Materialanforderungen für Kunststoffformen

Die Arbeitsbedingungen von Kunststoffformen unterscheiden sich von denen von Kaltprägeformen, bei denen im Allgemeinen bei 150 °C -200 °C gearbeitet werden muss. Sie müssen nicht nur einem bestimmten Druck ausgesetzt sein, sondern auch dem Einfluss der Temperatur standhalten. Basierend auf den unterschiedlichen Einsatzbedingungen und Verarbeitungsmethoden von Kunststoffformen lassen sich die grundlegenden Leistungsanforderungen von Stahl für Kunststoffformen grob wie folgt zusammenfassen:
1. Ausreichende Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit
Die Härte von Kunststoffformen liegt normalerweise unter 50-60HRC, und die wärmebehandelten Formen sollten eine ausreichende Oberflächenhärte aufweisen, um sicherzustellen, dass die Formen eine ausreichende Steifigkeit aufweisen. Aufgrund der hohen Druckspannung und Reibungskraft, die der Kunststoff während des Betriebs in die Form füllt und fließt, ist es erforderlich, dass die Form Formgenauigkeit und Dimensionsstabilität beibehält, um eine ausreichende Lebensdauer zu gewährleisten. Die Verschleißfestigkeit der Form hängt von der chemischen Zusammensetzung und der Wärmebehandlungshärte des Stahls ab. Daher ist eine Erhöhung der Härte der Form für die Verbesserung ihrer Verschleißfestigkeit von Vorteil.
2. Hervorragende Schneidleistung
Die meisten Kunststoffformformen erfordern zusätzlich zur EMD-Bearbeitung bestimmte Schneid- und Monteurreparaturen. Um die Lebensdauer von Schneidwerkzeugen zu verlängern, die Schneidleistung zu verbessern und die Oberflächenrauheit zu verringern, muss die Härte des für Kunststoffformen verwendeten Stahls angemessen sein.
3. Gute Polierleistung
Hochwertige Kunststoffprodukte erfordern einen geringen Rauheitswert auf der Oberfläche des Formhohlraums. Beispielsweise muss der Oberflächenrauheitswert des Spritzgussformhohlraums unter dem Niveau von Ra{{0}}.1~0,25 liegen, während für die optische Oberfläche Ra erforderlich ist<0.01nm. The cavity must be polished to reduce the surface roughness value. The steel selected for this purpose requires minimal impurities, uniform microstructure, no fiber orientation, and no pitting or orange peel like defects during polishing.
4. Gute thermische Stabilität
Die Form von Kunststoffspritzgussteilen ist oft komplex und nach dem Abschrecken schwer zu verarbeiten. Daher wird empfohlen, Teile mit möglichst guter thermischer Stabilität zu wählen. Wenn die Form durch Wärmebehandlung geformt und verarbeitet wird, ist der lineare Ausdehnungskoeffizient klein, die Verformung durch die Wärmebehandlung ist gering und die durch Temperaturunterschiede verursachte Größenänderungsrate ist gering. Die metallografische Struktur und die Formgröße sind stabil und können reduziert oder nicht mehr verarbeitet werden, um die Anforderungen an Formgrößengenauigkeit und Oberflächenrauheit sicherzustellen.
Die Kohlenstoffstahlsorten 45 und 50 weisen eine gewisse Festigkeit und Verschleißfestigkeit auf und werden nach einer Abschreck- und Anlassbehandlung häufig als Formmaterial verwendet. Werkzeugstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt und Werkzeugstahl mit niedriger Legierung weisen nach der Überhitzungsbehandlung eine hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit auf und werden hauptsächlich zum Umformen von Teilen verwendet. Allerdings eignet sich Werkzeugstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt aufgrund seiner großen Verformung während der Wärmebehandlung nur für die Herstellung kleiner und einfach geformter Teile.
Mit der Entwicklung der Kunststoffindustrie werden die Komplexität und Präzision von Kunststoffprodukten immer höher und auch an die Formmaterialien werden höhere Anforderungen gestellt. Für komplexe, präzise und korrosionsbeständige Kunststoffformen können vorhärtender Stahl (wie PMS), korrosionsbeständiger Stahl (wie PCR) und kohlenstoffarmer Maraging-Stahl (wie 18Ni-250) verwendet werden haben gute Schneid-, Wärmebehandlungs- und Poliereigenschaften und eine hohe Festigkeit.
Darüber hinaus muss bei der Materialauswahl auch auf die Vermeidung von Kratzern und Verklebungen geachtet werden. Wenn zwischen den beiden Oberflächen relative Bewegungen auftreten, vermeiden Sie die Auswahl von Materialien mit derselben Organisationsstruktur. In besonderen Fällen kann eine Seite beschichtet oder nitriert werden, um beiden Seiten unterschiedliche Oberflächenstrukturen zu verleihen.