模具材料特性

1、模具材料特性:金屬粉末陶瓷DIN 7710 Plastic成形品尺寸公差規(guī)格射出(Injection)成形品單位：mm尺寸范圍級(jí)別6以下61818303050508080120120180180350粗級(jí)±01±01±015±025±04±06±09±12精密級(jí)±005±008±010±015±020±030±040±060壓縮(Compression)成形品(包含Transler成形品)尺寸范圍級(jí)別6以下618183030505080

2、80120120180180250250315315400400500粗級(jí)±02±03±04±05±06±08±1±13±16±2±25中級(jí)±01±01±015±02±03±04±05±07±09±12±15精密級(jí)±005±006±008推孔加三中心間隔100±010±015±020±030±040

3、±050±060±080射出成形品的一般公差尺寸范圍一般以孔為準(zhǔn)之孔以軸為準(zhǔn)之軸10以下±01+015-0+0-021030±015+02-0+0-0253050±02+03-0+0-035080±03+04-0+0-0480120±04+05-0+0-05120以上±05+06-0+0-06鋼鐵尺寸公差規(guī)定切削加工之普通尺寸公差單位：mm公稱尺寸尺寸公差精級(jí)中級(jí)精級(jí)1以上4以下±005±01±034以上16以下±007±02±0516以上63以

4、下±01±03±0763以上250以下±02±05±12250以上1000以下±03±08±201000以上2000以下±04±10±30本中心圖面尺寸公差規(guī)定如下：a有注明公差者，請(qǐng)按公差制造。b未注明公差者，分述如下：成品部(Cavity or core)將現(xiàn)制品精度要求，由小數(shù)點(diǎn)以下位數(shù)來(lái)決定，并在圖面右下角注明之。例無(wú)小數(shù)點(diǎn)：±01小數(shù)點(diǎn)一位：005小數(shù)點(diǎn)二位：002其他模座固定板等未注明公差者，將按照J(rèn)IS切削加工之普通尺寸公差中線規(guī)定如上表，并在右下再注

5、明。各部零件公差之配合單位：mm適合部品基準(zhǔn)孔斜梢導(dǎo)柱導(dǎo)襯套注口襯套心型導(dǎo)柱(滑動(dòng)處)面梢滑塊簪記號(hào)尺寸H7P7K7g7f7e73以下+0009-0+0016+0008+0010+00-0002-0012-0006-0016-0014-002436+0012-0+0024+0012+0013+0001-0004-0016-0010-00220015-0+0030+0015+0016+0001-0005-0020-0013-00280018-0+0036+0018+0019+0000-0006-0024-0016-0034-0032-00

6、501830+0021-0+0043+0022+0023+0002-0007-0028-0020-00410025-0+0051+0025+0027+0002-0009-0034-0025-00500030-0+0062+0032+0032+0002-0010-0040-0030-0060-0060-009080120+0035-0+0072+0037+0038+0003-0012-0047-0036-0071-0072-0107120180+0040-0+0083+0043+0043+0003-0014-0054-0043-0083

7、-0085-0125180250+0046-0+0096+0050+0050+0004-0015-0061-0050-0096-0100-0143250315+0052-0+0108+0056+0056+0004-0017-0069-0056-0108-0110-0162315400+0057-0+0119+0062+0061+0004-0018-0076-0062-0120-0125-0182400500+0063-0+0131+0068+0068+0005-0020-0083-0068-0131-0135-0198500630+0070-0-0022-0092-0145-021563080

8、0+0080-0-0024-0105-0160-02408001000+0090-0-0026-0116-0170-026010001250+0105-0-0028-0133-0195-030012501600+0125-0-0030-0155-0220-034516002000+0150-0-0032-0182-0240-039020002500+0175-0-0034-0209-0260-043525003150+0210-0-0038-0248-0290-0500資料來(lái)源：日本岐阜精機(jī)塑膠模用模具材料模具材料的選用是否適宜，對(duì)模具的壽命、精度、加工性、價(jià)值等有很大的影響。故模具材料的選用

9、一般均依照下列原則：容易取得。機(jī)械加工性良好。表面加工性良好。強(qiáng)度、韌性和耐磨性大。無(wú)針孔和沉淀雜質(zhì)等內(nèi)部缺陷。）可焊接性。熱處理容易、熱變形少。耐熱性好、熱膨脹系數(shù)低。種類及特性模具材料的種類很多，在此先將常用的幾種材料作一簡(jiǎn)介。一般構(gòu)造用輥軋鋼材(SS)一般構(gòu)造用輥軋鋼材SS41、SS50，價(jià)廉而容易取得，但質(zhì)軟多針孔，因此用于不需強(qiáng)度、硬度的零件，不適用于模板材料。機(jī)械構(gòu)造用碳鋼(SC、SCK)機(jī)械構(gòu)造用碳鋼S25C、S50C、S55C等，價(jià)廉而容易取得，加工性也好。S25C用于模具的承板、定位環(huán)、豎澆道、襯套、止動(dòng)螺栓、支持件等，而少用于模板。S50C、S55C原則上回火到硬度922H

10、RC，以增其加工性，為標(biāo)準(zhǔn)的模板材料。S9CK、S15CK的含碳量少，因而質(zhì)軟，所以需作表面滲碳，淬火成HRC4559的硬度來(lái)使用。碳工具鋼(SK)碳工具鋼有SK3、SK5、SK7等，含碳量為06%以上的高碳鋼，其淬火硬度是SK3、SK5為HRC5060，SK7為HRC5055，H此類鋼材耐磨耗性優(yōu)良，且為較價(jià)宜的工具鋼，用于有滑動(dòng)部份需高硬度和耐磨耗性的零件，如導(dǎo)銷、襯套、頂出銷、復(fù)歸銷等。合金工具鋼(SKS、SKD)常用的合金工具鋼有SKS2、SKS3、SKD11、SKD61等。SKS2與SKS3是碳工具鋼加鉻、鎢增加淬火性、耐磨耗性，用于特別要求硬度與耐磨性的成形模板，其硬度HRC556

11、0。SKD11、SKD61是添加釩取代SKS的鎢，其淬火性與耐磨耗性優(yōu)于SKS，且淬火應(yīng)變小，其硬度SKD11為HRC5560，SKD61為HRC4551，但SKD61的耐熱性、韌性都優(yōu)于SKD11。高速鋼(SNC)此處的高速鋼是指SKC2與SNC3的鎳鉻鋼，系為碳鋼加鎳和鉻，增其韌性與淬火性，回火硬度為2230HRC，用于成形模板。鎳鉻鉬鋼(SNCM)鎳鉻鉬鋼SNCM2是淬火性，耐磨性耗性均好，尤其是強(qiáng)度、韌性特別好的鋼材，其用途與高速鋼相同。鉻鉬鋼(SCM)鉻鉬鋼SCM3、SCM4是碳鋼加鉻，鉬的構(gòu)造用鋼，其強(qiáng)度、韌性優(yōu)于碳鋼，其價(jià)格較SNC及SNCM便宜。鋁鉻鉬鋼(SACM)鋁鉻鉬鋼SA

12、CM1經(jīng)氮化處理(氮化層硬度為HRC67)耐磨耗性很高，用于要求硬度和耐磨耗性的滑動(dòng)部份，如頂出銷等，鋼材本身硬度為HRC2030。軸承用高碳鉻鋼(SUJ)軸承用高碳鉻鋼SUJ2為軸承用的鋼材，耐磨耗性、淬火性均良好，其硬度為HRC5560，用于滑動(dòng)部份需有相當(dāng)?shù)挠捕群湍秃男浴＃▓D1）正?；瘓D解（圖2）退火之圖解不銹鋼(SUS)如PVC的塑料，需用耐蝕性高的模具材料，可以增加鉻量，減少碳量的耐蝕性不銹鋼SUS來(lái)制造。.11鈹銅合金含鈹25%，含銅975%的鈹銅合金，常用來(lái)制作形狀復(fù)雜的公?；蚰改?。其制作的方法是將熔融的合金注入模型內(nèi)，然后一直加以壓力直到冷卻為止。表一為塑膠模各構(gòu)件最廣泛應(yīng)用之

13、材料，及其熱處理狀態(tài)及使用之硬度。表二為構(gòu)造用的合金鋼的化學(xué)成份及機(jī)械性質(zhì)。表三為表二所列的模具材料的的特性、用途及使用的場(chǎng)合，此三表可供學(xué)習(xí)查考，以選取最適用的模材。熱處理鋼材經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚砜娠@著增加硬度、強(qiáng)度、韌度、耐磨耗性等機(jī)械性質(zhì)。施行電鍍作表面處理，模具精度提高、表面光亮，使脫模更順利，成品表面光度增加。因此欲模具壽命延長(zhǎng)、品質(zhì)提升，除了事先預(yù)選適當(dāng)?shù)哪＞卟牧贤?，?duì)于加工后，模具的熱處理方法的選定也極其重要，以下分點(diǎn)說(shuō)明。正?；隧?xiàng)熱處理旨在消除鑄造、鍛造、輥軋等高溫高壓處理所產(chǎn)生的粗晶組織，并將加工所生的內(nèi)部應(yīng)力消除。其方法為將工作加熱到變態(tài)點(diǎn)AC3或ACm點(diǎn)以上30°5

14、0的溫度后，使之在空氣中自然冷卻，如圖1所示。使用大型構(gòu)造用鋼，在材料經(jīng)鍛造成模型后，再施以正常化處理。退火退火是為了使鋼料軟化，調(diào)整結(jié)晶組織，除去內(nèi)部應(yīng)力。其方法為加熱到AC3或AC1變態(tài)點(diǎn)以上30°50，保持適當(dāng)時(shí)間后，在爐中或灰中冷卻，如圖2所示。模具材料退火處理有兩種方式。消除應(yīng)力退火目的在除去加工所引起的內(nèi)部應(yīng)力。適用于粗切削、中切削或需淬火的模具零件。因淬火時(shí)麻田散鐵變態(tài)所生的應(yīng)力將加大，除非先行實(shí)施退火消除內(nèi)部應(yīng)力，否則將造成巨大的應(yīng)變，而致淬火罅裂、翹曲。即使不淬火的零件，若經(jīng)大量粗重切削，不經(jīng)此項(xiàng)處理的話，也將因加工應(yīng)力的殘存，而終致尺寸的精度改變或發(fā)生翹曲。球狀化

15、退火目的在改善加工性，增加韌性，防止淬火罅裂，使鋼中的碳化物變成球狀組織。淬火淬火的目的是為了將鋼硬化、增加強(qiáng)度。其方法為鋼材加熱到AC3或AC1變態(tài)點(diǎn)以上約30°50，保持適當(dāng)時(shí)間后，使它在淬火液中急速冷卻，而產(chǎn)生高硬度的麻田散鐵組織，如圖3所示。模具零件常用的淬火方法有下列三種。（圖3）淬火之圖解普通淬火加熱到變態(tài)點(diǎn)以上的溫度后，在水或油中急冷以得麻田散鐵組織。此方法，加熱必需防止過(guò)熱及氧化脫碳的現(xiàn)象發(fā)生。對(duì)于壁厚不均的模具，將會(huì)有加熱不均勻。由于各部份的度差發(fā)生熱膨脹差，致影響變態(tài)點(diǎn)，引起變態(tài)差，而致淬火罅裂。因此為了達(dá)到均勻加熱，最好用鹽浴或惰性氣爐。氧化、脫碳之防止可采用鹽

16、浴爐或可調(diào)整的隋性氣爐。熱處理變形的防止，宜使用淬火溫度低，自硬性大，有氣冷程度的淬火鋼。含大量鉻、鎳的合金鋼、高速鋼具有此一空氣中冷卻而硬化的特性，對(duì)于加工后再行熱處理的模具、精度、形狀能保持而不致變形，精密度失掉。麻淬火(marquenching)如圖4所示，將待處理的材料加熱到淬火溫度后，投入于溫度為Ms點(diǎn)(冷卻時(shí)由沃斯田鐵轉(zhuǎn)變?yōu)槁樘锷㈣F的開(kāi)始溫度)的熱鹽浴中，待材料的溫度成為均一后，取出氣冷，緩慢引起麻田散鐵變態(tài)、材質(zhì)變硬，不致發(fā)生淬火應(yīng)力及罅裂，最后再施行回火處理。麻回火(martempering)如圖5所示，將材料加熱到淬火溫度后，投入于溫度為Ms點(diǎn)及Mf點(diǎn)(冷卻時(shí)由沃斯田鐵轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

17、麻田散鐵的終了溫度)間的熱鹽浴內(nèi)淬火(100200)，長(zhǎng)時(shí)間保存恒溫，直到變態(tài)終了，然后空冷。利用此法淬火者，麻田散鐵自行回火，淬火應(yīng)力消除，沖擊值得以提高，韌性較回火處理者強(qiáng)。工業(yè)界一般皆不等待到恒溫變態(tài)終了，即行撈出，如圖示，而后段則采氣冷回火?；鼗鸫慊鸷蟮匿撾m然強(qiáng)度大硬度高，但是很脆。假如淬火鋼加熱到A1變態(tài)點(diǎn)以下的適當(dāng)溫度時(shí)，不但可以除去淬火鋼的內(nèi)部應(yīng)力，又能調(diào)節(jié)硬度得到適當(dāng)?shù)膹?qiáng)韌性，這種處理叫回火。依照回火之目的，可分為低溫回火與高溫回火兩種。低溫回火適用于淬火硬度需要相當(dāng)高的情況下，將高碳鋼加熱于溫度約200的低溫，目的應(yīng)于消除淬火所產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力。殘留的沃斯田鐵組織不易產(chǎn)生變化，

18、可維持相當(dāng)高的硬度。高溫回火適用于構(gòu)造用鋼，將其加熱在溫度500600之間使其組織變?yōu)橛许g性的糙斑鐵。此時(shí)可兼顧鋼材的韌度和硬度。（圖4）麻淬火之圖解（圖5）麻回火之圖解（圖6）回火與機(jī)械性能之變化圖6為含碳量為045%的中碳鋼，在不同回火溫度下的機(jī)械性質(zhì)。對(duì)于施行一次回火，不能得到滿意的機(jī)械性質(zhì)的鋼料如高合金鋼及高速鋼，可施行23次的返復(fù)回火。表面處理表面處理是指以加熱或化學(xué)處理的方法，使鋼料表面增加硬度到達(dá)某一深度。其方法有滲碳、高周波及火焰淬火、氮化及電鍍。分別敘述如下。滲透淬火低碳鋼或表面淬火鋼(低鎳鋼、低鎳鉻鋼等低碳合金鋼)在適當(dāng)?shù)臐B碳劑中加熱，使表面起滲碳到某一深度，使成高碳的狀態(tài)

19、的表面硬化法。在滲碳劑中以850900加熱810小時(shí)，則鋼料表面起滲碳約2mm的深度。滲碳完后再施以淬火處理，使?jié)B碳部份硬化。若有不想滲碳的部份，可預(yù)先鍍銅以防止。一般滲碳劑可分為固體滲碳、氣體滲碳與液體滲碳等三種。固體滲碳的滲碳劑使用木炭、焦炭等固體。以木炭粉為主，加入2030%的碳酸鋇、碳酸鈉等促進(jìn)劑。氣體滲碳的滲碳劑為氣體，主要為一氧化碳或甲烷碳化氫，滲碳濃度容易調(diào)節(jié)，可使?jié)B碳均勻。滲碳能力大，不只表面，連心部也可均勻滲碳。液體滲碳的滲碳劑為溶融的氰化物，將鋼加熱到AC1變態(tài)點(diǎn)以上而滲碳。通常薄層硬化是濃度較高的氰化鈉鹽浴中作低溫(850900)處理，而厚層硬化以濃度較低的氰化鈉鹽浴作高

20、溫(900950)的處理。高周波硬化藉高周波感應(yīng)電流將鋼料表面急熱，在到達(dá)淬火溫度后，用適當(dāng)?shù)睦鋮s劑急冷，稱為高周波淬火。主要用于需具強(qiáng)韌及耐磨耗的機(jī)械性質(zhì)的模具零件，如導(dǎo)銷、復(fù)歸銷、斜銷等等。含碳量0405%的碳鋼，或合金鋼皆適用于本方法?；鹧娲慊鹨匝鯕?乙炔火焰將鋼料表面急速加熱到淬火溫度，再以水急速冷卻而使表面硬化。本方法的特色在于只將外周表面淬火硬化，因此淬火應(yīng)變小，可應(yīng)用于各種形狀及大小的鋼制品。淬火方法大致分別有兩種。全面同時(shí)淬火法適用于較小面積的處理。全面同時(shí)加熱，然后對(duì)此加熱到淬火溫度的面進(jìn)行冷卻以硬化之。移動(dòng)淬火法大面積不適宜用全面同時(shí)淬火法，乃改用順序移動(dòng)加熱及冷卻的組合吹

21、管，以行加溫冷卻全面積。也可應(yīng)用于不易全面淬火的模具的局部淬火、零件的磨擦面，可增高耐磨性，延長(zhǎng)模具壽命。氮化氮化是在氨氣或含氨的媒體中加熱，增加氮含量而將鋼表面硬化的方法。加熱溫度高時(shí)，硬度減低，但氮化深度加深。氯化時(shí)間取決于所需氮化深度，大約是50小時(shí)05mm，標(biāo)準(zhǔn)是100小時(shí)07mm。鍍錫或鍍鎳的部份，可以防止氮化。氮化用鋼，其標(biāo)準(zhǔn)成份大約是碳035045%、鋁1013%、鉻1318%、鉬05%以下，此時(shí)的氮化溫度500500，表面硬度為HRC6770，為一非常硬的氮化層。氮化法依其媒劑可分為氣氮化、液體氮化、軟氮化(低溫鹽浴氮化法)。氣體氮化法被處理的料件裝于氮化箱內(nèi)，放入于爐中，通入

22、氨氣，溫度為500550左右，氮化時(shí)間為50100小時(shí)。此種方法為低溫處理，使熱處理變形接近于無(wú)。液體氮化法液體氮化法與液體滲碳法之不同點(diǎn)，在于本法是在AC1變態(tài)點(diǎn)以下加溫而滲碳法卻在AC1以上，且本法所用之鹽浴含較高的氮量而較少的碳量。將氰化鈉鹽與氰酸鹽和碳酸鹽適當(dāng)混合，加溫到560，將料浸入約23小時(shí)，即可形成薄層的氮化層，可增耐磨耗性，防止燒焦及耐疲勞性。軟氮化法此種方法使用于氰化鉀(KCN)等的鹽浴槽中，溫度在520570的低溫。其處理與液體滲碳法相同，唯溫度較低，且其硬度約只為氣體滲氮的一半，故稱為軟氮法。氮化時(shí)間較氣體氮化法為低，約12小時(shí)。此種方法處理的低碳鋼、中碳鋼其硬度增加有

23、限，約可達(dá)到HRC5359。但其耐磨耗性與耐疲勞性顯著增加。離子氮化法(Iron-Nite)為了改進(jìn)氣體氮化法(硬氮化)，處理時(shí)間長(zhǎng)、效率低，最外層的氮化物很脆等缺點(diǎn)。德國(guó)的Berkard berghaus發(fā)明離子氮化法。離子氮化法首先企業(yè)化的是西德的Klockner Ionon Gmbh。其方法是將待處理的工作裝入電氮化爐內(nèi)(圖7)，首先將爐內(nèi)排氣至10-210-3T后導(dǎo)入N2氣體(或N2+H2混合氣體)，使?fàn)t內(nèi)保持所需要之處理氣壓(通常10-410Torr)。以爐本體作正極，處理工作作負(fù)極，將兩極間施加500V1000V的直流電壓，爐氣便因輝光放電而電離化(即氣體被離子化而成正離子向負(fù)極的處理工作表面沖擊)，處理工作表面受到加熱，同時(shí)氮化也因此而進(jìn)行。（圖7）離子氮化裝置構(gòu)成概略圖（圖8）離子氮化之處理循環(huán)處理溫度與一般的氮化溫度一樣，通常在480570的溫度范圍內(nèi)。溫度的控制系以輻射高溫計(jì)測(cè)定溫度而以電流值控制之，表面氮?dú)鉂舛瓤筛淖儬t內(nèi)充填的混合氣體(N2+H2)的分壓比而調(diào)整之。參圖8離子氮化之處理循環(huán)。參圖9，可知硬化的反應(yīng)程序，是由于在正負(fù)兩極間的高電壓，會(huì)使氮?dú)鉅t產(chǎn)生輝光放電，在（圖9）離子氮化之反應(yīng)程序（圖10）離子氮化處理后各種材料的硬度分布曲線圖10(續(xù))電離氣中生成之氮離子便向工作表面快速?zèng)_撞，