模具材料的选择

出处：按学科分类—工业技术 轻工业出版社《工模具材料应用手册》第258页（3028字）

表88列出用于机加工制成的模具典型材料。模具材料的选择视所要塑制的塑料种类，零件的形状和数量而定。表88所列材料系以模塑难度不同的几种假想零件为基础，各种假想零件如图70所示。表89为型腔冷挤压或铸造的型腔模用的典型材料。

图70 各种假想的典型模压的塑料制品图示尺寸为英寸，乘25化成mm。

表88表89为用来制造与图示零件形状和难度相似的塑料制品的典型模具材料

表88 制作机加工的型腔模的典型材料

注：(a)见表87。

(b)除另有说明外，遇到在相同条件下列有多种材料时，按排列顺序选用。

(c)预硬化钢的硬度至少为HB300。

(d)推荐供塑制零件5和8。

(e)推荐镀层厚度为0．005～0．025mm。

(f)铸356－Tb铝推荐供零件数量在10，000以下。

(g)推荐镀层厚度为0．005～0．015mm。

(h)对操纵上增加了阻力。

表89 挤压型腔模或铸造型腔模的典型材料

注：(a)见表87．

(b)除另有说明外，遇有相同条件下有多种材料时，按排列顺序选用。

(c)当数量超过1，000，000或以上者，不推荐用P1。

(d)当模具在1，000，000件以内能保持精度或在l，000．000件以上要提高抗磨性时，推荐渗碳。

(e)在1，000，000件以上时，不推荐采用铍青铜。

(f)除非能作周期性的替换，否则在件数超过100，000以上时，不推荐采用镀青铜。

(g)当数量超过1，000，000或以上时，推荐P5。

(h)推荐镀层厚度为0．005～0．025mm。

(j)对这种深度的零件，用挤压法来制造P4模腔可能不是一个令人满意的方法。

(k)推荐镀层厚度0。005～0．015mm。

为了补充表88和表89，表90列出供制作塑料型腔膜的铍青铜的成分与性能，这种型腔模是用压铸或陶瓷模铸造而成，特别在模具形状比较简单时，有时也用机加工制成。

表90 用于铸造型腔模的铍青铜的性能和应用

注：(a)在20℃。

(b)97．2Cu－2Be－0．5Co－0．25Si。

(c)97Cu－2．4Be－0．5Co。

(d)96．6Cu－2．6Be－0．5Co－0．3Sl。

机加工型腔模 大型型腔常用机械加工制成，对这种大型型腔，需要高温热处理和快速冷却的钢材可能会受到超量的变形；可能有必要用预硬化模具钢或仅需在较低温度下热处理以得到所需要的抗磨性的那种钢材(如氮化钢或马氏体时效钢)。

挤压型腔模 在很多情况下，小、多型腔的模具可用挤压法制造最为便宜。它就是把称之为“挤压头”的阳主模压入金属块内，这种方法称为“挤压制模法”，如果用这种方法是经济的话，那么型腔模钢必须很软并具有低等级的工作硬度。这种钢材必须渗碳并在热处理以得到所需的抗磨性和表面硬度。

欲求挤压型腔取得满意的结果，不但取决于被挤压的钢材，而且还取决于阳主模钢材合理的选择。供制作阳主模的钢材应具有良好的切削性能和在退火状态下的可加工性、高抗压强度以及在热处理情况下高的抗磨性。阳主模材料的变形要小，热处理中尺寸变化不大，起皮最少以及能高度抛光。

对较简单的、含有棱角但没有翅边的(易于受到边缘磨损或边缘破裂或零件缺损)阳主模，推荐用S1是合适的，推荐硬度为HRC59～61，如在热处理时表面轻度渗碳是很有益的。大多数用阳主模都是属于这一类，因此S1是最广泛地用于主阳模的工具钢。

具有高硬度和良好抗磨性的O1、A2和D2钢，常用来制作结构不复杂的高生产率的阳主模。对这种用途主要要求寿命长，抗鼓凸，而对高韧性一般是次要的，对这种挤压头的硬度推荐在HRC60～63范围以内。对复杂的或复杂结构的挤压头(阳主模)常用6F5工具钢制成，并必须开出坚硬的槽口。这类阳主模常经热处理使硬度达到HRC58～59。不过6F6工具钢对结构复杂而又带翅边的阳主模最为合用。它具有优越的抗脆性，防边缘损伤的良好性能。在热处理过程中有意识的渗碳，常对模具有所帮助。

L6工具钢主要用作便宜的阳主模，将它压入所需挤压力较低的型腔模材料内。

铸造型腔模 许多小型腔和多型腔的模具可用挤压头作为模型来压铸型腔的办法制造。

用于压铸铍青铜的挤压头必须具有在高温下抗软化能力，因而能在热态下工作的钢如H13常常被选用于这种用途。

其它型腔模材料 除了表88所列有磨蚀的材料之外，马氏体时效钢常用来制造大型模具，特别用于有磨蚀性塑料的模具。马氏体时效钢仅要求在480℃下筒单地时效处理数小时就可得到全硬，视钢种不同，硬度在HRC50～58之间。时效钢的淬硬并不决定于快速冷却，因而在厚实部分也能达到全硬。为了加强抗磨性，马氏体时效钢模腔可以氮化处理。

腐蚀对塑料模是个大问题，腐蚀的原因是由于塑制具有腐蚀性的塑料如聚氯乙烯和因生锈引起冷却水管的堵塞。对聚氯乙烯塑料模常用镀铬的办法来解决，但是这种电镀不能防止水管生锈。近年来已有了不锈型腔模钢，不锈型腔模钢除具有像P20型腔模钢的优点之外，还有很高的抗腐蚀能力。有两种可以用作型腔模用钢即414L和420。414L可以预硬到约HB300，对用于注射模是很理想的；420可以热处理到HRC50，用它制造注射与压铸模都是合适的。

作为表89所列材料的补充，对有腐蚀性塑料的小制品，在批量生产时，应考虑用粉末冶金制成的小模具或模具镶块。供这种用途的最成功的P／M材料的成分为94．5～98．5Fe，0．25～0．75C，1．0～3．0Ni，Cu为0，其余最大为2．0。

有一种用电成型的称之为“镀层模”的模具，特别对某些工件要求有精美型腔的模具很有用，这种加工方法是用电沉积一层很薄的硬镍于模腔上，接着镀上一层软镍或铜。

为了延长易磨损部位的寿命，如进料口镶块，把可切削加工的钢结硬质合金加工成镶块的形状，然后热处理达到硬度HRC68。