Materiaalin valinta muovimuotteihin

1. Muovimuottien käyttöolosuhteet
Muovi- ja muovivaluteollisuuden kehittymisen myötä muovimuottien laatuvaatimukset ovat yhä korkeammat. Siksi muovimuottien rikkoutumisongelmasta ja vaikuttavista tekijöistä on tullut tärkeä tutkimusaihe. Muovimuottien pääasialliset työosat ovat muovatut osat, kuten kuperat muotit, koverat muotit jne. Ne muodostavat muovimuottien ontelon muoviosien erilaisten pintojen muotoilemiseksi ja suoraan kosketukseen muovin kanssa, kestävät painetta, lämpötilaa, kitkaa ja korroosiota .
2. Muovisten muottimateriaalien epäonnistumissyiden analyysi
Yleinen muotin valmistusprosessi sisältää muotin suunnittelun, materiaalin valinnan, lämpökäsittelyn, mekaanisen käsittelyn, virheenkorjauksen ja asennuksen. Selvityksen mukaan muoteissa käytetyt materiaalit ja lämpökäsittely ovat tärkeimmät niiden käyttöikään vaikuttavat tekijät. Kokonaislaadunhallinnan näkökulmasta muottien käyttöikään vaikuttavia tekijöitä ei voida mitata polynomien summana, vaan useiden tekijöiden tulona. Siksi muottimateriaalien ja lämpökäsittelyn laatu on erityisen tärkeää koko muotin valmistusprosessin ajan.
Muottivaurioanalyysin yleisestä ilmiöstä muovimuotit voivat kokea kulumisvaurioita, paikallisia muodonmuutosvaurioita ja murtumia palvelun aikana. Muovimuottien tärkeät vikatilat voidaan jakaa kulumisvaurioihin, paikallisiin plastiseen muodonmuutosvirheisiin ja murtumisvaurioihin.
3. Teollisuuden nopean kehityksen myötä muovimuotit ovat korvaamattomia työkaluja muovin muovauksen käsittelyssä, ja niiden osuus muottien kokonaistuotannosta kasvaa vuosi vuodelta. Suorituskykyisten muovien kehityksen ja jatkuvan tuotannon myötä muovituotteiden tyypit lisääntyvät ja niiden käyttömahdollisuudet laajenevat. Tuotteet kehittyvät kohti tarkkuutta, suuria ja monimutkaisia. Nopeiden muottituotannon kehittyminen on johtanut yhä monimutkaisempiin muottien työolosuhteisiin.
1) Muottipesän pinnan kuluminen ja korroosio
Muovisula virtaa muotin ontelossa tietyn paineen alaisena ja jähmettyneet muoviosat tulevat ulos muotista aiheuttaen kitkaa ja kulumista muotin muovauspinnalle. Perussyy muovimuottien kulumiseen ja rikkoutumiseen on muotin ja materiaalin välinen kitka. Mutta kulumisen erityinen muoto ja prosessi liittyvät moniin tekijöihin, kuten paineeseen, lämpötilaan, materiaalin muodonmuutosnopeuteen ja muotin voitelutilaan käytön aikana. Kun muovimuoteissa käytetyt materiaalit ja lämpökäsittely ovat kohtuuttomia, muottipesän pintakovuus on alhainen ja kulutuskestävyys huono. Tämä ilmenee: mittapoikkeamia, jotka aiheutuvat kulumisesta ja muotin ontelon pinnan muodonmuutoksesta; Karheusarvo kasvaa sumeutumisen vuoksi ja pinnan laatu heikkenee. Varsinkin kun kiinteitä materiaaleja käytetään päästämään muotin onteloon, se pahentaa ontelon pinnan kulumista. Lisäksi muovin käsittely sisältää klooria, fluoria ja muita komponentteja, jotka hajoavat kuumennettaessa syövyttäviksi kaasuiksi HC1 ja HF aiheuttaen korroosiota ja kulumista muovin muottipesän pinnalla, mikä johtaa vaurioitumiseen. Jos samanaikaisesti esiintyy kulumisvaurioita, jotka vahingoittavat pinnoitetta tai muita suojakerroksia muotin ontelon pinnalla, se edistää korroosioprosessia. Kahden vauriotyypin vuorovaikutus kiihdyttää korroosiota ja kulumisvaurioita.
2) Muovinen muodonmuutosvirhe
Muovisen muottipesän pinta paineen ja lämmön alaisena voi aiheuttaa plastisia muodonmuutoksia ja vikoja, varsinkin kun pienet muotit työskentelevät suurikokoisissa laitteissa, ne ovat alttiimpia ylikuormitukselle plastisille muodonmuutoksille. Muovimuotteissa käytetyillä materiaaleilla on riittämätön lujuus ja sitkeys ja alhainen muodonmuutoskestävyys; Toinen syy plastisen muodonmuutoksen epäonnistumiseen on se, että muotin ontelon pinnalla oleva kovettumiskerros on liian ohut, muodonmuutoskestävyys on riittämätön tai työskentelylämpötila on korkeampi kuin karkaisulämpötila, mikä johtaa faasimuunnospehmenemiseen ja muotin varhaiseen rikkoutumiseen. .
3) Murtuma
Pääasiallinen murtumissyy on rakenteellinen jännitys, lämpöjännitys tai rakenteen ja lämpötilaeron aiheuttama riittämätön karkaisu. Käyttölämpötilassa jäännösausteniitti muuttuu martensiitiksi aiheuttaen paikallista tilavuuden laajenemista ja kudosten jännitystä muotin sisällä.
Muovimuottien käyttöolosuhteet poikkeavat kylmäpuristusmuottien käyttöolosuhteista, ja ne edellyttävät yleensä toimintaa 150 asteen -200 asteessa. Sen lisäksi, että ne altistetaan tietylle paineelle, niiden on myös kestettävä lämpötilan vaikutuksia. Samalla muotilla voi olla useita vikatiloja, ja jopa samassa muotissa voi esiintyä useita vaurioita. Muovimuottien rikkoutumistavoista voidaan nähdä, että muovimuottimateriaalien järkevä valinta ja lämpökäsittely ovat erittäin tärkeitä, sillä ne vaikuttavat suoraan muotin käyttöikään. Joten muovimuoteissa käytetyn teräksen tulee täyttää seuraavat vaatimukset:
1) Lämmönkestävyys
Nopeiden muovauskoneiden syntymisen myötä muovituotteiden toimintanopeus on kasvanut. Koska muovauslämpötila on välillä 200-350 astetta, jos muovilla on huono juoksevuus ja muovausnopeus nopea, muotin muovatun osan pintalämpötila ylittää 400 astetta hyvin lyhyessä ajassa. Muotin tarkkuuden ja minimaalisen muodonmuutoksen varmistamiseksi käytön aikana muottiteräksellä tulee olla korkea lämmönkestävyys.
2) Riittävä kulutuskestävyys
Muovituotteiden käytön lisääntyessä muoveihin lisätään usein epäorgaanisia materiaaleja, kuten lasikuitua, lisäämään niiden plastisuutta. Lisäaineiden ansiosta muovien juoksevuus heikkenee huomattavasti, mikä johtaa homeen kulumiseen. Siksi sillä on oltava hyvä kulutuskestävyys.
3) Erinomainen työstettävyys
Useimmat muovivalumuotit vaativat tiettyjä leikkaus- ja asentajakorjauksia sähköpurkaustyöstön lisäksi. Leikkaustyökalujen käyttöiän pidentämiseksi leikkausprosessin aikana on vähemmän työkarkaisua. Tarkkuuteen vaikuttavien muotin muodonmuutosten välttämiseksi toivotaan, että jäännösjännitykset käsittelyn aikana voidaan hallita minimiin.
4) Hyvä lämmönkestävyys
Muovisten ruiskuvalumuottien osien muoto on usein monimutkainen ja vaikea käsitellä sammutuksen jälkeen, joten materiaalit, joilla on hyvä lämmönkestävyys, tulisi valita mahdollisimman paljon.
5) Peilin käsittelyteho
Muotin ontelon pinta on sileä ja muottipinta on kiillotettava peilipinnaksi, jonka pinnan karheus on alle Ra{0}},4 μm muovisten puristusosien ulkonäön varmistamiseksi ja helpottamiseksi. purkaminen.
6) Lämpökäsittelyn suorituskyky
Muottivaurioonnettomuuksissa lämpökäsittelyn aiheuttamien tapaturmien osuus on yleensä 52,3 %, joten lämpökäsittely on tärkeä osa koko muotin valmistusprosessia. Lämpökäsittelyprosessin laadulla on merkittävä vaikutus muotin laatuun. Yleensä vaaditaan, että lämpökäsittelyn muodonmuutos on pieni, sammutuslämpötila-alue on laaja, ylikuumenemisherkkyys on alhainen, erityisesti korkean karkaisun kovuuden ja karkenevuuden kanssa.
7) Korroosionkestävyys
Muovausprosessin aikana syövyttäviä kaasuja, kuten HC1 ja HF, voi vapautua ja ne hajoavat termisesti, jolloin muodostuu syövyttäviä kaasuja, jotka syövyttävät muottia. Joskus muotti voi ruostua ja vaurioitua ilmavirtauskanavassa, joten muottiteräkseltä vaaditaan hyvä korroosionkestävyys.
4. Uusi muovimuottiteräs
Yleensä muovimuotit valmistetaan normalisoidusta 45-teräksestä tai 40Cr-teräksestä karkaisun ja karkaisun kautta. Muoviset muotit, joilla on korkeat kovuusvaatimukset, on valmistettu teräksestä, kuten CrWMn tai Crl2MoV. Muoveille, joiden käyttölämpötila on korkea, voidaan valita erittäin sitkeä kuumatyömuottiteräs. Muovisten muottipesän korkeiden mittatarkkuuden ja pinnanlaadun vaatimusten täyttämiseksi on äskettäin kehitetty sarja uusia muottiteräksiä.
1) Hiilipitoinen muovimuottiteräs
Hiiltynyttä muovimuottiterästä käytetään pääasiassa monimutkaisten onteloiden muovimuottien kylmäpuristusmuovaukseen. Tämän tyyppisellä teräksellä on alhainen hiilipitoisuus, ja siihen lisätään usein elementtiä Cr, samalla kun siihen lisätään sopivat määrät Ni:tä, Mo:ta ja V:ta karkaisevuuden ja hiiltymiskyvyn parantamiseksi. Kylmäpuristusmuovauksen helpottamiseksi tämän tyyppisellä teräksellä on oltava korkea plastisuus ja alhainen muodonmuutoskestävyys hehkutetussa tilassa, ja hehkutetun kovuuden on oltava pienempi tai yhtä suuri kuin 100 HBS. Kylmäpuristusmuovauksen jälkeen suoritetaan hiiletys ja karkaisukarkaisukäsittely, ja pinnan kovuus voi saavuttaa 58-62HRC:n. Ulkomailla tälle terästyypille on erikoisteräslajeja, kuten 8416 Ruotsista, P2 ja P4 Yhdysvalloista jne. 12CrNi3A- ja 12Cr2Ni4A-teräkset sekä 20Cr2Ni4A ovat yleisesti käytössä kotimaassa. Niillä on hyvä kulutuskestävyys, ei sortumista tai pinnan kuoriutumista ja ne pidentävät muottien käyttöikää. Teräksessä olevat alkuaineet Cr, Ni, Mo ja V lisäävät hiiltyneen kerroksen kovuutta ja kulutuskestävyyttä sekä ytimen lujuutta ja sitkeyttä.
2) Esikarkaistu muovimuottiteräs
Tämän tyyppisen teräksen hiilipitoisuus on 0,3 % - 0,55 %, ja yleisesti käytettyjä seosaineita ovat Cr, Ni, Mn, V jne. Sen työstettävyyden parantamiseksi elementtejä, kuten s ja ca lisättiin. Useita tyypillisiä muovimuottiteräksiä, Y55CrNiMn MoVS (SMI), kehitettiin ja esiteltiin. SMI on Kiinassa valmistettu S-sarjan helposti leikattava muovimuottiteräs, jonka esikarkaistu toimituskovuus on 35-40 HRC, hyvä leikkausprosessoitavuus ja ei lämpökäsittelyä käsittelyn jälkeen, ja jota voidaan käyttää suoraan. Kiinteän Ni-liuoksen lisääminen lujuuden lisäämiseksi ja sitkeyden lisäämiseksi sekä Mn:n ja S:n lisääminen vapaan leikkausfaasin MnS muodostamiseksi; Lisäämällä Cr:n, Mo:n ja V:n lisäämään teräksen karkenevuutta, 8Cr2S-teräs riittää helposti leikkaamaan tarkkuusmuottiterästä.
3) Aikakovettuva muovimuottiteräs
MASI on kehitetty vähän kobolttia sisältävä, kobolttiton ja vähän nikkeliä sisältävä martensiittista ikääntymistä sisältävä teräs. 8150C liuoskäsittelyn jälkeen kovuus on 28-32HRC. Mekaanisen käsittelyn ja 4800C vanhentamisen jälkeen metallien väliset yhdisteet, kuten Ni3Mo ja Ni3Ti, hajoavat vanhenemisen aikana, jolloin kovuus on 48-52 HRC. Teräksellä on korkea lujuus ja sitkeys, pienet koon muutokset vanhenemisen aikana ja hyvä hitsausteho, mutta se on kallista eikä kovin suosittua Kiinassa.
4) Korroosionkestävä muovimuottiteräs
Polyvinyylikloridista (PVC) ja ABS:stä valmistetut muovituotteet, joissa raaka-aineena on palonkestävä hartsi, hajoavat ja muodostavat muovausprosessin aikana syövyttäviä kaasuja, jotka voivat syövyttää muottia. Siksi vaaditaan, että muovimuottiteräksellä on hyvä korroosionkestävyys. Ulkomailla yleisesti käytettyjä korroosionkestäviä muottiteräksiä on kahta tyyppiä: martensiittista ruostumatonta terästä ja sadekarkaisua ruostumatonta terästä. Ruotsissa on ulkomaisia ​​yrityksiä, kuten STVAX (4Crl3) ja ASSAB:n A SSAB-8407.