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用于塑料注塑行業(yè)的模具產(chǎn)品，大多采用普通牌號的鋼材，例如AISI P20。但是，一種采用了新型冶煉技術(shù)的可替代性鋼材已被開(kāi)發(fā)出來(lái)。這種與AISI P20系列截然不同的鋼材，打破了生產(chǎn)模具所用材料的傳統格局，并可以滿(mǎn)足塑料行業(yè)的特定需求。
普通鋼材的性能，是通過(guò)采用碳與鉻或鉬等其它元素進(jìn)行硬化而獲得的。盡管幾十年來(lái)普通鋼材的性能令人滿(mǎn)意，但隨著(zhù)新型聚合物進(jìn)入市場(chǎng)和對模具要求的提高，這些材料開(kāi)始暴露出其局限性。通過(guò)仔細觀(guān)察可發(fā)現，當鋼材用于很厚的部件時(shí)，其硬度會(huì )不斷下降。
此外，模具生產(chǎn)商在加工過(guò)程中還會(huì )遇到一系列問(wèn)題，如深鉆孔中會(huì )出現硬點(diǎn)，以及銑切時(shí)的強烈振動(dòng)。這說(shuō)明基于碳元素的冶煉技術(shù)，已不再是最佳方案。廠(chǎng)家需要降低生產(chǎn)成本，同時(shí)還要維護其良好的聲譽(yù)和市場(chǎng)中的地位。為此，他們不得不在生產(chǎn)過(guò)程中盡量消除發(fā)生故障的風(fēng)險。而對于模具生產(chǎn)商和模塑商來(lái)說(shuō)，選擇一種性能得到改善的鋼材則是取得成功的因素之一。
表2. 硬度.
減少碳含量
由于P20型鋼材的缺陷是碳含量所導致的，因此解決方法之一是盡可能減少碳含量，而且無(wú)需加入大量鎳、鉻或鉬等貴重金屬予以補充。
可替代鋼材的冶煉工藝中，采用了硼。加入少量硼后，可保證鋼材硬度達到300 HB，且分布非常均勻(即使是厚度達800mm的厚重產(chǎn)品)。正是多年來(lái)在優(yōu)化鋼材方面進(jìn)行的研究，才生產(chǎn)出這種性能得到改善的產(chǎn)品(參照表1和表2)。
冶煉效果
由于冶煉技術(shù)是違禁詞改善鋼材性能的途徑，因此其工藝效果也最為重要。
加工性能
首先，已被預硬化至300HB的低碳鋼，其加工性能得到改善，相關(guān)成本則減少。
在對汽車(chē)擋泥板模具進(jìn)行的試驗中，粗加工時(shí)間減少33%。采用普通鋼材時(shí)，生產(chǎn)時(shí)間共計60小時(shí);而采用被預硬化至300HB的低碳鋼時(shí)，生產(chǎn)時(shí)間減少至40小時(shí)，這一結果也因此大大降低了加工成本(參照表3和表4)。
表4.排屑速度
均勻性
得到改善的均勻性，是該材料的又一項優(yōu)勢。這一方面體現在材料中間截面的硬度不再偏低，更重要的是硬點(diǎn)的消除，使鉆頭不會(huì )在深鉆孔過(guò)程中斷裂，且避免了在化學(xué)刻蝕和拋光過(guò)程中產(chǎn)生表面缺陷。
表5.均勻性得到改善后，可消除會(huì )在化學(xué)刻蝕和拋光過(guò)程中產(chǎn)生表面缺陷的硬點(diǎn)
硬點(diǎn)(又稱(chēng)偏析)，是在鋼水凝固時(shí)形成的含碳量很高的區域。因此，低碳鋼的優(yōu)勢很明顯。由于這些硬點(diǎn)的密度大大高于材料的其它部分，因此會(huì )在拋光表面形成偏差和波紋。而這些現象在表面積較大的部件上，顯得尤其明顯(參見(jiàn)表5).。
由于這種表面缺陷在上漆后變得格外顯眼，因此會(huì )直接影響部件質(zhì)量。若將已被預硬化至 300 HB的低碳鋼用于生產(chǎn)汽車(chē)部件模具，則可使部件保持完美的幾何形態(tài)。
焊接和導熱性能
該材料的其它優(yōu)勢，包括得到改善的焊接性能，以及導熱性能比普通的P20鋼材提高15~20%。導熱性能得到改善后，可大大減少注塑周期。然而，塑料(截面厚)自身的導熱性能差、鋼材與塑料(平滑的塑料部件)之間不接觸，或由于冷卻通道和堵塞而引起的問(wèn)題，都會(huì )使這種優(yōu)勢有所削弱。
小結
對于尋找能改善模具性能、減少成本的可替代模具材料的模具生產(chǎn)商和模塑商來(lái)說(shuō)，任何模具材料的加工性能、均勻性、焊接和導熱性能均是覓得正確方案的關(guān)鍵因素。性能得到改善(采用硼冶煉技術(shù))、且被預硬化至300 HB的低碳鋼材所具有的優(yōu)勢，正是今日各廠(chǎng)家所追求的。
