塑胶模具钢.docx

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塑胶模具钢

1塑膠模具鋼

（ASSABSPECIALSTEELS）

一、整體模具系統的經濟性

“整體模具系統的經濟性”定義：

由於模具生産壽命的提高，使得生産每一個産品的整體模具成本得以降低，同時貢獻了最佳的生産經濟性。

1、“模具成本”與“整體模具系統成本”

模具使用者能預期模具的壽命，所以從經驗中瞭解最初的模具成本僅是整體模具系統中的一部分，更多的成本在模具的維護，再抛光清理，再塗裝，破裂或磨損零件的更換，同時生産力損失的成本，客戶的商譽，和延遲交貨及付款的可能等等，如此整體模具系統的成本不但不能減少，反而提高，看看底下“冰山成本”。

2、鋼鐵成本——冰山中的一角

一個能夠對模具壽命及長期維護成本有最主要影響的決定便是盡可能指定最好的鋼鐵來從事這項重要的工作。

通常鋼鐵成本約爲模具成本的5~10%，而且更僅是整體模具系統中的一小部分，但常常爲了省錢購買廉價鋼鐵，反而變成了錯誤的經濟性考慮。

3、Uddeholm 模具中心

Uddeholm模具中心是世界上工具鋼製造的領導之一，數百年來已經發展出全套優質工具鋼，滿足塑膠工業的要求，我們最終的目的是您的“客戶”，能夠由於我們世界性的服務及技術上的支援而享受到“整體模具系統成本降低”所帶來的利益。

這份資料裏，我們研究了對塑膠模具經濟性的提供者——産品設計者、模具設計者、模具製造者、模具使用者和Uddeholm模具中心。

二、産品設計者

當産品設計者創造了一個新的模塑産品，有幾項評鑒必須令他滿意。

對産品純功能上的性能而言，模塑的要求必須滿足長時間生産時的高標準化及精密公差要求，以獲得統一的最終産品。

這些要求若要成功的配合，必須依據良好的零件設計，良好的模具設計，良好的模具製造和選擇最佳的工具鋼。

産品設計者，牽涉到幾個與模具鋼材選擇有關的重要決定：

●表面的要求

表面狀況有多重要？

它需要鏡面或適當的表面？

●咬花（光蝕刻花）

模具部分需要咬花嗎？

或者需要有許多不同樣式的咬花？

如汽車內部的模塑。

●模塑的塑膠原料

是不是有腐蝕性？

刮傷性？

或兩者皆有。

●公差

公差的要求是不是很緊要而且有很小的極限？

●生産的數量

模具鋼的耐磨性需要多少？

這些問題的答案將會幫助你決定使用最好的模具鋼來從事這項工作，而産品設計者如何能幫助確定最終的模塑能配合你原始的概念？

它能推介模具設計者指定ASSAB的工具鋼。

ASSAB能透過世界性的行銷鋼，提供您高品質的工具鋼，滿足您在塑膠模具的要求。

在鋼材選擇上，給予適當的技術提供，熱處性及用途上的技術，能在ASSAB廣泛的計劃中，完全提供給塑膠模具工業。

優良的産品設計者能夠注意到細節能影響最終模塑時的工作，增進模具的壽命及模塑生産力。

舉個最簡單的例子，盡可能避免尖角。

在模塑時，尖角經常是應力上升的集中點，易産生破裂及失敗。

在模穴部分的尖角，若能增加圓弧，便能增加模具的衝擊強度，這僅是一個小小的行爲，卻能産生一組強力的模具，更能抵抗較高的閉鎖壓力及射出壓力。

産品設計者將會注意到適當拔模角的重要性，確定在模塑時能容易的射出。

模具表面的咬花樣式將會影響射出，應該儘早與咬花者研究，協助解決這個問題。

三、模具設計者

模具設計者，對模具而言，扮演著非常重要的角色，能使模具製造者，經由産品設計者構想中的産品，製造出值得信賴又經濟的模具。

在尋求模具設計時，將滿足這些需求，並試著去確定模具能很容易且很經濟的由製造者做出。

進一步的將說明模具使用的最佳工具鋼和硬度，模具設計者能經由“標準化”創造出非常有價值的服務。

1、“想想標準化”

大部分的模具設計者，都習慣指定所有的標準零件如：

導柱、管、襯套、頂出銷等，這些零件能很快且便宜的買到，節省模具製造者的時間。

模具設計者應該擴大這種想法到鋼材的標準尺寸：

已粗加工過的標準鋼板及鋼鐵的種類，這些能進一步的節省時間和成本；指定現有鋼種的標準尺寸，能確保鋼材很快速的交到製造者手中，並且使最初的加工成本及材料的損失降至最低。

大部分的設計者手中都有一份模具標準零件的目錄和一份值得信賴的工具鋼供應廠商的庫存表。

有時候模具最好用標準的模座，裝配完成，有時是已加工過的標準鋼板、鋼棒或只是切下的鋼棒。

無論如何，選擇標準化，將永遠獲得利益，而且因而創造出模具系統的經濟性。

2、模具鋼材的選擇

模具鋼種和供應者的選擇，在設計階段就應確定，使得模具的交貨能簡單而快速，且材料和零件在適當的時間內購買，工作計劃將做得更好。

選擇鋼種並不永遠是一件簡單的差事：

●模具製造者：

對鋼鐵的加工性、抛光性、熱處理和表面處理性質有興趣。

●模具使用者：

將尋求模具良好的耐磨性、防腐蝕性、高抗壓強度等。

在許多例子裏，鋼種的選擇變成了一種折衷，但對最佳的模具系統如生産經濟性而言，永遠都是最重要的目標。

最常用的鋼鐵形態有：

●預硬的模具鋼，和承塊（Bolster）

●全硬性模具鋼（Throgh-Hardening）

●耐蝕性模具鋼

預硬的模具鋼，和承塊（Bolster）

預硬的鋼鐵通常是用在

●大組模具

●模具對耐磨性要求不高

●高強度的承塊鋼/輔助底板（holder）

這些鋼種交貨時通常已淬硬及回火到280~350HB的範圍，在模具使用前不需要任何熱處理，表面硬度可經由火焰硬化及氮化處理得到較高的硬度。

預硬鋼鐵用在大組模具，且需要適當壽命的産品上。

ASSAB718/IMPAXSupreme和HOLDAX都是Ni-Cr-Mo合金工具鋼，預硬至290~330HB。

ASSAB718是經過真空除渣再精煉（Vacuum-Degassing-Refining）技術製成，具備均勻的組織，良好的加工性及優良的抛光性，同時由於非常低的硫含量，所以具備良好的咬花性（Photo-etching）。

HOLDAX推薦使用在高強度的承塊上和不需要高抛光性的大組模具上，具備有優良的加工性，能將放模仁（Inserts）的孔穴以快速重切削率加工完成。

全硬性模具鋼

全硬性模具鋼通常用在：

●長期生産使用

●抵抗某些塑膠的刮傷性

●對抗高鎖定（Locking）壓力或射出壓力

這些鋼種交貨時通常都是退火狀態（annealed），必須經過粗加工，應力消除，完成加工，熱處理至所需硬度，最後研磨，抛光或咬花。

當全硬性鋼種，使用在模穴或模心（core）時,通常是被裝置在預硬過的承塊中，如HOLDAX。

模穴及模仁使用全硬性的鋼種硬度在HRC48~56範圍內將有以下優點：

●更好的耐磨性，特別是使用膨脹或加強力塑膠原料時。

●抵抗變形和凹陷，在模穴及澆口（Gating）附近。

●抛光性更好，當模具部分要求更高的表面亮度。

ASSAB典型的全硬鋼種如M-14，STAVAXESR和8407Supreme。

其他若要求更高的耐磨性，硬度在HRC56以上者，可使用XW-10及XW-41，而最耐磨的鋼種是粉末冶金製成的ASP-23。

塑膠模具經由下列幾種方式受到腐蝕影響：

●模塑的原料：

會産生有腐蝕性的物質如P.V.C-氫氯酸。

●冷卻循環效率降低：

當冷卻導管被腐蝕或完全堵塞。

●水氣固體化（condensation），由於生産停頓或在潮濕的環境中操作或儲存。

如果模具必須暴露在有腐蝕危害的環境中，則不銹鋼的模具材料是最適合的，或許最初鋼鐵成本會增加，但若使用傳統的工具鋼而需經過多次的再抛光處理，所以仍然是很經濟的。

STAVAXESR是一種不銹鋼模，能夠達到全硬性，具備有優良的耐磨性，防腐蝕性，良好的加工性及卓越的抛光性。

3、選擇硬度

我們必須在腦中有根深蒂固的概念，便是爲模具選擇熱處性條件，以達到要求的硬度，會對鋼材的幾個特性有影響，包括韌性、抗壓強度、耐磨性和防腐蝕性。

一般而言，增加強度能對磨損、壓應力、凹陷有更好的抵抗力，但較低的硬度有好的韌性，通常全硬性鋼種的工作硬度是HRC48~56，適當的硬度將依鋼種的使用、模具的尺寸、模穴的形狀、模塑的程序、模塑的原料等決定。

4、總結

●爲了最經濟的模具系統，“想想標準化”：

—標準的模具鋼種

—標準的鋼鐵尺寸

—標準的已加工鋼板

—標準的模座和配件

●指定適當的模具鋼和承塊鋼：

模具鋼

—預硬鋼：

718/IMPAX

—全硬鋼：

M-14、8407SUPPEME、STAVAXESR

—耐腐蝕鋼：

STAVAXESR

承塊鋼

—預硬鋼：

HOLDAX

—中碳鋼：

UHB11

●根據模具的要求，指定硬度

ASSAB高品質的模具鋼透過世界性的行銷網提供您泛用的鋼種及尺寸。

四、模具製造者

整體模具系統成本，實質上有一部分是牽涉在模具製造上，因此在模具製造程序中，應該盡可能的明確化。

具有良好設備的加工廠，熟練而勝任的技術人員，在這個過程中都是必要的部分。

對製造廠而言，基本的投資最後將集中在鋼材上，因此模具製造者，將隨鋼材的供應者和模具有相當高的要求：

●鋼材的品質和特性

●剛才的表面和庫存

長久以來，ASSAB在鋼鐵事業上已獲得好評，不僅只是固定而值得信賴的品質，同時是高水準的技術服務。

1、模具鋼材—品質和特性

模具製造者，將尋求一種模具鋼：

●沒有缺陷

●容易加工及抛光

●熱處性很穩定

●放電加工、咬花等的穩定性

2、內部的檢測

有經由ASSAB提供的材料，不論是外表或內部都通過多種程式檢查，包括超音波探傷試驗，以確定均一的高品質。

3、加工性

由於模具製造成本中約有1/3是加工成本，因此良好而均一的加工性是最重要的。

除了ASSAB718和HOLDAX外其餘的鋼材都是經過完全退火狀態，能發揮最高的切削能量及加工率。

幾個ASSAB鋼種，經由磨損試驗，得知其加工性的比較如下圖，必須注意的是ASSAB718及HOLDAX是在預硬的狀態下試驗其加工性。

4、抛光性

抛光是非常耗時而且昂貴的加工程序，有時甚至是整組模具成本的30%，要獲得良好的結果，非常重要的是抛光技巧及下列幾點：

●模具的清理，非金屬性雜質的分佈、形態、大小等。