Sélection de matériaux de moulage en plastique

1. Conditions de travail des moules en plastique
En raison du développement de l'industrie du moulage du plastique et du plastique, les exigences de qualité pour les moules en plastique deviennent de plus en plus élevées. Par conséquent, la question de la défaillance des moules en plastique et de ses facteurs d'influence est devenue un sujet de recherche important. Les principales pièces de travail des moules en plastique sont des pièces formées, telles que des moules convexes et des moules concaves, qui forment la cavité du moule en plastique pour former diverses surfaces de pièces en plastique et entrent directement en contact avec le plastique, en résistant à la pression, à la température, au frottement, et la corrosion.
2. Analyse de la cause de la défaillance du matériau du moule en plastique
Le processus général de fabrication de moules comprend la conception du moule, la sélection des matériaux, le traitement thermique, le traitement mécanique, le débogage et l'installation. Selon l'enquête, les matériaux utilisés et le traitement thermique sont les principaux facteurs affectant la durée de vie du moule parmi les facteurs qui provoquent la défaillance du moule. Du point de vue d'une gestion globale de la qualité, les facteurs qui affectent la durée de vie des moules ne peuvent pas être mesurés comme la somme de polynômes, mais doivent être le produit de plusieurs facteurs. Par conséquent, la qualité des matériaux de moulage et du traitement thermique est particulièrement importante dans l'ensemble du processus de fabrication des moules.
En analysant le phénomène courant de défaillance du moule, les moules en plastique peuvent subir une défaillance d'usure, une défaillance de déformation localisée et une défaillance de fracture pendant le service. Les formes de défaillance importantes des moules en plastique peuvent être divisées en défaillance par usure, défaillance par déformation plastique locale et défaillance par fracture.
3. Exigences de performance pour l'acier pour moules en plastique Avec le développement rapide de l'industrie manufacturière, les moules en plastique sont un outil indispensable dans le moulage et le traitement du plastique, représentant une proportion croissante de la production totale de moules d'année en année. Avec le développement et la production continue de plastiques hautes performances, les types de produits en plastique augmentent, leurs utilisations se développent et les produits évoluent vers la précision, la grande échelle et la complexité. Avec le développement de la production de moulage à grande vitesse, les conditions de travail des moules deviennent de plus en plus complexes.
1) Usure et corrosion à la surface de la cavité du moule
Le plastique fondu s'écoule sous une certaine pression dans la cavité du moule et les pièces en plastique solidifiées se détachent du moule, provoquant des frottements et une usure sur la surface formée du moule. La cause fondamentale de l'usure et de la défaillance des moules en plastique est la friction entre le moule et les matériaux. Cependant, la forme et le processus spécifiques d'usure sont liés à de nombreux facteurs, tels que la pression, la température, la vitesse de déformation du matériau et l'état de lubrification du moule pendant le fonctionnement. Lorsque les matériaux et le traitement thermique utilisés dans les moules en plastique sont déraisonnables, la dureté de surface de la cavité du moule en plastique est faible et la résistance à l'usure est médiocre, ce qui se manifeste par : la taille de la surface de la cavité est hors tolérance en raison de l'usure et de la déformation ; La valeur de rugosité augmente en raison de la rugosité et la qualité de surface se détériore. En particulier lorsque des matériaux solides sont utilisés pour pénétrer dans la cavité du moule, cela aggravera l'usure de la surface de la cavité. De plus, lors du traitement du plastique, des composants tels que le chlore et le fluor sont chauffés pour se décomposer en gaz corrosifs HC1 et HF, provoquant une corrosion et une usure à la surface de la cavité du moule en plastique, entraînant une défaillance. S'il y a des dommages d'usure en même temps que l'usure, ce qui endommage le placage ou d'autres couches protectrices à la surface de la cavité du moule, cela favorisera le processus de corrosion. L'action croisée de deux types de dommages accélère la corrosion et l'usure.
2) Rupture de déformation plastique
La pression et la chaleur à la surface de la cavité du modèle en plastique peuvent provoquer une défaillance de déformation plastique, en particulier lorsque de petits moules fonctionnent sur des équipements de grand tonnage, ce qui est plus susceptible de provoquer une déformation plastique de surcharge. Les matériaux utilisés dans les moules en plastique ont une résistance et une ténacité insuffisantes, ce qui entraîne une faible résistance à la déformation ; Une autre raison de l'échec de la déformation plastique est principalement due à la fine couche de durcissement à la surface de la cavité du moule, à une résistance à la déformation insuffisante ou à un ramollissement par transformation de phase se produisant lorsque la température de travail est supérieure à la température de revenu, entraînant une défaillance précoce du moule.
3) Fracture
La raison principale de la rupture est la contrainte structurelle et la contrainte thermique causées par la structure et la différence de température, ou la contrainte structurelle générée dans le moule en raison d'un revenu insuffisant, qui transforme l'austénite résiduelle en martensite à la température de service, provoquant une expansion volumique locale.
Les conditions de travail des moules en plastique sont différentes de celles des moules d'emboutissage à froid. Généralement, ils doivent fonctionner à 150 degrés -200 degrés, et en plus d'être soumis à une certaine pression, ils doivent également résister à l'influence de la température. Le même moule peut présenter plusieurs formes de défaillance, et même sur le même moule, plusieurs dommages peuvent survenir. D'après les formes de défaillance des moules en plastique, on peut voir que la sélection raisonnable des matériaux de moule en plastique et le traitement thermique sont très importants, car ils affectent directement la durée de vie du moule. Par conséquent, l'acier utilisé pour les moules en plastique doit répondre aux exigences suivantes :
1) Performances de résistance à la chaleur
Avec l'émergence des machines de formage à grande vitesse, la vitesse de fonctionnement des produits en plastique s'est accélérée. En raison de la température de moulage allant de 200 à 350 degrés, si la fluidité du plastique est médiocre et que la vitesse de moulage est rapide, la température de surface du moule dépassera 400 degrés en très peu de temps. Pour assurer la précision et la déformation minimale du moule pendant l'utilisation, l'acier du moule doit avoir une résistance élevée à la chaleur.
2) Résistance à l'usure adéquate
Avec l'expansion de l'utilisation de produits en plastique, il est souvent nécessaire d'ajouter des matériaux inorganiques tels que des fibres de verre pour améliorer la plasticité. En raison de l'ajout d'additifs, la fluidité du plastique est fortement réduite, ce qui entraîne une usure du moule. Par conséquent, il est nécessaire d'avoir une bonne résistance à l'usure.
3) Excellentes performances de coupe
En plus de l'usinage par décharge électrique, la plupart des matrices de moulage en plastique nécessitent également des coupes et des réparations d'ajustement. Pour prolonger la durée de vie des outils de coupe, l'écrouissage est minimisé pendant le processus de coupe. Afin d'éviter la déformation du moule et d'affecter la précision, on espère que la contrainte résiduelle pendant le traitement pourra être contrôlée au minimum.
4) Bonne stabilité thermique
La forme des pièces moulées par injection plastique est souvent complexe et difficile à traiter après la trempe, il convient donc de sélectionner autant que possible des matériaux présentant une bonne stabilité thermique.
5) Performances de traitement miroir
La surface de la cavité est lisse et la surface de formage nécessite un polissage pour obtenir une surface miroir, avec une rugosité de surface inférieure à Ra0.4 μm. Pour assurer l'aspect des pièces plastiques embouties et faciliter le démoulage.
6) Performances de traitement thermique
Dans les accidents de défaillance de moule, les accidents causés par le traitement thermique sont généralement de 52,3 %, ce qui fait que le traitement thermique joue un rôle important dans l'ensemble du processus de fabrication du moule. La qualité de la technologie de traitement thermique a un impact significatif sur la qualité du moule. Généralement, le traitement thermique nécessite une faible déformation, une large plage de températures de trempe, une faible sensibilité à la surchauffe et une trempabilité et une trempabilité particulièrement élevées.
7) Résistance à la corrosion
Pendant le processus de formage, des gaz corrosifs peuvent être libérés et décomposés en gaz corrosifs, tels que HC1, HF, etc., qui corrodent le moule. Parfois, le moule est corrodé et endommagé au niveau de l'orifice d'écoulement d'air, il est donc nécessaire que l'acier du moule ait une bonne résistance à la corrosion.
4. Nouveau type d'acier de moule en plastique
Généralement, les moules en plastique sont fabriqués en acier 45 normalisé ou en acier 40Cr par trempe et revenu. Les moules en plastique avec des exigences de dureté élevées sont fabriqués en acier tel que CrWMn ou Crl2MoV. Pour les moules en plastique avec des températures de travail élevées, un acier de moule pour travail à chaud à haute ténacité peut être choisi. Afin de répondre aux exigences plus élevées en matière de précision dimensionnelle et de qualité de surface des cavités en plastique, une série de nouveaux aciers pour moules a récemment été développée.
1) Acier moulé en plastique carburé
L'acier cémenté pour moules en plastique est principalement utilisé pour les moules en plastique avec des cavités complexes formées par extrusion à froid. Ce type d'acier a une faible teneur en carbone et est souvent ajouté avec l'élément Cr. En même temps, une quantité appropriée de Ni, Mo et v est ajoutée pour améliorer la trempabilité et la capacité de carburation. Afin de faciliter le formage par extrusion à froid, ce type d'acier doit avoir une plasticité élevée et une faible résistance à la déformation à l'état recuit, avec une dureté de recuit inférieure ou égale à 1 00HBS. Après le formage par extrusion à froid, la carburation et le traitement de revenu de trempe sont effectués, et la dureté de surface peut atteindre 58-62HRC. Il existe des nuances d'acier spécialisées pour ce type d'acier à l'étranger, comme le 8416 en Suède et les P2 et P4 aux États-Unis. L'acier 12CrNi3A et 12Cr2Ni4A, ainsi que l'acier 20Cr2Ni4A, sont couramment utilisés en Chine, avec une bonne résistance à l'usure, pas d'effondrement ou de pelage de surface et une durée de vie du moule améliorée. Les éléments cr, Ni, Mo et V dans l'acier augmentent la dureté et la résistance à l'usure de la couche cémentée, ainsi que la résistance et la ténacité du noyau.
2) Acier de moule en plastique pré-durci
Ce type d'acier a une teneur en carbone de 0,3 % -0,55 %, et les éléments d'alliage couramment utilisés incluent Cr, Ni, Mn, v, etc. Afin d'améliorer sa capacité de coupe, des éléments tels que s et ca ont été ajoutés. Plusieurs aciers pour moules en plastique typiques Y55CrNiMn MoVS (SMI) ont été développés grâce à la recherche, l'introduction et le développement. Il s'agit d'un acier pour moules en plastique à coupe libre de la série S développé en Chine avec une dureté de livraison pré-dure de 35_ 40 HRC, avec une bonne usinabilité, peut être utilisé directement sans traitement thermique après traitement. Ajout de Ni Solution solide renforçant et augmentant la ténacité, ajoutant Mn et S pour former une phase de coupe libre MnS ; En ajoutant Cr, Mo et V pour augmenter la trempabilité de l'acier, l'acier 8Cr2S est suffisant pour couper facilement l'acier moulé de précision.
3) Acier de moule en plastique à durcissement par le temps
Un acier Maraging à faible teneur en cobalt, sans cobalt et à faible teneur en nickel a été développé. MASI est un acier maraging typique. Après traitement en solution solide à 8150C, la dureté est 28-32HRC. Un traitement mécanique est effectué, puis vieilli à 480°C pour produire des composés intermétalliques tels que Ni3Mo et Ni3Ti, résultant en une dureté de 48-52 HRC. L'acier a une résistance et une ténacité élevées, de petits changements de taille au cours du vieillissement et de bonnes performances de réparation par soudage, mais il est cher et peu populaire en Chine.
4) acier moulé en plastique résistant à la corrosion
Les produits en plastique fabriqués à partir de chlorure de polyvinyle (PVC), d'ABS et de résine ignifuge se décomposent pendant le processus de formage pour produire des gaz corrosifs qui peuvent corroder le moule. Par conséquent, l'acier pour moules en plastique doit avoir une bonne résistance à la corrosion. Les aciers pour moules en plastique résistants à la corrosion couramment utilisés à l'étranger comprennent l'acier inoxydable martensitique et l'acier inoxydable à durcissement par précipitation. Des sociétés étrangères telles que STSAX (4Crl3) et A SSAB-8407 d'ASSAB en Suède.