1.3.2 加工性能对模具材料的要求
选材时除了要满足上述的使用性能要求外,还应符合加工性能的要求。
1.有良好的切削加工性能
切削加工是制造各类塑料模具的主要手段,所选材料具有良好的切削加工性能是保证模具加工质量的基础。为保证模具的零部件,尤其是成型零部件具有较好的切削加工性能,通常要求模具材料在切削加工时的硬度不超过28~32HRC。这样,既可保证所加工出的模具零件具有较低的表面粗糙度,又能使切削刀具具有较长的寿命。
2.有较好的塑性加工性能
对型腔尺寸不是太大的多腔模具,可以采用塑性加工方法成型其型腔。在这种情况下,应注意选用塑性加工性能较好的模具材料。如果采用冷挤压法,则要求挤压前模具材料的硬度低于135HB,延伸率大于35%。如果采用超塑性挤压法,则要求超塑性挤压前其晶粒尺寸为10μm左右,而显微组织最好为两相。
3.有良好的热处理性能
模具零件对热处理性能的要求包括淬透性、淬硬性良好及热处理变形小等,这些性能对模具零件(尤其是成型零部件)的力学性能和模塑制品的成型质量均有重要影响,有时还能影响到模具加工方法的选择。例如,模具材料的淬透性不好时,虽经热处理,但并不能真正起到强化的作用,而使强度和刚度得不到有效的保证,在成型压力作用下容易发生弹性变形,使成型的制品无法达到预定的质量要求。又如,碳素工具钢因其淬透性差,所以,选用此类材料时应注意不能采用电火花线切割作为成型零部件的主要加工手段,否则加工精度达不到要求,甚至在加工中会产生开裂。再如,当模具材料的淬硬性不好时,其零件的硬度无法保证,成型过程中易发生磨损而过早失效。另外,如果成型零部件所用材料热处理变形较大,热处理后,不仅精加工工作量大,而且还难以保证尺寸和形状精度。
4.有良好的表面处理性能
对模具的成型零部件进行表面处理,如镀铬、渗碳、渗氮、碳氮共渗等,是为了提高其耐磨性,从而提高其使用寿命。但是,各种材料对表面处理工艺的适应性又存在差异,因此,如果准备对零件进行表面处理,选用的材料与表面处理所用介质应具有良好的化学亲和性,以达到表面强化处理的目的。
5.有良好的表面雕刻和抛光性能
由于制品的使用要求,或为了掩盖制品表面某些无法避免的成型缺陷,型腔表面有时需要雕刻各种花纹、图案、文字标记等,此时应选用表面雕刻性能良好的材料。表面雕刻性能通常指雕刻加工方便容易,雕刻后不发生变形和裂纹。
抛光的目的是为了降低制品的表面粗糙度或保证制品的光学性能。某些表面质量要求很高或具有光学性能的塑料制品,常要求模具进行镜面抛光(Ra≤0.1μm),此时所选材料的抛光性能应优良,最好选用镜面钢。此外,还要求所选材料的内部无气孔和夹杂其他非金属物质,还要易于焊接修补等。
综上所述,对塑料模具所选材料的性能要求是多方面的,通常要使所选的某种材料能同时满足这些要求是很难的。因此,在选材时,要综合地考虑塑料制品的生产批量、成型质量要求、模具材料的价格及市场的供应等情况,以及模具加工条件等因素,尽量使所选材料既满足模具的使用要求,加工难度又不会过大,制造成本也不会过高。