Новости
Выбор материала для изготовления пресс-форм и литья пластика
Опубликовано: 15.10.2018
Выбор материала для изготовления пресс-форм
Подбор материалов для изготовления пресс-форм имеет не менее важное значение, чем выбор оборудования, определение гнездности и другие факторы, оказывающие решающее влияние на экономику процесса производства деталей из пластмасс.
При выборе материала для пресс-формы необходимо стремиться обеспечить не максимально возможный, а требуемый срок службы прессформы, который, как правило, определяется стойкостью формообразующих деталей (ФОД).Технология проектирования пресс-форм в Autodesk Inventor 2017
ФОД можно изготовлять из различных материалов. Если требуется обеспечить высокие стойкость, точность, качество поверхности, то применяют стали различных марок. При изготовлении небольшой партии деталей методом литья под давлением с успехом можно использовать сплавы на основе меди, цинка, алюминия. В опытном производстве, когда требуется в короткие сроки экономичным способом изготовить небольшое число отливок, можно использовать металлопластмассовые композиции. В особых случаях, когда необходимо изготовление ФОД с глубокими полостями и сложной конфигурацией, используют метод гальванопластики. Этот метод позволяет изготовить ФОД с высокими точностью, микротвердостью и малой шероховатостью поверхности и практически не требует их доработки, за исключением обработки торцов и посадочных поверхностей. Иногда для изготовления отливок со сложными полостями, которые невозможно получить другими способами, используют эластичные ФОД.
Горячеканальная пресс-форма для пресерв с циклом 11 секунд
СТАЛИ
Для изготовления ФОД применяют стали: цементируемые, азотируемые; объемно закаливаемые (в состоянии закалки или улучшения); коррозионно-стойкие. Цементируемые стали наиболее полно соответствуют требованиям, предъявляемым к ФОД. Особое преимущество этих сталей заключается в том, что, имея высокую поверхностную твердость и вязкую прочную сердцевину, они обладают высокой стойкостью к изнашиванию и воздействию переменных и ударных нагрузок. В связи с этим цементируемые стали можно применять в условиях, при которых объемно закаливаемые стали разрушаются. Другое важное преимущество цементируемых сталей — пониженная деформация по сравнению с инструментальными углеродистыми сталями. Вследствие этого они допускают минимальные припуски (0,05—0,15 мм) на доработку после термообработки, однако предъявляют высокие требования к технологии термической обработки. Толщину цементованного слоя выбирают от 0,5 до 1,2 мм (меньшие значения —для тонких ребер, выступов). Во избежание сквозной прокаливаемости и, как следствие, образования сколов не рекомендуется изготовлять из этих сталей ФОД с ребрами толщиной менее 4 мм. Из этого класса наиболее часто применяют стали 10 и 20 (ГОСТ 1050—74), 20Х, 12ХНЗА, 18ХГТ (ГОСТ 4543—71). Азотируемые стали отличаются тем, что без последующей термообработки имеют весьма высокую твердость поверхностного слоя. Изготовленные из этих сталей детали почти не деформируются. В отличие от процессов цементации, азотированию подвергают ФОД, прошедшие термообработку улучшением (закалка с высоким отпуском) и доведенные до окончательных размеров. Рекомендуемая глубина азотируемого слоя 0,15—0,20 мм. Применяемые стали — 5ХГМ, 4ХМФС, 4Х5МФС (ГОСТ 5950—73). . Объемно закаливаемые стали имеют высокую твердость и, как следствие, хорошую износостойкость, хорошо полируются и обрабатываются электроэрозионным методом. Однако они имеют пониженную вязкость, более склонны к деформациям, короблению и образованию трещин по сравнению с цементируемыми или улучшенными сталями; поэтому их в основном используют для изготовления ФОД простой формы и небольших размеров. Наиболее широко применяемые стали; У8А (ГОСТ 1435—74— СТ СЭВ 2883—81), Х12М, 4Х5МФС (ГОСТ 5950—73). Для изготовления крупногабаритных ФОД сложной конфигурации с высокой износостойкостью применяют стали Х12Ф1, XJ2M (ГОСТ 5950—73), отличающиеся высокой прокаливаемостью (на глубину более 200—300 мм) и воспринимающие закалку не только в масле, но и на воздухе, претерпевая при этом минимальные объемные изменения. Сталь Х12Ф1 несколько превосходит сталь Х12М по пластичности и вязкости, но немного уступает ей по твердости. Обычно ФОД хромируют для повышения износостойкости и коррозионной стойкости. Если срок службы лимитируется качеством и толщиной хромового покрытия, то применяют коррозионно-стойкие стали 12X13, 20X13, 30X13, 40X13, 95X18 (ГОСТ 5632—72). В большинстве случаев это необходимо при переработке химически агрессивных пластмасс, оказывающих коррозионное воздействие на ФОД, а также при необходимости получения сложных рельефов с узкими пазами, когда невозможность • получить равномерное покрытие. В ряде случаев для упрощения и удешевления изготовления (средне- и крупногабаритных прессформ, особенно в мелкосерийном производстве, используют улучшаемые стали 45 (ГОСТ 1050—74), •ЧОХ (ГОСТ 4543-71), 5ХГМ, 4ХМФС, 4Х5МФС (ГОСТ 5950—73). Заготовки изготовленных из них ФОД можно обрабатывать; окончательная термическая обработка позволяет полностью исключать изменения размеров и формы (коробление), возникающие при термической обработке готовых ФОД. Недостатки этих сталей — меньшие износостойкость, прочность, худшая полируемость. Однако в крупносерийном и массовом производстве их можно уменьшить азотированием и хромированием. Некоторые особенности выбора материалов для ФОД, получаемых методами холодного и полугорячего выдавливания и электроэрозионной обработки. Наряду с традиционным методом механической обработки все более широко для изготовления стальных ФОД применяют методы холодного и полугорячего выдавливания и электроэрозионой обработки. Для правильного выбора стали необходимо знать основные особенности этих методов. Холодное выдавливание — метод обработки давлением, в результате которого пластическим деформированием без предварительного нагрева заготовкам придают заданную форму. Метод позволяет получать матрицы высокой точности (в пределах 9— 11-го квалитета) и малой шероховатости (до Ra = 0,1 мкм). Максимально достижимая относительная глубина выдавливания б = hid, где h и d — глубина и приведенный диаметр выдавливаемой полости. Ниже даны значения б для некоторых сталей; Сталь....... 10 20 20Х 12ХНЗА У8 12X13 Х12Ф1 6.......... 2,0 1,5 0,9 0,5 0,7 0,5 0,3 При использовании метода холодного выдавливания необходимо учитывать следующее. Матрицы многогнездных форм следует выполнять в отдельных вставках, а не в цельных плитах. Полости выполнять без поднутрений, так как их невозможно создать мастер-пуансоном. Для предотвращения образования трещин при термообработке мастер-пуансонов и улучшения условий течения металла в процессе выдавливания все острые кромки и места переходов в полостях следует скруглять. Полости со сложным профилем следует выполнять симметричными относительно вертикальной оси. При выдавливании несимметричной полости давление на скошенную поверхность мастер-пуансона не уравновешивается давлением противолежащей поверхности и может вызвать искажение выдавливаемой полости и поломку мастер-пуаyсона; поэтому рекомендуют располагать две полости рядом (сдвоенная полость) для уравновешивания основных элементов. Метод электроэрозионной обработки позволяет изготовлять ФОД для прессформ из любых сталей, особенно предпочтителен при обработке высокопрочных, труднообрабатываемых сталей и допускает при необходимости обрабатывать предварительно закаленные до высокой твердости заготовки, обеспечивая получение деталей высокой точности без деформаций и коробления.