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一种可改善模具性能的新级别钢

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大多数的注塑模具都采用传统的钢级别制造，如AISI P20。但是近来有一种可代替AISI P20的钢级别Superplast被开发出来，该级别由于采用创新的冶金技术，获得了与AISI P20级别完全不同的性能。对于模具制造商而言，这一发展打破了固有的模具材料的选择范围，从而能够更加满足塑料工业的特殊需求。传统的钢通过碳与其他一些硬质元素如铬、钼等的组合可提高其性能。尽管在过去的几十年里使用该方法获得了满意的结果，但是随着市场中新型聚合物的不断涌现，以及模具需求的不断扩大，这些材料开始显示出某种局限性：近距离的检查可以看出，凡是在厚部件中间其硬度都会发生下降，这在应用中是不能被接受的。更为严重的是，模具制造商会在加工中面临各种问题，如转孔中出现高硬度点、在铣加工中出现强烈的振动等等。因此，基于碳的冶金技术已不再是最好的选择。模具制造商需要降低内部成本以保持竞争力。为了获得持续的成功，他们不得不在制造过程中就将风险最小化。对于模具制造商和加工商来说，选择一个改进的钢级别是解决上述问题的方法之一。挑战碳含量既然碳是P20类型钢的弱点之一，那么一个解决办法就是尽量限制碳的含量，而且成分的这种减少必须用添加昂贵的合金元素来补充，如镍、铬或钼。利用硼冶炼技术，只需添加少量的硼即可获得和添加昂贵的合金元素一样的效果。该技术可使钢的硬度达到300 HB，且具有优良的均一性，即使部件厚度达到800mm也没有问题。经过数年的研究和优化，该技术日臻成熟，并导致了这种改进型的钢级别的诞生(见表 1和图1)。（图片）图1 新型钢的硬度（图片）硼冶炼的效果由于冶炼只是一种途径，因此最令我们感兴趣的还是其所能达到的效果。 1、可加工性使用降低了含碳量并预硬化至300HB的钢的第一个论据，就是机加工性能的改善以及相关成本的下降。用一台汽车挡泥板模具进行试验，粗加工时间缩短了33％。传统的钢要加工60h，而新级别钢只需要加工40h。最终结果是机加工成本降低（见表2和图2）。（图片）图2 排屑速率比较（图片） 2、均匀性提高了均一性是另一个优势。一方面在部件中部硬度没有降低，而且更重要的是在转孔时不会再碰到高硬度点，在化学腐蚀和抛光中也不会出现表面缺陷。高硬度点是碳含量高的区域，是在液态钢固化过程中形成的。低碳钢的优势是显而易见的。这些高含碳点比其他的地方更硬，会引起抛光表面的偏差而产生缺陷，特别是在大面积表面这种缺陷更是清晰可见（见图3）。（图片）图3 均一性的改善排除了高硬度点，因此在化学腐蚀和抛光期间不会引起表面缺陷这种类型的缺陷在喷涂以后更明显，会直接影响注塑制品质量。使用低碳并预硬化至300 HB的钢级别制造模具生产车身板能够使制品表面更加完美。 3、可焊接性和热传导性与传统的P20级别相比，改进的钢提高了可焊接性，同时将热传导性能提高了15%～20%。热传导性能的提高能够显著缩短成型周期。不过在塑料本身的热传导性能不好（制品厚的部分），塑料与钢的接触面积不大（平面的制品），或者与冷却道相关的一些问题以及阻塞出现时，都会使这一优势打一些折扣。结语当模具制造商和加工商寻找合适的模具材料以改善性能、降低成本时，关注材料的加工性能、均一性、可焊接性和热传导性，是找到正确答案的关键。经过改进的低碳（用硼取代碳）并预硬化至300HB的钢能够为当今的模具制造商提供他们所正在寻求的这种益处。 9/20/2009


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