金属注射成形模具的材料选择
注射模具可以简单地划分为模架和腔体两部分。 <BR> 注射模具模架与塑料注射模具模架完全相同,模架材料可以参考塑料注射模具模架来选择:一般,动模板、定模仮、推板可采用45钢,调质处理硬度180~250HBS。其它板料可以采用45钢或Q235钢。对于精度要求特别高的模架,所有板料均可采用45钢调质处理,甚至用Cr12类的微变形模具钢,淬火处理。导柱、导套可采用T8A淬硬到50~55HRC或20钢渗碳0.5~0.8mm厚,淬硬到56~60HRC。 <BR> 注射模具工作时,一般承受20~50MPa的交变负荷,同时伴有冷热温度的交替。在超精密注射成形中,使用的成形压力甚至会超过正常使用压力的几倍。注射模具的使用寿命一般为几万甚至几十万次,因此模具应有足够的强度与刚度。 <BR> 金属注射模具模腔一般采用硬度为58~62HRC的淬硬模具制作,因此必须注意由尖角、沟槽国、切口及加工缺陷所引起的应力集中。这些缺陷会大大降低模具的疲劳强度。 <BR> 对于腔体部分,材料选择主要考虑耐磨性、淬火形状稳定性、耐蚀性及加工性能。由于金属注射料对模具的冲刷磨损比一般塑料严重得多,耐磨性是用于批量生产的金属注射模具腔体的最基本要求,一般要求腔体的硬度在58~62HRC。工具钢由于具有综合的强度、硬度、韧性、淬透性、耐蚀性及加工性能、是腔体的首选材料。常用材料有合金模具钢如Cr12、Cr12MoV、Cr12MoV、Cr2Mn2SiWMoV、Cr6WV及高速钢W18CrV、W6Mo5Cr4V2等。注射模具一般形状较为复杂,常采用超精密电火花,线切割等电加工手段,要求材料组织均匀、淬透性及淬火形状稳定性高。金属注射料在注射温度下,常产生腐蚀性气体,耐腐蚀性也是对模具材料的一顶要求。 <BR> 在特殊情况下,如试样和小批量零件的快带制作,为了简化工艺,Q235钢、45钢。铝合金、锌镍合金等,也常用来制作某些腔体。这会大大缩短样品的开发周期。但这样的模具一般不能用于批量生产。 <BR> 总之,模具选择必须根据产品的批量,零件的形状、精度,采用的加工手段及工艺,具备的热处理的难易程度,以及材料来源的方便必等来综合考虑。 <BR> 金属注射模具一般用于小型零件的生产,模具尺寸很小。正常使用情况下,只要模板的使用面积不超过长度和宽度的60%,深度偿超过10%时,可以不进行强度计算。况且,模具形状一役比较复杂,型腔内的实际受力情况也很复杂,即使作出多种假设,也很难用弹性力学及有限元的方法得出结果。因此模具设计常采用放大安全系数的宽容方法。 <BR> 但对于较大制品或采用超高压精密成形工艺时,如有可能,还是应对型腔的强度进行计算。防止由于强度不足,变形过大产生溢料甚至破坏。较为简单形状模腔的强度计算,可以参考有关塑料模具设计注射模具的设计手册。复杂型腔可以采用有限元或专业软件来分析计算。 <BR> 为保证制品精度,模具设计应注意以下几点: <BR> 1)合理设计模具的放大系数。在保证顺利成形的前提下,尽量减少粘结剂的加入量。 <BR> 2)合理的模具结构。精密的尺寸部件应有一定硬度,并且要更换方便;采用的公差合理,成形坯’孔’尽量采用公差上限,成形坯’轴’尽量采用公差下限;零件的工艺结构合理,保证加工精度。 <BR> 3)合理选择浇口的形式和位置。 <BR> 4)合理选择顶出方式,尽量使顶出均匀平稳,减少变形。 <BR> 5)模具应设有温度调节系统,尽量保证均匀填充和冷却,减少密度不均匀性。 <BR> 6)合理选择型腔数量和布局,尽量采用均匀对称布局,保证平衡填充。特别精密的制品,应尽量减少型腔数目。 <BR> 7)合理间隙,避免产生飞边、毛刺。
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