrchu formy. Základní příčinou opotřebení a selhání plastové formy je tření mezi formou a materiály. Konkrétní forma a proces opotřebení však souvisí s mnoha faktory, jako je tlak, teplota, rychlost deformace materiálu a stav mazání formy během provozu. Když jsou materiály a tepelné zpracování používané v plastových formách nepřiměřené, povrchová tvrdost dutiny plastové formy je nízká a odolnost proti opotřebení je špatná, což se projevuje jako: velikost povrchu dutiny je mimo toleranci v důsledku opotřebení a deformace ; Hodnota drsnosti se zdrsněním zvyšuje a kvalita povrchu se zhoršuje. Zejména když se pro vstup do dutiny formy použijí pevné materiály, bude to zhoršovat opotřebení povrchu dutiny. Kromě toho se během zpracování plastů součásti, jako je chlór a fluor, zahřívají, aby se rozložily na korozivní plyny HC1 a HF, což způsobuje korozi a opotřebení na povrchu dutiny plastové formy, což vede k selhání. Pokud dojde současně s opotřebením k poškození opotřebením, které poškodí pokovení nebo jiné ochranné vrstvy na povrchu dutiny formy, podpoří to proces koroze. Křížové působení dvou typů poškození urychluje korozi a selhání opotřebení.
2) Porušení plastické deformace
Tlak a teplo na povrchu dutiny plastového modelu mohou způsobit selhání plastické deformace, zejména když malé formy pracují na zařízení s velkou tonáží, což pravděpodobněji způsobí plastickou deformaci přetížením. Materiály používané v plastových formách mají nedostatečnou pevnost a houževnatost, což má za následek nízkou odolnost proti deformaci; Dalším důvodem selhání plastické deformace je zejména tenká vytvrzovací vrstva na povrchu dutiny formy, nedostatečný deformační odpor nebo změkčení fázovou transformací, ke kterému dochází, když je pracovní teplota vyšší než teplota popouštění, což má za následek brzké selhání formy.
3) Zlomenina
Hlavním důvodem lomu je strukturální napětí a tepelné namáhání způsobené strukturou a teplotním rozdílem nebo strukturální napětí vznikající ve formě v důsledku nedostatečného temperování, které přeměňuje zbytkový austenit na martenzit při provozní teplotě, což způsobuje místní objemovou expanzi.
Pracovní podmínky plastových forem se liší od pracovních podmínek forem pro lisování za studena. Obecně musí být provozovány při 150 stupních -200 stupňů a kromě toho, že jsou vystaveny určitému tlaku, musí také odolávat vlivu teploty. Stejná forma může mít více forem selhání a dokonce i na stejné formě může dojít k vícenásobnému poškození. Z poruchových forem plastových forem je vidět, že velmi důležitý je rozumný výběr materiálů plastových forem a tepelné zpracování, které přímo ovlivňují životnost formy. Ocel použitá pro plastové formy by proto měla splňovat následující požadavky:
1) Tepelná odolnost
Se vznikem vysokorychlostních tvářecích strojů se provozní rychlost plastových výrobků zrychlila. Vzhledem k teplotě lisování v rozmezí od 200 do 350 stupňů, pokud je tekutost plastu špatná a rychlost lisování je vysoká, způsobí, že povrchová teplota formy překročí 400 stupňů ve velmi krátké době. Aby byla zajištěna přesnost a minimální deformace formy během používání, měla by mít formová ocel vysokou tepelnou odolnost.
2) Přiměřená odolnost proti opotřebení
S rozšířením používání plastových výrobků je často nutné přidávat anorganické materiály, jako jsou skleněná vlákna, aby se zvýšila plasticita. Díky přidání aditiv je tekutost plastu značně snížena, což vede k opotřebení formy. Proto je vyžadována dobrá odolnost proti opotřebení.
3) Vynikající řezný výkon
Kromě obrábění elektrickým výbojem potřebuje většina plastových lisovacích nástrojů také opravy řezáním a montérem. Pro prodloužení životnosti řezných nástrojů je během procesu řezání minimalizováno mechanické zpevnění. Aby se zabránilo deformaci formy a ovlivnění přesnosti, je doufáno, že zbytkové napětí během zpracování může být řízeno na minimum.
4) Dobrá tepelná stabilita
Tvar dílů vstřikovacích forem na plasty je často složitý a obtížně zpracovatelný po kalení, takže by měly být co nejvíce voleny materiály s dobrou tepelnou stabilitou.
5) Výkon zrcadlového zpracování
Povrch dutiny je hladký a tvarovací povrch vyžaduje vyleštění do zrcadlového povrchu s drsností povrchu nižší než Ra0,4 μm. Pro zajištění vzhledu plastových výlisků a usnadnění demontáže.
6) Výkon tepelného zpracování
U nehod způsobených selháním formy jsou nehody způsobené tepelným zpracováním obecně 52,3 procenta, takže tepelné zpracování hraje důležitou roli v celém procesu výroby formy. Kvalita technologie tepelného zpracování má významný vliv na kvalitu formy. Tepelné zpracování obecně vyžaduje malou deformaci, široký rozsah kalicích teplot, nízkou citlivost na přehřátí a zvláště vysokou prokalitelnost a prokalitelnost.
7) Odolnost proti korozi
Během procesu tváření se může uvolňovat korozivní plyn a rozkládat se na korozivní plyny, jako je HC1, HF atd., které korodují formu. Někdy je forma zkorodovaná a poškozená v otvoru pro proudění vzduchu, takže je nutné, aby ocel formy měla dobrou odolnost proti korozi.
4. Nový typ plastové formovací oceli
Obecně jsou plastové formy vyrobeny z normalizované oceli 45 nebo 40Cr prostřednictvím kalení a temperování. Plastové formy s vysokými požadavky na tvrdost jsou vyrobeny z oceli jako je CrWMn nebo Crl2MoV. Pro plastové formy s vysokými pracovními teplotami lze zvolit ocel pro tváření za tepla s vysokou houževnatostí. Aby byly splněny vyšší požadavky na rozměrovou přesnost a kvalitu povrchu plastových dutin, byla nedávno vyvinuta řada nových formovacích ocelí.
1) Nauhličovaná plastová formovací ocel
Karburizovaná plastová formová ocel se používá hlavně pro plastové formy se složitými dutinami vytvořenými vytlačováním za studena. Tento typ oceli má nízký obsah uhlíku a často se přidává s prvkem Cr. Současně se přidává vhodné množství Ni, Mo a v pro zlepšení kalitelnosti a karburizační schopnosti. Aby se usnadnilo tváření vytlačováním za studena, musí mít tento typ oceli vysokou plasticitu a nízkou odolnost proti deformaci v žíhaném stavu s tvrdostí při žíhání menší nebo rovnou 1 00HBS. Po tváření vytlačováním za studena se provádí nauhličování a kalení, přičemž povrchová tvrdost může dosáhnout 58-62HRC. V zahraničí existují specializované třídy oceli pro tento typ oceli, jako je švédská 8416 a americká P2 a P4. Ocel 12CrNi3A a 12Cr2Ni4A, stejně jako ocel 20Cr2Ni4A, se běžně používají v Číně, s dobrou odolností proti opotřebení, bez zborcení nebo odlupování povrchu a zlepšenou životností formy. Prvky cr, Ni, Mo a V v oceli zvyšují tvrdost a odolnost proti opotřebení nauhličované vrstvy, stejně jako pevnost a houževnatost jádra.
2) Předtvrzená plastová formovací ocel
Tento typ oceli má obsah uhlíku 0,3 procenta -0,55 procenta a běžně používané slitinové prvky zahrnují Cr, Ni, Mn, v atd. Aby se zlepšila jeho řezná schopnost, byly přidány prvky jako s a ca. Několik typických ocelí pro plastové formy Y55CrNiMn MoVS (SMI) bylo vyvinuto prostřednictvím výzkumu, zavedení a vývoje. Jedná se o čínsky vyvinutou bezřeznou plastovou formovací ocel řady S s tvrdostí před tvrdým dodáním 35_ 40 HRC, s dobrou obrobitelností, po zpracování lze použít přímo bez tepelného zpracování. Přidání zpevnění roztoku Ni tuhého a zvýšení houževnatosti, přidání Mn a S pro vytvoření volné řezné fáze MnS; Přidáním Cr, Mo a V pro zvýšení prokalitelnosti oceli je ocel 8Cr2S dostatečná pro snadné řezání přesné formové oceli.
3) Časově kalená plastová formovací ocel
Byla vyvinuta Maraging ocel s nízkým obsahem kobaltu, bez kobaltu a s nízkým obsahem niklu. MASI je typická vysokopevnostní ocel. Po zpracování v tuhém roztoku při 8150C je tvrdost 28-32HRC. Provádí se mechanické zpracování a poté se nechá stárnout při 480 °C za vzniku intermetalických sloučenin, jako jsou Ni3Mo a Ni3Ti, jejichž výsledkem je tvrdost 48-52 HRC. Ocel má vysokou pevnost a houževnatost, malé změny velikosti během stárnutí a dobrý výkon při opravách svařování, ale je drahá a v Číně není příliš populární.
4) Plastová formovací ocel odolná proti korozi
Plastové výrobky vyrobené z polyvinylchloridu (PVC), ABS a ohnivzdorné pryskyřice se během procesu tváření rozkládají a vytvářejí korozivní plyny, které mohou korodovat formu. Proto se požaduje, aby plastová formovací ocel měla dobrou odolnost proti korozi. Mezi korozivzdorné plastové formovací oceli běžně používané v zahraničí patří martenzitická nerezová ocel a precipitační kalená nerezová ocel. Zahraniční společnosti jako STSAX (4Crl3) a A SSAB-8407 od společnosti ASSAB ve Švédsku.