בחירת חומרים לתבניות פלסטיק

1. תנאי עבודה של תבניות פלסטיק
עקב התפתחות תעשיית הפלסטיק ודפוס הפלסטיק, דרישות האיכות של תבניות פלסטיק הולכות ונעשות גבוהות יותר. לכן בעיית הכשל וגורמי ההשפעה של תבניות פלסטיק הפכו לנושא מחקר חשוב. חלקי העבודה העיקריים של תבניות פלסטיק הם חלקים יצוקים, כגון תבניות קמורות, תבניות קעורות וכו'. הם יוצרים חלל של תבניות פלסטיק לעיצוב משטחים שונים של חלקי פלסטיק ומגע ישיר עם פלסטיק, עמיד בלחץ, טמפרטורה, חיכוך וקורוזיה .
2. ניתוח גורמי כשל של חומרי עובש מפלסטיק
תהליך ייצור העובש הכללי כולל עיצוב תבניות, בחירת חומרים, טיפול בחום, עיבוד מכני, איתור באגים והתקנה. על פי הסקר, החומרים וטיפול החום המשמשים בתבניות הם הגורמים העיקריים המשפיעים על חיי השירות שלהם. מנקודת המבט של ניהול איכות מוחלט, לא ניתן למדוד את הגורמים המשפיעים על חיי השירות של תבניות כסכום של פולינומים, אלא כתוצר של מספר גורמים. לכן, איכות חומרי העובש וטיפול בחום חשובים במיוחד לאורך כל תהליך ייצור התבניות.
מהתופעה הנפוצה של ניתוח כשל עובש, תבניות פלסטיק יכולות לחוות כשל בלאי, כשל דפורמציה מקומית וכישלון שבר במהלך השירות. ניתן לחלק את מצבי הכשל החשובים של תבניות פלסטיק לכשל בלאי, כשל דפורמציה פלסטית מקומית וכישלון שבר.
3. עם ההתפתחות המהירה של תעשיית הייצור, תבניות פלסטיק הן כלי חיוני בעיבוד יציקת פלסטיק, ושיעורן בכלל ייצור התבניות גדל משנה לשנה. עם הפיתוח והייצור המתמשך של פלסטיקים בעלי ביצועים גבוהים, גדלים סוגי מוצרי הפלסטיק והשימוש בהם מתרחב. מוצרים מתפתחים לקראת דיוק, קנה מידה גדול ומורכבות. הפיתוח של ייצור דפוס מהיר הוביל לתנאי עבודה מורכבים יותר ויותר עבור תבניות.
1) בלאי וקורוזיה על פני חלל התבנית
נמס פלסטיק זורם בחלל התבנית בלחץ מסוים, וחלקי הפלסטיק המוצקים יוצאים מהתבנית וגורמים לחיכוך ובלאי על משטח התבנית של התבנית. הסיבה הבסיסית לבלאי וכשל של תבניות פלסטיק היא החיכוך בין התבנית לחומר. אבל הצורה והתהליך הספציפיים של בלאי קשורים לגורמים רבים, כגון הלחץ, הטמפרטורה, מהירות עיוות החומר ומצב הסיכה של התבנית במהלך הפעולה. כאשר החומרים וטיפול החום המשמשים בתבניות פלסטיק אינם סבירים, קשיות פני השטח של חלל התבנית נמוכה ועמידות הבלאי ירודה. זה בא לידי ביטוי ב: סטיות ממדים הנגרמות על ידי בלאי ועיוות של משטח חלל העובש; ערך החספוס עולה עקב טשטוש, ואיכות פני השטח מתדרדרת. במיוחד כאשר משתמשים בחומרים מוצקים לכניסה לחלל העובש, הדבר יחמיר את הבלאי של משטח החלל. בנוסף, עיבוד פלסטי מכיל כלור, פלואור ורכיבים אחרים המתפרקים לגזים קורוזיביים HC1 ו-HF בחימום, מה שגורם לקורוזיה ובלאי על פני חלל תבנית הפלסטיק, מה שמוביל לכשל. אם יש בו זמנית נזקי בלאי, הגורמים לנזק לציפוי או לשכבות הגנה אחרות על פני חלל העובש, זה יקדם את תהליך הקורוזיה. האינטראקציה של שני סוגי נזק מאיצה קורוזיה וכישלון בלאי.
2) כשל דפורמציה פלסטית
פני השטח של חלל עובש פלסטיק תחת לחץ וחום עלולים לגרום לעיוות פלסטי ולכשל, במיוחד כאשר תבניות קטנות עובדות על ציוד בנפח גדול, הן נוטות יותר לעומס פלסטי. לחומרים המשמשים בתבניות פלסטיק יש חוזק וקשיחות לא מספיקים, ועמידות לדפורמציה נמוכה; סיבה נוספת לכישלון דפורמציה פלסטי היא ששכבת ההתקשות על פני חלל התבנית דקה מדי, עמידות העיוות אינה מספקת, או שטמפרטורת העבודה גבוהה מטמפרטורת הטמפרור, וכתוצאה מכך ריכוך טרנספורמציה פאזה וכשל מוקדם של התבנית. .
3) שבר
הגורם העיקרי לשבר הוא מתח מבני, מתח תרמי או חיסום לא מספיק בגלל הבדלי המבנה והטמפרטורה. בטמפרטורת הפעולה, שאריות אוסטניט הופך למרטנזיט, מה שגורם להתרחבות נפח מקומית ולמתח רקמות בתוך התבנית.
תנאי העבודה של תבניות פלסטיק שונים מאלה של הדפסי הטבעה קרים, בדרך כלל דורשים פעולה ב-150 מעלות -200 מעלות. בנוסף להיותם נתונים ללחץ מסוים, הם צריכים גם לעמוד בהשפעות טמפרטורה. לאותו תבנית יכולים להיות מספר מצבי כשל, ואפילו על אותה תבנית עלולים להיווצר נזקים מרובים. ממצבי הכשל של תבניות פלסטיק, ניתן לראות כי בחירה סבירה של חומרי תבנית פלסטיים וטיפול בחום חשובים מאוד, שכן הם משפיעים ישירות על חיי השירות של התבנית. אז הפלדה המשמשת לתבניות פלסטיק צריכה לעמוד בדרישות הבאות:
1) ביצועי עמידות בחום
עם הופעת מכונות דפוס במהירות גבוהה, מהירות הפעולה של מוצרי פלסטיק עלתה. בשל טמפרטורת היציקה בין 200-350 מעלות, אם לפלסטיק יש יכולת זרימה לקויה ומהירות היציקה מהירה, טמפרטורת פני השטח של החלק היצוק של התבנית תעלה על 400 מעלות בפרק זמן קצר מאוד. כדי להבטיח את הדיוק ואת העיוות המינימלי של התבנית במהלך השימוש, פלדת התבנית צריכה להיות בעלת עמידות בחום גבוהה.
2) עמידות בפני שחיקה מספקת
עם התרחבות השימוש במוצרי פלסטיק, לעיתים קרובות מוסיפים לפלסטיק חומרים אנאורגניים כגון סיבי זכוכית כדי לשפר את הפלסטיות שלהם. בשל תוספת של תוספים, יכולת הזרימה של פלסטיק מופחתת מאוד, מה שמוביל לבלאי עובש. לכן, נדרשת עמידות בפני שחיקה טובה.
3) יכולת עיבוד מעולה
רוב תבניות הפלסטיק דורשות חיתוך ותיקונים מסוימים בנוסף לעיבוד שבבי פריקה חשמלית. כדי להאריך את חיי השירות של כלי חיתוך, יש פחות התקשות במהלך תהליך החיתוך. כדי למנוע עיוות עובש המשפיע על הדיוק, יש לקוות שניתן לשלוט במתחים שיוריים במהלך העיבוד למינימום.
4) יציבות תרמית טובה
הצורה של חלקי תבנית הזרקת פלסטיק היא לרוב מורכבת וקשה לעיבוד לאחר ההמרה, ולכן יש לבחור חומרים בעלי יציבות תרמית טובה ככל האפשר.
5) ביצועי עיבוד מראה
פני חלל התבנית חלקים, ויש צורך ללטש את משטח התבנית למשטח מראה בעל חספוס פני השטח של פחות מ-Ra0.4 מיקרומטר כדי להבטיח את מראה חלקי הפלסטיק הלוחצים ולהקל על פני השטח של חלל התבנית. פירוק תבנית.
6) ביצועי טיפול בחום
בתאונות כשל בעובש, שיעור התאונות הנגרמות מטיפול בחום הוא בדרך כלל 52.3%, מה שהופך את הטיפול בחום לחלק חשוב בכל תהליך ייצור העובש. לאיכות תהליך הטיפול בחום השפעה משמעותית על איכות התבנית. בדרך כלל, נדרש כי עיוות טיפול החום יהיה קטן, טווח טמפרטורת ההמרה יהיה רחב, רגישות התחממות יתר תהיה נמוכה, במיוחד עם קשיות כיבוי וקיקשות גבוהים.
7) עמידות בפני קורוזיה
במהלך תהליך היווצרות, גזים מאכלים כגון HC1 ו-HF עשויים להשתחרר ולהתפרק תרמית כדי לייצר גזים מאכלים אשר מאכלים את העובש. לעיתים, העובש עלול להחליד ולהינזק בתעלת זרימת האוויר, ולכן נדרש שלפלדת התבנית תהיה עמידות טובה בפני קורוזיה.
4. פלדת תבנית פלסטיק חדשה
בדרך כלל, תבניות פלסטיק עשויות מפלדה 45 מנורמלת או מפלדה 40Cr באמצעות מרווה וחיסום. תבניות פלסטיק עם דרישות קשיות גבוהות עשויות מפלדה כמו CrWMn או Crl2MoV. עבור תבניות פלסטיק עם טמפרטורות עבודה גבוהות, ניתן לבחור פלדת תבנית עבודה חמה בקשיחות גבוהה. על מנת לעמוד בדרישות הגבוהות יותר לדיוק ממדים ואיכות פני השטח של חללי תבניות פלסטיק, פותחה לאחרונה סדרה של פלדות תבניות חדשות.
1) פלדת תבנית פלסטיק מוגזת
פלדת תבנית פלסטיק מוגזת משמשת בעיקר לייצור שחול קר של תבניות פלסטיק מורכבות עם חללים. סוג זה של פלדה הוא בעל תכולת פחמן נמוכה ולעיתים קרובות מתווסף עם היסוד Cr, תוך הוספת כמויות מתאימות של Ni, Mo ו-V לשיפור יכולת ההתקשות ויכולת הקרבורור. על מנת להקל על יציקת שחול קרה, פלדה מסוג זה חייבת להיות בעלת פלסטיות גבוהה ועמידות דפורמציה נמוכה במצב חישול, עם קשיות חישול של פחות או שווה ל-100HBS. לאחר יצירת שחול קר, מבוצעים טיפול חיסום בפחמימות ומרווה, וקשיות פני השטח יכולה להגיע ל-58-62HRC. ישנן דרגות פלדה מיוחדות לסוג זה של פלדה בחו"ל, כגון 8416 משבדיה, P2 ו-P4 מארה"ב וכו'. פלדה 12CrNi3A ו-12Cr2Ni4A, כמו גם 20Cr2Ni4A, נמצאים בשימוש מקומי. יש להם עמידות טובה בפני שחיקה, ללא קריסה או קילוף פני השטח, ומשפרים את חיי השירות של תבניות. האלמנטים Cr, Ni, Mo ו-V בפלדה מגבירים את הקשיות ועמידות השחיקה של השכבה הקרבורית, כמו גם את החוזק והקשיחות של הליבה.
2) פלדת תבנית פלסטיק מוקשה מראש
תכולת הפחמן של פלדה מסוג זה היא 0.3% - O.55%, ואלמנטים סגסוגים נפוצים כוללים Cr, Ni, Mn, V וכו'. על מנת לשפר את יכולת העיבוד שלה, אלמנטים כגון s ו-ca נוספו. פותחו והוצגו מספר פלדות תבניות פלסטיק טיפוסיות, Y55CrNiMn MoVS (SMI). SMI היא פלדת תבנית פלסטיק מתוצרת סינית מתוצרת S, המאופיינת בקשיות אספקה ​​מוקשה מראש של 35-40 HRC, יכולת חיתוך טובה, וללא טיפול בחום לאחר עיבוד, שניתן להשתמש בו ישירות. הוספת תמיסת Ni מוצקה לחיזוק והגברת הקשיחות, והוספת Mn ו-S ליצירת שלב חיתוך חופשי MnS; הוספת Cr, Mo ו-V כדי להגביר את יכולת ההתקשות של הפלדה, פלדת 8Cr2S מספיקה לחיתוך קל של פלדת תבנית מדויקת.
3) מתקשה זמן פלדה של תבנית פלסטיק
פלדת יישון מרטנסיטית שפותחה ברמת קובלט נמוכה, נטולת קובלט ובעלת ניקל נמוכה, MASI היא פלדת יישון מרטנסיטית טיפוסית. לאחר טיפול בתמיסת 8150C, הקשיות היא 28-32HRC. לאחר עיבוד מכני והזדקנות 4800C, תרכובות בין-מתכתיות כגון Ni3Mo ו-Ni3Ti מתפרקות במהלך ההזדקנות, וכתוצאה מכך קשיות של 48-52 HRC. לפלדה חוזק וקשיחות גבוהים, שינויים בגודל קטנים במהלך ההזדקנות וביצועי ריתוך טובים, אך היא יקרה ואינה פופולרית במיוחד בסין.
4) פלדת עובש פלסטיק עמיד בפני קורוזיה
מוצרי פלסטיק העשויים מפוליוויניל כלוריד (PVC) ו-ABS עם שרף עמיד בפני אש כחומרי גלם מתפרקים ומייצרים גזים קורוזיביים בתהליך היווצרות, העלולים לשתות את העובש. לכן, נדרש שלפלדת עובש פלסטיק יש עמידות טובה בפני קורוזיה. ישנם שני סוגים של פלדות עובש עמידות בפני קורוזיה בשימוש נפוץ בחו"ל: נירוסטה מרטנסיטית ופלדת אל חלד מתקשות משקעים. ישנן חברות זרות כגון STVAX (4Crl3) ו-A SSAB-8407 מ-ASSAB בשוודיה.