Plastvormide materjali valik

1. Plastvormide töötingimused
Seoses plastide ja plastivormitööstuse arenguga on plastvormidele esitatavad kvaliteedinõuded järjest kõrgemad. Seetõttu on plastvormide rikkeprobleem ja mõjutegurid muutunud oluliseks uurimisteemaks. Plastvormide peamised tööosad on vormitud osad, nagu kumerad vormid, nõgusad vormid jne. Need moodustavad plastvormide õõnsuse, et kujundada plastosade erinevaid pindu ja kontakteeruda vahetult plastiga, taludes survet, temperatuuri, hõõrdumist ja korrosiooni. .
2. Plastmassist hallitusmaterjalide rikete põhjuste analüüs
Üldine hallituse tootmisprotsess hõlmab vormi disaini, materjali valikut, kuumtöötlust, mehaanilist töötlemist, silumist ja paigaldamist. Uuringu järgi on vormides kasutatavad materjalid ja kuumtöötlus peamised tegurid, mis mõjutavad nende kasutusiga. Täieliku kvaliteedijuhtimise vaatenurgast ei saa vormide kasutusiga mõjutavaid tegureid mõõta polünoomide summana, vaid pigem mitme teguri korrutisena. Seetõttu on vormimaterjalide kvaliteet ja kuumtöötlus eriti oluline kogu vormi tootmisprotsessi vältel.
Levinud hallituse rikkeanalüüsi nähtuse tõttu võivad plastvormid hoolduse ajal kogeda kulumist, lokaalset deformatsiooni ja purunemist. Plastvormide olulised rikkerežiimid võib jagada kulumisrikkeks, lokaalse plastilise deformatsiooni tõrkeks ja purunemisrikkeks.
3. Töötleva tööstuse kiire arenguga on plastvormid plastikvormi töötlemisel asendamatud tööriistad ning nende osakaal vormide kogutoodangus kasvab aasta-aastalt. Suure jõudlusega plastide arendamise ja pideva tootmisega suureneb plasttoodete tüübid ja nende kasutusalad. Tooted arenevad täpsuse, suuremahulisuse ja keerukuse suunas. Kiire vormitootmise areng on toonud kaasa üha keerukamate vormide töötingimused.
1) Vormiõõnsuse pinna kulumine ja korrosioon
Vormiõõnsuses voolab teatud rõhu all plastsulam ning tahkunud plastosad väljuvad vormist, põhjustades vormi vormipinna hõõrdumist ja kulumist. Plastvormide kulumise ja rikke peamine põhjus on vormi ja materjali vaheline hõõrdumine. Kuid kulumise konkreetne vorm ja protsess on seotud paljude teguritega, nagu rõhk, temperatuur, materjali deformatsioonikiirus ja valuvormi määrdeseisund töötamise ajal. Kui plastikvormides kasutatavad materjalid ja kuumtöötlus on ebamõistlikud, on vormiõõnsuse pinna kõvadus madal ja kulumiskindlus halb. See väljendub: mõõtmete kõrvalekalded, mis on põhjustatud vormiõõne pinna kulumisest ja deformatsioonist; Karedus suureneb tuhmumise tõttu ja pinna kvaliteet halveneb. Eriti kui hallitusseente sisenemiseks kasutatakse tahkeid materjale, suurendab see õõnsuse pinna kulumist. Lisaks sisaldab plastitöötlemine kloori, fluori ja muid komponente, mis lagunevad kuumutamisel söövitavateks gaasideks HC1 ja HF, põhjustades korrosiooni ja kulumist plastvormi õõnsuse pinnal, mis viib rikkeni. Kui samaaegselt esineb kulumiskahjustusi, mis kahjustavad katet või muid kaitsekihte vormiõõne pinnal, soodustab see korrosiooniprotsessi. Kahe tüüpi kahjustuste koosmõju kiirendab korrosiooni ja kulumishäireid.
2) Plastilise deformatsiooni rike
Plastvormi õõnsuse pind surve ja kuumuse all võib põhjustada plastilisi deformatsioone ja rikkeid, eriti kui väikesed vormid töötavad suure tonnaažiga seadmetel, on need plastilise deformatsiooni ülekoormuste suhtes kalduvamad. Plastvormides kasutatavad materjalid on ebapiisava tugevuse ja sitkuse ning madala deformatsioonikindlusega; Teine plastilise deformatsiooni ebaõnnestumise põhjus on see, et vormiõõnsuse pinnal olev kõvastuskiht on liiga õhuke, deformatsioonikindlus ebapiisav või töötemperatuur on karastustemperatuurist kõrgem, mille tulemuseks on faasimuutuse pehmenemine ja vormi varane rike. .
3) Luumurd
Peamine murdumise põhjus on struktuurne pinge, termiline pinge või ebapiisav karastamine, mis on tingitud struktuurist ja temperatuuride erinevusest. Töötemperatuuril muundub jääk-austeniit martensiidiks, põhjustades lokaalse mahu laienemist ja koestressi vormi sees.
Plastvormide töötingimused erinevad külmstantsimisvormide töötingimustest, mis nõuavad üldjuhul töötamist 150 kraadi -200 kraadi juures. Lisaks teatud rõhule peavad nad vastu pidama ka temperatuurimõjudele. Samal vormil võib olla mitu rikkerežiimi ja isegi samal vormil võib esineda mitu kahjustust. Plastvormide rikkerežiimidest on näha, et plastikvormi materjalide mõistlik valik ja kuumtöötlus on väga olulised, kuna need mõjutavad otseselt vormi kasutusiga. Seega peaks plastvormide jaoks kasutatav teras vastama järgmistele nõuetele:
1) Kuumakindluse jõudlus
Kiirete vormimismasinate ilmumisega on plasttoodete töökiirus suurenenud. Kuna vormimistemperatuur on vahemikus 200-350 kraadi, siis kui plastil on halb voolavus ja vormimiskiirus on suur, ületab vormi vormitava osa pinnatemperatuur väga lühikese aja jooksul 400 kraadi. Vormi täpsuse ja kasutamise ajal minimaalse deformatsiooni tagamiseks peaks vormiteras olema kõrge kuumakindlusega.
2) Piisav kulumiskindlus
Seoses plasttoodete kasutamise laienemisega lisatakse plastikule sageli anorgaanilisi materjale, näiteks klaaskiudu, et suurendada nende plastilisust. Lisandite lisamise tõttu väheneb oluliselt plastide voolavus, mis toob kaasa hallituse kulumise. Seetõttu peab sellel olema hea kulumiskindlus.
3) Suurepärane töödeldavus
Enamik plastist vormimisvorme nõuab lisaks elektrilahendusega töötlemisele teatud lõikamist ja paigaldaja remonti. Lõiketööriistade kasutusea pikendamiseks on lõikeprotsessi ajal vähem kõvastumist. Täpsust mõjutava hallituse deformatsiooni vältimiseks loodetakse, et töötlemise ajal saab jääkpingeid minimeerida.
4) Hea termiline stabiilsus
Plastmassist survevaluvormi osade kuju on sageli keeruline ja pärast kustutamist raskesti töödeldav, seetõttu tuleks valida võimalikult palju hea termilise stabiilsusega materjale.
5) Peegli töötlemise jõudlus
Vormiõõnsuse pind on sile ja vormipind tuleb poleerida peegelpinnaks, mille pinna karedus on väiksem kui Ra{0}},4 μm, et tagada plastist pressimisosade välimus ja hõlbustada lammutamine.
6) Kuumtöötlemise jõudlus
Hallituse purunemise õnnetustes on kuumtöötlemisest põhjustatud õnnetuste osakaal üldiselt 52,3%, mistõttu on kuumtöötlemine oluline osa kogu vormi tootmisprotsessist. Kuumtöötlusprotsessi kvaliteet mõjutab oluliselt vormi kvaliteeti. Üldiselt nõutakse, et kuumtöötlemise deformatsioon oleks väike, jahutustemperatuuri vahemik oleks lai ja ülekuumenemistundlikkus madal, eriti suure karastamise kõvaduse ja karastatavusega.
7) Korrosioonikindlus
Vormimisprotsessi käigus võivad eralduda söövitavad gaasid, nagu HC1 ja HF, ja termiliselt laguneda, tekitades hallitust söövitavaid gaase. Mõnikord võib vorm roostetada ja õhuvoolukanalis kahjustuda, mistõttu on nõutav, et vormiterasel oleks hea korrosioonikindlus.
4. Uus plastikvormi teras
Üldiselt valmistatakse plastvormid karastamise ja karastamise teel normaliseeritud 45 terasest või 40Cr terasest. Kõrgete kõvadusnõuetega plastvormid on valmistatud terasest, nagu CrWMn või Crl2MoV. Kõrge töötemperatuuriga plastvormide jaoks saab valida kõrge sitkuse kuumtöötlemise vormiterase. Plastvormiõõnsuste mõõtmete täpsuse ja pinnakvaliteedi kõrgemate nõuete täitmiseks on hiljuti välja töötatud rida uusi valuvormi teraseid.
1) Karboniseeritud plastist vormiteras
Karboniseeritud plastist vormiterast kasutatakse peamiselt keeruliste õõnsustega plastvormide külmekstrusioonvormimiseks. Seda tüüpi terasel on madal süsinikusisaldus ja seda lisatakse sageli koos elemendiga Cr, lisades samal ajal sobivas koguses Ni, Mo ja V, et parandada karastuvust ja süsivesikuid. Külmekstrusioonvormimise hõlbustamiseks peab seda tüüpi terasel olema lõõmutatud olekus kõrge plastilisus ja madal deformatsioonikindlus ning lõõmutatud kõvadus on 100HBS või väiksem. Pärast külmekstrusioonvormimist viiakse läbi karburiseerimine ja karastamine ning pinna kõvadus võib ulatuda 58-62HRC-ni. Välismaal on seda tüüpi terase jaoks spetsiaalsed teraseklassid, näiteks 8416 Rootsist, P2 ja P4 Ameerika Ühendriikidest jne. Kodus kasutatakse tavaliselt terast 12CrNi3A ja 12Cr2Ni4A ning 20Cr2Ni4A. Neil on hea kulumiskindlus, neil ei ole kokkuvarisemist ega pinnakoorumist ning need pikendavad vormide kasutusiga. Terases olevad elemendid Cr, Ni, Mo ja V suurendavad karbureeritud kihi kõvadust ja kulumiskindlust, samuti südamiku tugevust ja sitkust.
2) Eelkarastatud plastist vormiteras
Seda tüüpi terase süsinikusisaldus on 0,3% - 0,55% ja tavaliselt kasutatavate legeerivate elementide hulka kuuluvad Cr, Ni, Mn, V jne. Töödeldavuse parandamiseks kasutatakse selliseid elemente nagu s. ja lisati ca. Töötati välja ja võeti kasutusele mitu tüüpilist plastvormiterast, Y55CrNiMn MoVS (SMI). SMI on Hiinas toodetud S-seeria kergesti lõigatav plastist vormiteras, mida iseloomustab eelkarastatud tarnekaredus 35-40 HRC, hea lõikamisvõime ja kuumtöötlus puudub pärast töötlemist, mida saab otse kasutada. Ni tahke lahuse lisamine tugevdamiseks ja sitkuse suurendamiseks ning Mn ja S lisamine vaba lõikefaasi MnS moodustamiseks; Cr, Mo ja V lisamisel terase karastavuse suurendamiseks piisab 8Cr2S terasest täppisvormiterase lihtsaks lõikamiseks.
3) Aegkõvastuv plastist vormiteras
MASI on välja töötatud madala koobaltisisaldusega, koobaltivaba ja madala niklisisaldusega martensiitsete vananemisteras. Pärast 8150C lahusega töötlemist on kõvadus 28-32HRC. Pärast mehaanilist töötlemist ja 480°C vananemist lagunevad vananemise käigus metallidevahelised ühendid, nagu Ni3Mo ja Ni3Ti, mille tulemuseks on kõvadus 48-52 HRC. Terasel on kõrge tugevus ja sitkus, vananemise ajal muutuvad väikesed mõõtmed ja hea keevitusjõudlus, kuid see on kallis ega Hiinas eriti populaarne.
4) Korrosioonikindel plastist vormiteras
Polüvinüülkloriidist (PVC) ja ABS-st valmistatud plasttooted, mille tooraineks on tulekindel vaik, lagunevad ja tekitavad vormimisprotsessi käigus söövitavaid gaase, mis võivad hallitust korrodeerida. Seetõttu on nõutav, et plastvormi terasel oleks hea korrosioonikindlus. Välismaal on levinud kahte tüüpi korrosioonikindlaid hallitusteraseid: martensiitset roostevaba teras ja sademekindlast roostevabast terasest. Seal on välisettevõtteid, nagu STVAX (4Crl3) ja A SSAB-8407 ASSAB-ilt Rootsis.