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hv700-900。
c) 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hrc52-56。
.2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。
附表1 常用进口模具钢材一览表
厂家、牌号
类别档次
供货商
厂家、牌号
类别档次
供货商
瑞典
assab
618
1
中
明利
日本
daido
nak55
3
中
明利、龙记
718
2
高
明利、龙记
nak80
3
高
明利、龙记
s136/s136h
4
高
明利、龙记
pds-5
1
明利
8407
5
高
明利、龙记
px4
1
8402
5
明利
px5
1
中
优
质
德
国
特
殊
钢
材
gs-312
1+s
低
德胜
px88
1
龙记
gs-318
1
低
德胜
pxz
0
低
gs-738
2
中
德胜、龙记
s-star
4
gs-711
2
高
德胜
g-star
4
p20m
1
低
德胜
pak90
4
龙记
gs-316
4
德胜
dh2f
5
gs-083/083h
4
德胜
德国
德威
gsw-2311
1
gs-344efs
5
德胜
pm-311
1
昌兴隆
gs-638
1
中
龙记
gsw-2738
2
gs-2311
1
中
龙记
pm-738
2
昌兴隆
gs-2312
1+s
低
龙记
gsw-2316
4
gs-2316
4
龙记
pm-316
4
昌兴隆
gs-2083/2083h
4
龙记
gsw-2344
5
gs-2344
5
龙记
德国
多来特
2322
1
利昌
德国
edel
2311
1
中
明利
2328
1
利昌
318
1
低
明利
2378
2
利昌
2316/2316h
4
明利
2738
2
利昌
2344
5
明利
2083、2083esr
4
利昌
法国
usinor
clc 2738
2
2316、2316esr
4
利昌
clc 2316h
4
2344
5
利昌
法国
cli
sp300
1
奥地利
百禄
m202
1
昌兴隆、利昌
738
2
中
明利
m238
2
昌兴隆、利昌
韩国
重工业
(株)
hp-1a
0
低
m300
4
昌兴隆、利昌
hp-4a
1
低
m310/310h
4
昌兴隆、利昌
hp-4ma
1
中
w302
5
ham-10
3
高
加拿大sorel
csm-2
1
明利
hems-1a
4
std-61
5
日本三菱
mup
1
中
龙记
hds-1
5
s45c、s50c、s55c
0
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
钢
参考成分(%):
c:0.28-0.40
si:0.20-0.80
mn:0.60-1.00
cr:1.40-2.00
mo:0.30-0.55
对应我国钢号:
3cr2mo
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
daido
pds-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
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)
日本三菱
mup
预硬
hb270-320
硬度均匀,耐磨性好,加工性能良好,适合电加工
优质
德国
特
殊
钢
德国
edel
318
预硬
hrc29-34
用于大型塑料模具
*2311
预硬
hb290-330
hrc30-35
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
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
gs-2311
预硬
hb280-325
用于长期生产优质塑料模具,
gs-2312
预硬
hb280-325
p20+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
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,可氮化提高耐磨性
德国
德威
gsw-2311
预硬
hrc31-34
电蚀加工性能好,用于大中型镜面塑料模具
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
多来特
2322
预硬
hrc32-35
适合一般要求的大小模具
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
奥地利
百禄
m202
预硬
hrc30-34
属p20类,但碳、锰含量偏高。可进行电蚀加工,用于家电和汽车用塑料模具
法国
cli
sp300
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
sorel
csm-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、电话机、吸尘器、饮水机等模具
p20+ni
类
镜面塑
料模具
钢
参考成分(%):
在p20的基础上加入1%左右的ni
对应我国钢号:
3cr2nimo或
3cr2nimnmo
瑞典
assab
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加工性能,适用于大型镜面塑料模具
加硬
hb330-370
法国cli
738
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
usinor
clc2738
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
龙记
德胜
*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,用于大中型高韧性高抛光度模具,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
德威
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
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
多来特
2378
预硬
hrc32-35
适合高韧性、高抛光度,适合要求较高模具
2738
预硬
hrc32-35
适合一般要求模具
奥地利
百禄
m238
预硬
hrc31-34
碳、锰含量偏高,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。nak55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(%)
c
si
mn
cr
mo
ni
al
cu
s
nak55
0.15
0.3
1.5
0.3
0.3
3.0
1.0
1.0
0.1
nak80
0.15
0.3
1.5
0.3
0.3
3.3
1.0
-
-
420
类
耐蚀塑
料模具
钢
参考成分(%):
c:0.30-0.40
cr:12.0-14.0
si: ≤1.20
mn: ≤1.25
s: ≤0.06
se: ≥0.15
对应我国钢号:
3cr13
或
4cr13
日本
daido
s-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
g-star
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
assab
s136
退火
hb215
耐蚀性好,淬回火后有较高硬度,抛光性好。用于耐腐蚀性和要求较高的塑料模具
s136h
预硬
hb290-330
法国
usinor
clc2316h
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
edel
2316
退火
hb235-250
适合镜面塑料模具,防酸性极强
2316可加硬至hrc52
2316h
预硬
hb290-330
香港
龙记
(lkm)
gs-2083
退火
hb215-240
适合镜面塑料模具及有防酸性要求的模具
gs-2083h
预硬
hb280-310
gs-2316
预硬
hb260-310
抗腐蚀性效果特佳,适合高酸性塑料的模具
东莞
德胜
gs-083
退火
≤hb230
抗腐蚀塑料模具钢
gs-083h
预硬
hrc30-35
预硬抗腐蚀塑料模具钢
gs-316
预硬
hrc28-32
高抗腐蚀塑料模具钢
德国
德威
gsw-2316
预硬
hrc31-34
具有优良的耐蚀性能和镜面抛光性能,用于高防腐蚀及需镜面抛光的模具
pm-316
预硬
hrc31-34
德国
多来特
2316
预硬
hrc28-32
预硬抗腐蚀塑料模具钢,用于高防腐蚀要求模具
2316esr
预硬
hrc28-32
用于防腐蚀及镜面抛光模具,尤其适合pvc、pp、ep、pc材料
2083
退火
≤hb230
同上
2083esr
退火
≤hb230
用于高防腐蚀和镜面抛光要求模具
奥地利
百禄
m300
预硬
hrc31-34
用于高防腐蚀要求及需镜面抛光的模具
m310
预硬
hrc31-34
用于有防腐蚀要求及需镜面抛光的模具
韩国重工(株)
hems-1a
预硬
hrc23-33
具有高镜面抛光性能,用于彩管玻壳、pvc底盘等模具
碳素钢
普通塑
料模具
钢
日本jis
标准钢号
s45c s50c
s55c
正火
hb160-220
分别相当于我国的优质碳素结构钢45、50、55钢,常用于模具的非重要结构部件,如模架等。
日本
daido
pxz
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
参考成分(%):
c:0.32-0.45
si:0.80-1.20
mn:0.20-0.50
cr:4.75-5.50
mo:1.10-1.75
v:0.80-1.20
对应我国钢号:
4cr5mosiv1
日本
daido
dh2f
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
瑞典
assab
8402
退火
≤hb185
说明:h13为热作模具钢,一般用于铝、锌、铜等合金的压铸模、热挤压模。由于其具有高耐磨、高抗热拉强度及高韧性等优点,故也可以用作对耐机械磨损性能要求较高的塑料模具,例如用来注射尼龙+玻璃纤维料的模具。
8407
退火
≤hb185
edel
2344
退火
≤hb210
龙记
gs2344
退火
hb180-210
德胜
gs-344efs
退火
≤hb220
德
国
德威
gsw-2344
退火
≤hb210
多来特
2344
退火
≤hb230
奥地利百禄
w302
退火
≤hb235
韩国
重工(株)
hds-1
退火
≤hb229
h13改良型,具有良好的韧性和抗回火稳定性
std-61
退火
≤hb229
近似于h13,具有良好的高温强度和韧性
注:带“*”者为我公司使用较多的钢材牌号。
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
hrc54-58
sm45、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,用于大中型复杂精密模具型腔、型芯、滑块、镶件等
正/退火
hb170-200
3cr2nimo
3cr2nimnmo
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
hb170-200
40cr
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
≤hb207
42crmo
预硬
hb175-220
超高强度钢,具有高强度和韧性,淬透性高,用于有一定强度和韧性要求的大中型模具
退火
≤hb207
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,热处理同上
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
hrc40
25crni3moal
预硬
hrc30
预硬状态下加工,然后经520℃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
hrc40
06ni6crmovtial
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
hrc43-48
18ni-250 18ni-300
18ni-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
hrc37-42
2cr13
退火
≤hb220
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,适宜制造承受高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
hrc40-50
3cr13
4cr13
退火
≤hb230
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
具
钢
4cr5mosiv
4cr5mosiv1
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
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,但韧性和塑性较差。表面硬度高,耐磨性和热疲劳性良好,调质后可氮化处理进一步提高表面硬度
回火
hrc42-48
氮化
hv600-800


汇总模具制造中需要达到的多种工艺要求
“浙江制造”团体标准《光伏电站用不锈钢紧固件》正式通过
中金公司:看好盈利稳估值低的汽车零部件商
耐磨螺杆简介
如何在网上采购好的铜螺母产品
产能过剩已隐现 新疆钢市提前进入寒冬
河北民企与国有钢企首度“牵手”
设备磨损两大形式分析