اختيار مواد القوالب البلاستيكية

1. ظروف عمل القوالب البلاستيكية
نظرًا لتطور صناعة قولبة البلاستيك والبلاستيك ، أصبحت متطلبات الجودة للقوالب البلاستيكية عالية بشكل متزايد. لذلك ، أصبحت قضية فشل القالب البلاستيكي والعوامل المؤثرة فيه موضوع بحث مهم. أجزاء العمل الرئيسية للقوالب البلاستيكية هي أجزاء مشكلة ، مثل القوالب المحدبة والقوالب المقعرة ، والتي تشكل تجويف القالب البلاستيكي لتشكيل أسطح مختلفة من الأجزاء البلاستيكية وتتلامس مباشرة مع البلاستيك ، والضغط الدائم ، ودرجة الحرارة ، والاحتكاك ، والتآكل.
2. تحليل سبب فشل مادة القالب البلاستيكي
تتضمن العملية العامة لتصنيع القوالب تصميم القالب واختيار المواد والمعالجة الحرارية والمعالجة الميكانيكية والتصحيح والتركيب. وفقًا للتحقيق ، تعد المواد المستخدمة والمعالجة الحرارية من العوامل الرئيسية التي تؤثر على عمر خدمة القالب من بين العوامل التي تسبب فشل العفن. من منظور إدارة الجودة الشاملة ، لا يمكن قياس العوامل التي تؤثر على عمر خدمة القوالب كمجموع متعدد الحدود ، ولكن يجب أن تكون نتاج عوامل متعددة. لذلك ، فإن جودة مواد القوالب والمعالجة الحرارية لها أهمية خاصة في عملية تصنيع القوالب بأكملها.
عند تحليل الظاهرة الشائعة لفشل القالب ، يمكن أن تعاني القوالب البلاستيكية من فشل التآكل ، وفشل التشوه الموضعي ، وفشل الكسر أثناء الخدمة. يمكن تقسيم أشكال الفشل المهمة للقوالب البلاستيكية إلى فشل التآكل ، وفشل تشوه البلاستيك المحلي ، وفشل الكسر.
3. متطلبات الأداء لصلب القوالب البلاستيكية مع التطور السريع لصناعة التصنيع ، تعتبر القوالب البلاستيكية أداة لا غنى عنها في قولبة البلاستيك ومعالجته ، وهو ما يمثل نسبة متزايدة من إجمالي إنتاج القوالب عامًا بعد عام. مع التطوير والإنتاج المستمر للبلاستيك عالي الأداء ، تتزايد أنواع المنتجات البلاستيكية ، وتتوسع استخداماتها ، وتتطور المنتجات نحو الدقة والواسعة النطاق والتعقيد. مع تطور إنتاج القوالب عالية السرعة ، أصبحت ظروف عمل القوالب معقدة بشكل متزايد.
1) البلى والتآكل على سطح تجويف القالب
يتدفق ذوبان البلاستيك تحت ضغط معين في تجويف القالب ، وتنفصل الأجزاء البلاستيكية الصلبة عن القالب ، مما يتسبب في احتكاك وتآكل السطح المُشكل للقالب. السبب الأساسي لتآكل وفشل القالب البلاستيكي هو الاحتكاك بين القالب والمواد. ومع ذلك ، يرتبط الشكل المحدد وعملية التآكل بالعديد من العوامل ، مثل الضغط ودرجة الحرارة وسرعة تشوه المادة وحالة تزييت القالب أثناء التشغيل. عندما تكون المواد والمعالجة الحرارية المستخدمة في القوالب البلاستيكية غير معقولة ، تكون صلابة سطح تجويف القالب البلاستيكي منخفضة ومقاومة التآكل ضعيفة ، والتي تتجلى على النحو التالي: حجم سطح التجويف خارج عن التسامح بسبب التآكل والتشوه ؛ تزداد قيمة الخشونة بسبب التخشين وتتدهور جودة السطح. خاصة عند استخدام المواد الصلبة لدخول تجويف القالب ، سيؤدي ذلك إلى تفاقم تآكل سطح التجويف. بالإضافة إلى ذلك ، أثناء معالجة البلاستيك ، يتم تسخين مكونات مثل الكلور والفلور لتتحلل إلى غازات أكالة HC1 و HF ، مما يتسبب في التآكل والتآكل على سطح تجويف القالب البلاستيكي ، مما يؤدي إلى الفشل. إذا كان هناك ضرر تآكل في نفس وقت التآكل ، والذي يضر بالطلاء أو الطبقات الواقية الأخرى على سطح تجويف القالب ، فإنه سيعزز عملية التآكل. يعمل العمل المتقاطع لنوعين من الأضرار على تسريع التآكل وفشل التآكل.
2) فشل تشوه البلاستيك
يمكن أن يتسبب الضغط والحرارة على سطح تجويف النموذج البلاستيكي في فشل تشوه البلاستيك ، خاصة عندما تعمل القوالب الصغيرة على معدات ذات حمولة كبيرة ، والتي من المرجح أن تتسبب في تشوه البلاستيك الزائد. المواد المستخدمة في القوالب البلاستيكية لديها قوة وصلابة غير كافية ، مما ينتج عنه مقاومة منخفضة للتشوه ؛ سبب آخر لفشل تشوه البلاستيك يرجع أساسًا إلى طبقة التصلب الرقيقة على سطح تجويف القالب ، أو مقاومة التشوه غير الكافية ، أو تليين تحول الطور الذي يحدث عندما تكون درجة حرارة العمل أعلى من درجة حرارة التقسية ، مما يؤدي إلى فشل مبكر للقالب.
3) الكسر
السبب الرئيسي للكسر هو الإجهاد الهيكلي والضغط الحراري الناجم عن اختلاف الهيكل ودرجة الحرارة ، أو الإجهاد الهيكلي المتولد في القالب بسبب عدم كفاية التقسية ، مما يحول الأوستينيت المتبقي إلى مارتينسيت عند درجة حرارة الخدمة ، مما يتسبب في تمدد الحجم المحلي.
تختلف ظروف عمل القوالب البلاستيكية عن تلك الخاصة بقوالب الختم على البارد. بشكل عام ، يجب تشغيلها عند 150 درجة -200 درجة ، بالإضافة إلى تعرضها لضغط معين ، فإنها تحتاج أيضًا إلى تحمل تأثير درجة الحرارة. يمكن أن يكون لنفس القالب أشكال متعددة من الفشل ، وحتى على نفس القالب ، قد تحدث أضرار متعددة. من أشكال فشل القوالب البلاستيكية ، يمكن ملاحظة أن الاختيار المعقول لمواد القوالب البلاستيكية والمعالجة الحرارية مهمان للغاية ، حيث يؤثران بشكل مباشر على عمر خدمة القالب. لذلك ، يجب أن يفي الفولاذ المستخدم في القوالب البلاستيكية بالمتطلبات التالية:
1) أداء مقاومة الحرارة
مع ظهور آلات التشكيل عالية السرعة ، تسارعت سرعة تشغيل المنتجات البلاستيكية. نظرًا لدرجة حرارة التشكيل التي تتراوح من 200 إلى 350 درجة ، إذا كانت سيولة البلاستيك رديئة وسرعة التشكيل سريعة ، فسوف يتسبب ذلك في زيادة درجة حرارة سطح القالب عن 400 درجة في فترة زمنية قصيرة جدًا. لضمان الدقة والحد الأدنى من تشوه القالب أثناء الاستخدام ، يجب أن يتمتع فولاذ القالب بمقاومة عالية للحرارة.
2) مقاومة تآكل كافية
مع التوسع في استخدام المنتجات البلاستيكية ، غالبًا ما يكون من الضروري إضافة مواد غير عضوية مثل الألياف الزجاجية لتعزيز اللدونة. نظرًا لإضافة المواد المضافة ، يتم تقليل سيولة البلاستيك بشكل كبير ، مما يؤدي إلى تآكل القالب. لذلك ، يجب أن تتمتع بمقاومة تآكل جيدة.
3) أداء قطع ممتاز
بالإضافة إلى معالجة التفريغ الكهربائي ، تحتاج معظم قوالب صب البلاستيك أيضًا إلى بعض عمليات القطع والإصلاح المناسب. لإطالة عمر خدمة أدوات القطع ، يتم تقليل تصلب العمل أثناء عملية القطع. من أجل تجنب تشوه القالب والتأثير على الدقة ، من المأمول أن يتم التحكم في الضغط المتبقي أثناء المعالجة إلى أدنى حد ممكن.
4) استقرار حراري جيد
غالبًا ما يكون شكل أجزاء قوالب حقن البلاستيك معقدًا ويصعب معالجته بعد التبريد ، لذلك يجب اختيار المواد ذات الثبات الحراري الجيد قدر الإمكان.
5) أداء معالجة المرآة
سطح التجويف أملس ، وسطح التشكيل يتطلب تلميعًا لسطح مرآة ، مع خشونة السطح أقل من Ra 0. 4 ميكرون. لضمان ظهور الأجزاء البلاستيكية المضغوطة وتسهيل عملية التشكيل.
6) أداء المعالجة الحرارية
في حوادث فشل العفن ، تكون الحوادث الناتجة عن المعالجة الحرارية بشكل عام 52.3 في المائة ، مما يجعل المعالجة الحرارية تلعب دورًا مهمًا في عملية تصنيع القوالب بأكملها. جودة تكنولوجيا المعالجة الحرارية لها تأثير كبير على جودة القالب. بشكل عام ، تتطلب المعالجة الحرارية تشوهًا صغيرًا ، ونطاقًا واسعًا لدرجة حرارة التبريد ، وحساسية منخفضة للسخونة الزائدة ، وقابلية صلابة عالية بشكل خاص.
7) مقاومة التآكل
أثناء عملية التشكيل ، قد يتم إطلاق الغازات المسببة للتآكل وتحللها إلى غازات مسببة للتآكل ، مثل HC1 ، HF ، وما إلى ذلك ، مما يؤدي إلى تآكل القالب. في بعض الأحيان ، يتآكل القالب ويتلف في منفذ تدفق الهواء ، لذلك من الضروري أن يكون للفولاذ المقاوم للصدأ مقاومة جيدة للتآكل.
4. نوع جديد من قالب من البلاستيك الصلب
بشكل عام ، يتم تصنيع القوالب البلاستيكية من فولاذ 45 أو فولاذ 40Cr من خلال التبريد والتلطيف. القوالب البلاستيكية ذات متطلبات الصلابة العالية مصنوعة من الفولاذ مثل CrWMn أو Crl2MoV. بالنسبة للقوالب البلاستيكية ذات درجات حرارة العمل المرتفعة ، يمكن اختيار فولاذ القالب الساخن مع المتانة العالية. من أجل تلبية المتطلبات الأعلى لدقة الأبعاد وجودة السطح للتجاويف البلاستيكية ، تم مؤخرًا تطوير سلسلة من قوالب الفولاذ الجديدة.
1) قالب بلاستيك مكربن ​​من الفولاذ
يستخدم قالب الصلب البلاستيكي المكربن ​​بشكل أساسي في القوالب البلاستيكية ذات التجاويف المعقدة التي شكلتها البثق البارد. يحتوي هذا النوع من الفولاذ على محتوى منخفض من الكربون وغالبًا ما يضاف مع العنصر Cr. في الوقت نفسه ، تمت إضافة كمية مناسبة من Ni و Mo و v لتحسين الصلابة وقدرة الكربنة. من أجل تسهيل التشكيل بالبثق على البارد ، يجب أن يتمتع هذا النوع من الفولاذ بدرجة عالية من اللدونة ومقاومة منخفضة للتشوه في الحالة الملدنة ، مع صلابة تلدين أقل من أو تساوي 1 00 HBS. بعد التشكيل بالبثق على البارد ، يتم إجراء المعالجة بالكربنة والتبريد ، ويمكن أن تصل صلابة السطح إلى 58-62 HRC. هناك درجات فولاذية متخصصة لهذا النوع من الفولاذ في الخارج ، مثل السويدي 8416 و P2 و P4 في الولايات المتحدة. يتم استخدام فولاذ 12CrNi3A و 12Cr2Ni4A ، بالإضافة إلى فولاذ 20Cr2Ni4A ، بشكل شائع في الصين ، مع مقاومة تآكل جيدة ، وعدم الانهيار أو تقشير السطح ، وتحسين عمر القالب. تزيد العناصر cr و Ni و Mo و V في الفولاذ من صلابة ومقاومة التآكل للطبقة الكربنة ، فضلاً عن قوة وصلابة اللب.
2) صلب قالب من البلاستيك المقوى مسبقًا
يحتوي هذا النوع من الفولاذ على محتوى كربوني يبلغ 0. 3 بالمائة -0. 55 بالمائة ، وتشمل عناصر السبائك شائعة الاستخدام Cr ، و Ni ، و Mn ، و v ، وما إلى ذلك من أجل تحسين قدرتها على القطع ، تمت إضافة عناصر مثل s و ca. تم تطوير العديد من قوالب قوالب البلاستيك النموذجية Y55CrNiMn MoVS (SMI) من خلال البحث والمقدمة والتطوير. وهو عبارة عن قالب بلاستيكي للقطع من الفولاذ المقاوم للصدأ مطور في الصين مع صلابة توصيل ما قبل الصلابة 35_ 40 ، ويمكن استخدام HRC مباشرة بدون معالجة حرارية بعد المعالجة. إضافة محلول Ni Solid لتقوية وزيادة المتانة ، إضافة Mn و S لتشكيل طور القطع الحر MnS ؛ بإضافة Cr و Mo و V لزيادة صلابة الفولاذ ، فإن فولاذ 8Cr2S كافٍ لسهولة قطع فولاذ القالب الدقيق.
3) الوقت تصلب الصلب العفن البلاستيك
تم تطوير فولاذ ماراجنج منخفض الكوبالت وخالي من الكوبالت ومنخفض النيكل. ماسي هو فولاذ ماراج نموذجي. بعد المعالجة بالمحلول الصلب عند 8150 درجة مئوية ، تصبح الصلابة 28-32 HRC. يتم تنفيذ المعالجة الميكانيكية ، ثم يبلغ عمرها عند 4800 درجة مئوية لإنتاج مركبات بين المعادن مثل Ni3Mo و Ni3Ti ، مما يؤدي إلى صلابة 48-52 HRC. يتمتع الفولاذ بقوة وصلابة عالية ، وتغيرات صغيرة في الحجم أثناء الشيخوخة ، وأداء إصلاح لحام جيد ، ولكنه مكلف ولا يحظى بشعبية كبيرة في الصين.
4) الصلب العفن البلاستيك المقاوم للتآكل
تتحلل المنتجات البلاستيكية المصنوعة من البولي فينيل كلوريد (PVC) ، و ABS ، والراتنج المقاوم للحريق أثناء عملية التشكيل لإنتاج غازات أكالة يمكن أن تؤدي إلى تآكل القالب. لذلك ، فولاذ القالب البلاستيكي مطلوب للحصول على مقاومة جيدة للتآكل. تشمل قوالب الفولاذ البلاستيكية المقاومة للتآكل التي يشيع استخدامها في الخارج الفولاذ المرتنزيتي المقاوم للصدأ والفولاذ المقاوم للصدأ المقوى بالترسيب. الشركات الأجنبية مثل STSAX (4Crl3) و A SSAB -8407 من ASSAB في السويد.