Materialanforderungen für Kunststoffformen

Die Arbeitsbedingungen von Kunststoffformen unterscheiden sich von denen von Kaltprägewerkzeugen und erfordern im Allgemeinen einen Betrieb bei 150 °C -200 °C. Sie müssen nicht nur einem bestimmten Druck ausgesetzt sein, sondern auch Temperatureinflüssen standhalten. Basierend auf den unterschiedlichen Einsatzbedingungen und Verarbeitungsmethoden von Kunststoffformen lassen sich die grundlegenden Leistungsanforderungen für Stahl, der in Kunststoffformen verwendet wird, grob wie folgt zusammenfassen:
1. Ausreichende Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit
Die Härte von Kunststoffformen liegt normalerweise unter 50-60HRC, und Formen, die einer Wärmebehandlung unterzogen wurden, sollten eine ausreichende Oberflächenhärte aufweisen, um sicherzustellen, dass die Formen über eine ausreichende Steifigkeit verfügen. Durch das Füllen und Fließen des Kunststoffs sind Formen im Betrieb einer erheblichen Druckspannung und Reibung ausgesetzt. Daher ist es notwendig, dass die Formgenauigkeit und Dimensionsstabilität der Formen erhalten bleibt, um eine ausreichende Lebensdauer zu gewährleisten. Die Verschleißfestigkeit von Formen hängt von der chemischen Zusammensetzung und der Wärmebehandlungshärte des Stahls ab. Daher ist eine Erhöhung der Härte von Formen für die Verbesserung ihrer Verschleißfestigkeit von Vorteil.
2. Hervorragende Bearbeitbarkeit
Die meisten Kunststoffformen erfordern zusätzlich zur EMD-Verarbeitung bestimmte Schneid- und Monteurreparaturen. Um die Lebensdauer von Schneidwerkzeugen zu verlängern, die Schneidleistung zu verbessern und die Oberflächenrauheit zu verringern, muss die Härte des Kunststoffformstahls angemessen sein.
3. Gute Polierleistung
Hochwertige Kunststoffprodukte erfordern geringe Rauheitswerte an der Oberfläche des Formhohlraums. Beispielsweise muss der Oberflächenrauheitswert des Spritzgussformhohlraums kleiner als Ra0.1-0.25 sein, während die optische Oberfläche Ra erfordert<0.01nm. The cavity must be polished to reduce the surface roughness value. The steel selected for this purpose requires minimal impurities, fine and uniform microstructure, no fiber directionality, and no pitting or orange peel like defects during polishing.
4. Gute thermische Stabilität
Die Form von Teilen in Kunststoffspritzgussformen ist oft komplex und nach dem Abschrecken schwer zu verarbeiten. Daher ist es ratsam, solche mit guter thermischer Stabilität zu wählen. Nach der Wärmebehandlung weist die Form einen kleinen linearen Ausdehnungs- und Verformungskoeffizienten auf und die durch Temperaturunterschiede verursachte Größenänderungsrate ist gering. Die Mikrostruktur und die Formgröße sind stabil und die Verarbeitung kann reduziert oder entfallen, um die Maßhaltigkeit und Oberflächenrauheitsanforderungen der Form sicherzustellen.
Die Kohlenstoffstahlsorten 45 und 50 weisen eine gewisse Festigkeit und Verschleißfestigkeit auf und werden nach einer Abschreck- und Anlassbehandlung häufig als Formrahmenmaterialien verwendet. Werkzeugstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt und niedriglegierter Werkzeugstahl weisen nach der Wärmebehandlung eine hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit auf und werden hauptsächlich zum Umformen von Teilen verwendet. Allerdings ist Werkzeugstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt aufgrund seiner großen Wärmebehandlungsverformung nur für die Herstellung kleiner und einfach geformter Formteile geeignet.
Mit der Entwicklung der Kunststoffindustrie werden die Komplexitäts- und Präzisionsanforderungen an Kunststoffprodukte immer höher und auch an die Formmaterialien werden höhere Anforderungen gestellt. Für die Herstellung komplexer, präziser und korrosionsbeständiger Kunststoffformen können vorgehärteter Stahl (z. B. PMS), korrosionsbeständiger Stahl (z. B. PCR) und martensitischer Alterungsstahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (z. B. 18Ni-250) verwendet werden verwendet werden, die alle über eine gute Schnitt-, Wärmebehandlungs-, Polierleistung und hohe Festigkeit verfügen.
Darüber hinaus muss bei der Materialauswahl auch auf die Vermeidung von Kratzern und Verklebungen geachtet werden. Wenn es zu einer relativen Bewegung zwischen den beiden Oberflächen kommt, vermeiden Sie die Auswahl von Materialien mit derselben Organisationsstruktur. In besonderen Fällen kann eine Seite plattiert oder nitriert werden, um beiden Seiten unterschiedliche Oberflächenstrukturen zu verleihen.