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模具：如何為模具型腔選擇合適的模具鋼
目(mu)錄：技術(shu)支持點擊率：發布時間(jian)：2021-07-20 13:44:31
奧泰出售4140鋼材等特殊鋼材
對于型腔鋼或合金的選擇，有許多變量可以決定最佳選擇。需要考慮的事情是您將要成型的材料、周期時間預期、零件標準、預期體積、工具成本和維護。這里的目標不是建議、推薦或偏好任何特定的鋼或合金，而是提供一些您在選擇時應考慮的指導。我不是世界各地使用的所有鋼材類型的專家，所以會有一些沒有提到——我只是根據我的個人經驗寫的。
維護是我在選鋼過程中最關注的變量。大多數制造、維護和修理生產工具的工具制造商對他們喜歡和不喜歡工具鋼的什么都有明確的意見。這些年來，我聽到了很多不同的觀點，但我試圖通過考慮大局來保持開放的心態。因此，如果回報是更快的周期或更低的工具成本，有時我會愿意接受對工具的額外維護。但價格永遠不應該是主要因素。正如我常說的，“它更便宜，但成本更高。”
每個選項都有利有弊，因此了解所有角度以了解長期成本與前期工具成本非常重要。如果您需要一種耐磨鋼，那么您正在尋找一種硬化工具鋼。這將增加您的前期工具成本，但從長遠來看會降低您的維護成本。但這里有一個轉折點：硬化鋼的導熱性較差，如果您不特別關注冷卻工具的設計，這會影響冷卻時間。如果您使用不會硬化的標準工具鋼，您的成本會降低，但您的長期維護成本會更高。
您還可以應用涂層或表面處理來減少磨損，這仍然比硬化鋼便宜，但如果工具損壞，您將面臨風險。修復涂層和表面硬化需要大量的時間和金錢，尤其是對于有視覺要求的零件。但是熱導率將比硬化工具鋼高 10-15%。然后還有具有更高熱導率的鋁和合金選項，可以在周期時間內獲得巨大的回報。再次 - 每個選項的優點和缺點。
你在塑造什么？
我首先考慮的是正在成型的材料。對于磨料、玻璃填充材料，我的重點將放在解決磨損和侵蝕問題上，除非預期體積非常低。但是對于最常見的玻璃填充材料，冷卻比其他材料更重要，而解決磨損問題的最佳鋼材具有較低的熱導率。硬質合金刀片是個例外；它們具有出色的耐磨性和良好的導熱性，但需要考慮更換這些的成本和交貨時間。
對于PVC等腐蝕性材料，不銹鋼是常見的選擇。使用更便宜的選擇將需要關鍵的程序來防止腐蝕。對于表面光潔度要求非常高的零件，應考慮使用具有透鏡級規格的工具鋼。對于不含玻璃纖維等磨料或腐蝕性成分的成型材料，P-20 鋼是最常見的選擇。但是對于用于大批量生產的較小工具，硬化工具鋼始終是延長工具壽命并減少維護的不錯選擇。另一方面，鋁可以成為小批量工具的絕佳選擇，以減少循環時間。但從維護的角度來看，鋁不是我的朋友。
鋁及導電合金
幾年前，有很多關于鋁及其對模具制造成本和周期時間的積極影響的討論和研究，這兩者都很重要。但是，如果不考慮所有方面，總會有負面影響可以抵消正面影響。更重要的是，鋁有很多版本，每個版本的韌性和導熱性都有很大不同，所以永遠不要認為“鋁就是鋁”。做你的研究。
鋁通常用于原型工具以降低成本，然后用更堅固的鋼制造生產工具。請記住，成型結果不會相同，在某些情況下可能會有顯著差異，具體取決于零件的幾何形狀和尺寸。主要原因是冷卻因素，因為鋁具有更大的導熱性。我不建議在具有視覺規格的大批量零件或具有許多升降器和滑塊的工具上使用鋁。鋁非常柔軟，需要在設計中格外注意以確保其足夠堅固，并在壓機中格外小心以減少型腔損壞。
MoldMax、Moldstar 或 Ampco 等合金由于具有出色的導熱性，因此會對循環時間產生很大影響。它們還具有不同的硬度以適應被模制的材料。但是隨著這些合金的硬度等級上升，它們的熱導率會降低。這些材料比鋁堅固得多，但也很昂貴。當用于模制玻璃填充材料時，這些合金應進行涂層以防止腐蝕，這是額外的成本（以及額外的維護）。當腔體細節太小或太復雜而無法添加水線時，我通常會使用這些材料。但我總是選擇鍛造而不是鑄造合金來制作腔體細節，因為它們具有更大的彈性并且不會那么容易破裂或斷裂。鑄造版本更適合磨損表面或部件。
最常見的中端工具鋼是 P-20 或類似材料，其 RC 硬度為 28-30。這種鋼還提供高硬度版本 (38-40 RC)，并在需要高表面光潔度要求時采用鏡片級。在大多數情況下，在使用不含研磨添加劑的塑料時，P-20 是首選，但正如我之前提到的，除非用于非常低量的使用，否則您需要通過涂層或表面硬化來保護鋼免受侵蝕。這有我非常熟悉的缺點。
對于公差非常嚴格和大批量的零件，S-7 是一種常見的選擇。它是一種非常耐用、抗沖擊的工具鋼，可硬化至 56 RC。這種鋼在熱處理過程中也更加穩定，收縮或膨脹小于 H-13 或不銹鋼。
在大多數情況下，腔被硬化到 50-52 RC。S-7 也可用于滑梯或升降機，并硬化至 54-56 RC。它們具有出色的耐磨性，可在 50-52 RC 下對抗 S-7 型腔。我見過像這樣設置的工具整周每天都在使用復雜的升降機運行，而且從來沒有出現磨損或磨損的問題。
當您在 RC 標尺上移動更高時，需要 10 點 RC 點差用于組件和腔體的老派規則不是事實。另一方面，在低端運行 10 個點差幾乎可以保證產生磨損問題。在 28-30 RC 下運行 P-20 型腔并在 40 RC 下運行組件時，我無法計算我不得不處理磨損工具多少次。最常見的錯誤是以 40 RC 訂購預硬化的 H-13 升降機，并認為它們很好用。錯誤的。您需要做的就是在合身和計時后對它們進行氮化，然后就可以磨損了。
不銹鋼通常不僅用于 PVC，還用于醫療工具以提供高度拋光的腔體。不銹鋼硬度的高端為 50-52 RC。
H-13 通常是工具鋼的首選，以解決運行磨蝕性材料時的磨損問題。在大多數情況下，腔不會在 50 RC 以上硬化以減少應力裂紋的可能性。典型范圍是 44-48 RC。我有一個帶有 H-13 刀片的工具，可以使用 33% 玻璃填充尼龍運行 100 萬次循環，沒有任何磨損問題。但除非您在工具設計中非常仔細地考慮，否則我不會推薦這樣做。
對于任何將要硬化的工具鋼，您都需要關注一些非常重要的問題。我相當有信心任何讀過這篇文章的業內人士都看到過破裂的空腔或已經脫落的細節。通常有兩個因素會導致這個問題：RC 硬度處于高端，設計中的鋼結構不良；或者，更常見的是，工具中有鋒利的邊緣。這就是為什么我總是試圖確保所有用于滑軌和升降器的口袋在腔細節中沒有尖銳的內角。大多數 CAD 模型不會在所有邊上都有半徑。因此，當您切割或 EDM 加工細節時，請考慮到這一點，并盡可能在所有內角上留出半徑。
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（以上內容來源于網絡）
對于型腔鋼或合金的選擇，有許多變量可以決定最佳選擇。需要考慮的事情是您將要成型的材料、周期時間預期、零件標準、預期體積、工具成本和維護。這里的目標不是建議、推薦或偏好任何特定的鋼或合金，而是提供一些您在選擇時應考慮的指導。我不是世界各地使用的所有鋼材類型的專家，所以會有一些沒有提到——我只是根據我的個人經驗寫的。
維護是我在選鋼過程中最關注的變量。大多數制造、維護和修理生產工具的工具制造商對他們喜歡和不喜歡工具鋼的什么都有明確的意見。這些年來，我聽到了很多不同的觀點，但我試圖通過考慮大局來保持開放的心態。因此，如果回報是更快的周期或更低的工具成本，有時我會愿意接受對工具的額外維護。但價格永遠不應該是主要因素。正如我常說的，“它更便宜，但成本更高。”
每個選項都有利有弊，因此了解所有角度以了解長期成本與前期工具成本非常重要。如果您需要一種耐磨鋼，那么您正在尋找一種硬化工具鋼。這將增加您的前期工具成本，但從長遠來看會降低您的維護成本。但這里有一個轉折點：硬化鋼的導熱性較差，如果您不特別關注冷卻工具的設計，這會影響冷卻時間。如果您使用不會硬化的標準工具鋼，您的成本會降低，但您的長期維護成本會更高。
您還可以應用涂層或表面處理來減少磨損，這仍然比硬化鋼便宜，但如果工具損壞，您將面臨風險。修復涂層和表面硬化需要大量的時間和金錢，尤其是對于有視覺要求的零件。但是熱導率將比硬化工具鋼高 10-15%。然后還有具有更高熱導率的鋁和合金選項，可以在周期時間內獲得巨大的回報。再次 - 每個選項的優點和缺點。
你在塑造什么？
我首先考慮的是正在成型的材料。對于磨料、玻璃填充材料，我的重點將放在解決磨損和侵蝕問題上，除非預期體積非常低。但是對于最常見的玻璃填充材料，冷卻比其他材料更重要，而解決磨損問題的最佳鋼材具有較低的熱導率。硬質合金刀片是個例外；它們具有出色的耐磨性和良好的導熱性，但需要考慮更換這些的成本和交貨時間。
對于PVC等腐蝕性材料，不銹鋼是常見的選擇。使用更便宜的選擇將需要關鍵的程序來防止腐蝕。對于表面光潔度要求非常高的零件，應考慮使用具有透鏡級規格的工具鋼。對于不含玻璃纖維等磨料或腐蝕性成分的成型材料，P-20 鋼是最常見的選擇。但是對于用于大批量生產的較小工具，硬化工具鋼始終是延長工具壽命并減少維護的不錯選擇。另一方面，鋁可以成為小批量工具的絕佳選擇，以減少循環時間。但從維護的角度來看，鋁不是我的朋友。
鋁及導電合金
幾年前，有很多關于鋁及其對模具制造成本和周期時間的積極影響的討論和研究，這兩者都很重要。但是，如果不考慮所有方面，總會有負面影響可以抵消正面影響。更重要的是，鋁有很多版本，每個版本的韌性和導熱性都有很大不同，所以永遠不要認為“鋁就是鋁”。做你的研究。
鋁通常用于原型工具以降低成本，然后用更堅固的鋼制造生產工具。請記住，成型結果不會相同，在某些情況下可能會有顯著差異，具體取決于零件的幾何形狀和尺寸。主要原因是冷卻因素，因為鋁具有更大的導熱性。我不建議在具有視覺規格的大批量零件或具有許多升降器和滑塊的工具上使用鋁。鋁非常柔軟，需要在設計中格外注意以確保其足夠堅固，并在壓機中格外小心以減少型腔損壞。
MoldMax、Moldstar 或 Ampco 等合金由于具有出色的導熱性，因此會對循環時間產生很大影響。它們還具有不同的硬度以適應被模制的材料。但是隨著這些合金的硬度等級上升，它們的熱導率會降低。這些材料比鋁堅固得多，但也很昂貴。當用于模制玻璃填充材料時，這些合金應進行涂層以防止腐蝕，這是額外的成本（以及額外的維護）。當腔體細節太小或太復雜而無法添加水線時，我通常會使用這些材料。但我總是選擇鍛造而不是鑄造合金來制作腔體細節，因為它們具有更大的彈性并且不會那么容易破裂或斷裂。鑄造版本更適合磨損表面或部件。
最常見的中端工具鋼是 P-20 或類似材料，其 RC 硬度為 28-30。這種鋼還提供高硬度版本 (38-40 RC)，并在需要高表面光潔度要求時采用鏡片級。在大多數情況下，在使用不含研磨添加劑的塑料時，P-20 是首選，但正如我之前提到的，除非用于非常低量的使用，否則您需要通過涂層或表面硬化來保護鋼免受侵蝕。這有我非常熟悉的缺點。
對于公差非常嚴格和大批量的零件，S-7 是一種常見的選擇。它是一種非常耐用、抗沖擊的工具鋼，可硬化至 56 RC。這種鋼在熱處理過程中也更加穩定，收縮或膨脹小于 H-13 或不銹鋼。
在大多數情況下，腔被硬化到 50-52 RC。S-7 也可用于滑梯或升降機，并硬化至 54-56 RC。它們具有出色的耐磨性，可在 50-52 RC 下對抗 S-7 型腔。我見過像這樣設置的工具整周每天都在使用復雜的升降機運行，而且從來沒有出現磨損或磨損的問題。
當您在 RC 標尺上移動更高時，需要 10 點 RC 點差用于組件和腔體的老派規則不是事實。另一方面，在低端運行 10 個點差幾乎可以保證產生磨損問題。在 28-30 RC 下運行 P-20 型腔并在 40 RC 下運行組件時，我無法計算我不得不處理磨損工具多少次。最常見的錯誤是以 40 RC 訂購預硬化的 H-13 升降機，并認為它們很好用。錯誤的。您需要做的就是在合身和計時后對它們進行氮化，然后就可以磨損了。
不銹鋼通常不僅用于 PVC，還用于醫療工具以提供高度拋光的腔體。不銹鋼硬度的高端為 50-52 RC。
H-13 通常是工具鋼的首選，以解決運行磨蝕性材料時的磨損問題。在大多數情況下，腔不會在 50 RC 以上硬化以減少應力裂紋的可能性。典型范圍是 44-48 RC。我有一個帶有 H-13 刀片的工具，可以使用 33% 玻璃填充尼龍運行 100 萬次循環，沒有任何磨損問題。但除非您在工具設計中非常仔細地考慮，否則我不會推薦這樣做。
對于任何將要硬化的工具鋼，您都需要關注一些非常重要的問題。我相當有信心任何讀過這篇文章的業內人士都看到過破裂的空腔或已經脫落的細節。通常有兩個因素會導致這個問題：RC 硬度處于高端，設計中的鋼結構不良；或者，更常見的是，工具中有鋒利的邊緣。這就是為什么我總是試圖確保所有用于滑軌和升降器的口袋在腔細節中沒有尖銳的內角。大多數 CAD 模型不會在所有邊上都有半徑。因此，當您切割或 EDM 加工細節時，請考慮到這一點，并盡可能在所有內角上留出半徑。
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