模具选材培训教材enco.docx
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1、學習目標標:一、 使用參考考資料查查表下,能能夠自己己選用正正確的模模具材料料。二、 使用參考考資料查查表下,能能夠正確確說明腐腐蝕性模模具所使使用的模模具材料料。材料選用用:模具材料料的選用用適當與與否,不不但會直直接影響響到模具具壽命、精精度、加加工性、價價值與成成本等有有很大之之影響,而而且也會會影響到到製成品品的品質質。近年年來塑膠膠模具隨隨著各種種塑膠成成品的迫迫切需要要,不但但年年直直線增加加,而且且在內容容上也顯顯著地趨趨向於產產量化,專專業化以以及精密密化,為為了達到到模具品品質的要要求,除除了模具具在加工工過程中中之技術術與設備備為必備備的條件件外,對對於模具具所採用用的材料
2、料也愈來來愈有嚴嚴格的要要求。茲茲將模具具材料的的要求條條件的種種類、用用法分述述於後。在設計模模具時,設設計人員員需先對對目前市市面上及及廠內現現有的模模具材料料,徹底底的有所所了解。模模具所用用的材料料通常大大部都是是屬於金金屬材料料,所以以在選用用模具材材料時應應考慮到到產品的的壽命,所所採用的的樹脂、模模具的構構造、零零件的設設計、製製造價格格、成形形品的外外觀、物物性、尺尺寸精度度以及物物理與化化學性能能等因素素。茲將將選用模模具材料料的幾個個原則提提供給大大家作參參考。一、 機械加工工性好銑削削加工、研研磨加工工、放電電加工等等模具主主要加工工的加工工性良好好。二、 耐摩耗性性佳此
3、此為影響響模具壽壽命及模模具精度度的主要要因素。三、 韌性好模模具零件件薄肉部部分或受受衝擊部部分需具具此特性性。四、 耐蝕性優優視視成形材材料有些些會產生生腐蝕性性氣體,故故模具須須能耐這這些氣體體。五、 熱處理特特性好熱熱處理變變形要小小。六、 價廉具具市埸性性,能快快速而便便宜地購購得。七、 表面加工工性良好好研研磨性好好,容易易獲得鏡鏡面,刻刻字等加加工性佳佳,且無無組織不不一、硬硬度不勻等等缺點。樹脂種類類及模具具材料選選擇之關關係:樹脂所要要求模具具鋼料之之特性,諸諸如耐磨磨損性、耐耐腐蝕性性、鏡面面特性或或預硬化化特性等等等,必必須事先先予以明明確化,以以便能夠夠適當地地選用各各
4、種鋼材材。請翻至下頁模具鋼材材之基本本特性,基基本上以以耐磨損損性材料料、耐腐腐蝕性材材料、鏡鏡面拋光光型材料料以及預預硬鋼材材等分類類。下列列敘述其其特徵及及其改良良等級鋼鋼材之情情形。一、 耐磨損性性鋼材針對一些些混有玻玻璃纖維維(gllasss fiiberr)或金屬屬粉末之之強化型型樹脂,其其模具必必須要求求使用高高強度及及耐磨損損性之材材料。以以前多使使用SKDD11等類似似之材料料,要求求的是極極小限度度的熱處處理變形形量,現現在,漸漸漸地被被HPMM31等鋼材所代代替。請翻至下頁表一樹樹脂用模模具鋼材材依用途途之選用用基準用途代表的樹樹脂以及及製品模具鋼材材之要求求特性適用之鋼鋼
5、材種類類一般熱可塑性,熱硬化性樹脂一般聚醛樹脂脂耐隆類ABS電氣零件件齒輪,軸軸承機械械零件散散熱器柵柵板高強度+耐磨損損性HPM22 HPPM1 FDAAC以需求而而定DACHPM331PP(聚聚丙烯)電扇用葉葉片基座座紋理ABS汽車用內內裝飾板板音響器器材護蓋蓋上述+蝕蝕紋加工工性HPM22, HHPM11精密飾紋紋用HPM117, HPMM50透明物壓克力樹樹汽車尾燈燈上述+高高級拋光光加工性性HPM117, HPMM50HPM338(高級拋拋光)HPM11(一般拋拋光)混入玻璃璃纖維可可塑性,熱熱硬化性性樹脂熱可塑性性PE(聚聚乙烯)ABSPC電子零件件汽車用內內裝飾板板電動工具具外殼
6、高度之耐耐磨損性性HPM11DACSLD熱硬化性性碳酸樹脂脂尿素樹脂脂氮化石灰灰樹脂齒輪類,電電氣零件件餐具化粧品UL規格格用(添加難難燃劑型型等)ABC聚苯乙烯烯電視機外外殼,陰陰極射線線管覆蓋蓋音響器器材基板板適度之強強度+耐蝕性性HPM338PVC聚氯乙烯烯電話器,漏漏水管,絕絕緣管,接接頭耐蝕性HPM338二、 耐腐蝕性性請翻至下頁聚氯乙烯烯類(poolyvvinyyl cchlooridde)、難燃燃樹脂、氟氟素樹脂脂、發泡泡樹脂等等,均要要求模具具鋼材的的耐腐蝕蝕性。三、 鏡面加工工特性光學用塑塑膠鏡片片,大形形透明覆覆蓋零件件類以及及彩色樹樹脂用於於表現鮮鮮明色色色彩之射射出成形
7、形時,都都需要高高度的鏡鏡面加工工特性。這種鋼材材首先要要求的必必要條件件是不允允許發生生氣泡的的特性,因因此鏡面面加工用用鋼料,通通常多係係樹脂成成形用專專用鋼材材,而且且係採用用特殊溶溶解法製製造而成成。四、 預硬化型型鋼料預硬鋼(調調質鋼),在在模具直直接加工工後即可可使用,可可以避免免因熱處處理時所所發生的的一切困困擾。而而且由於於硬度分分佈均一一之故,鏡鏡面加工工及蝕紋紋加工時時不容易易發生不不均之現現象。五、 非磁性用用磁性塑膠膠(成形時時,由於於射出成成形作業業中磁場場對模具具鋼料之之影響,因因此應選選用非磁磁性特性性之鋼料料為宜,適適當之鋼鋼料有YHDD50(HRCC42-47
8、)、(SUUS3004+氮化)等良好好的非磁磁性及高高耐磨損損性。蝕刻加工工所必要要使用的的鋼材請翻至下頁施以蝕紋紋加工的的製成品品,從汽汽車到家家電、化化粧品、其其他塑廣廣泛地被被使用著著。所使使用的模模具也由由超大型型至小型型等種類類繁多。此此類蝕紋紋加工所所使用鋼鋼材的必必要條件件乃在於於一品質質的表面面加工特特性。蝕紋的加加工原理理,乃是是利用化化學葯品品,因浸浸蝕作用用而使模模具表面面產生各各種花紋紋的飾樣樣。浸蝕蝕程度所所引起飾飾紋之不不同,可可依飾紋紋樣板來來決定,通通常可分分類為一一般飾紋紋、皮革革飾紋、精精密飾紋紋等。蝕刻加工工用的鋼鋼材特性性條件有有:一、 良好的淬淬火特性
9、性,可以以獲得由由外至內內均一的的熱處理理硬度。二、 鋼材中所所含一次次析出碳碳化物粒粒子應當當分布均均勻且細細小。三、 鋼材中偏偏析存在在的非金金屬介在在物成分分應保持持最低限限度,亦亦即鋼料料應採用用特殊溶溶解法之之製造材材料。鋼料中應應不存有有快削之之元素。或或是調節節快削成成分元素素及各合合金成分分之含量量,以使使快削之之特性消消失時亦亦可。需要耐蝕蝕性之模模具所必必須使用用之鋼材材:請翻至下頁聚氯乙烯烯樹脂以以及家庭庭電器製製品所使使用的難難燃性樹樹脂,或或密合墊墊、電線線絕緣套套等所使使用的氟氟素樹脂脂,或其其它發泡泡性樹脂脂原料等等等。塑塑料在射射出成形形時,常常引發腐腐蝕性之之
10、氣體,都都屬於易易於在成成型中引引發腐蝕蝕氣體的的樹脂原原料。這這些樹脂脂原料所所使用的的模具腐腐蝕問題題,便自自然而然然地發生生了。耐腐蝕最最好的對對策是使使用不銹銹鋼料。最最近則除除了耐蝕蝕性之外外,更結結合了耐耐磨損性性、熱處處理變形形防止特特性等考考慮因素素。要求鏡面面加工時時必要使使用之模模具鋼材材:請翻至下頁光學用塑塑膠鏡片片、大型型透明覆覆蓋等必必須具備備透明特特性的樹樹脂以及及化粧品品盒等使使用具備備色彩之之樹脂等等,都必必須使用用一些能能夠加工工得到鮮鮮明表面面或高度度鏡面加加工特性性,再兼兼具適當當的機械械特性等等模具鋼鋼材。一、不利利於鏡面面加工特特性之各各種因素素(一)
11、 非金屬性性介在物物因特殊溶溶解法所所製成鋼鋼料中所所存在的的矽酸鹽鹽、鋁、硫硫化錳等等化學物物都會給給與鏡面面加工特特性不利利之影響響。改善善之方法法,可改改用真空空溶解法法等特殊殊法來製製造鋼料料。(二) 因熱處理理而變為為粗劣之之組織及及氣孔淬火用之之鋼材,在在加熱至至淬火必必要溫度度以上而而施以淬淬火冷卻卻時,即即產生晶晶粒之粗粗化,而而使組織織形成粗粗大劣化化之現象象。使用這種種熱處理理後之鋼鋼料,施施以鏡面面加工時時,極可可能產生生縐紋狀狀等略為為起伏狀狀態之表表面。此此時,若若再加以以熱處理理產生脫脫碳時,則則在施加加鏡面加加工時,將將會發現現氣孔現現象。脫碳氣孔孔將分布布於拋光
12、光之全體體加工之之鏡面上上,無纖纖維狀態態是其特特徵之一一。(三) 淬火組織織之變化化S50CC、SCMM3級之鋼鋼料於淬淬火後,在在鋼材表表層及內內部組織織之間,有有相當之之差異的的硬度分分布狀態態,因此此很難在在研磨時時獲得均均一之鏡鏡面特性性如圖所示。這這種現象象與特殊殊鋼料所所不同的的是,由由於淬火火性較差差之故,使使得鋼材材心部(中中心部)極極易產生生肥粒鐵鐵及層狀狀的波來來鐵之故故。二、鏡面面加工特特性及材材料鏡面加工工特性,原原則上雖雖然受到到合金元元素成分分的多寡寡及模具具鋼材硬硬度之影影響,但但基本上上被施以以高硬度度處理之之鋼材,較較易達到到鏡面性性提高的的要求。請翻至下頁
13、鏡面特性性之分辨辨可以由由圖中中,容易易地加工工區別,其其中最佳佳鏡面特特性的鋼鋼材YAG,在光光學鏡片片的使用用上最具具備優良良的性能能。其次是,使使用在泛泛用塑膠膠鏡片或或影碟機機,或光光碟(雷射)唱盤中中等高級級鏡面需需求的產產品模具具上的HPMM38亦是極極為優秀秀的鋼料料。光學鏡片高靭性用 耐蝕用 鏡面用HPM 17HPM 2HPM 1HPM 50HPM 31HPM 38YAG耐磨損用精密熱處理用汽車家電用品一般模具鏡面用精密飾紋用33405060#14000800030001000鏡面加工 (砂粒編號)硬度 (HRC)圖4HPPM系列鋼鋼材的鏡鏡面加工工特性區區分三、機械械性質及及
14、材料何謂具備備快削性性的模具具用鋼材材:請翻至下頁近年來由由於塑膠膠模具已已逐漸應應用在類類似汽車車、家電電器具、事事務機器器等大型型製品上上,因此此在需求求增加而而導致模模具鋼材材,除了了要求縮縮短進貨貨期限以以外,並並要求減減少熱處處理上的的工時,結結果導致致預硬鋼鋼材的大大量使用用。但是是如果使使用現有有普通構構造用鋼鋼時,當當施以預預先硬化化熱理而而達到HRCC3040以上時時,則必必大大地地減少低低其被削削性,結結果導致致加工工工時的提提高。鋼料表面面處理之之種類及及其特性性:請翻至下頁隨著最近近樹脂材材本身高高強度化化、耐熱熱化等特特性長足足的進步步,模具具鋼料則則更被要要求比以以
15、往更高高的耐磨磨性、耐耐蝕性,但但是。由由於要在在耐磨性性及耐蝕蝕性達到到兩全其其美的境境界,仍仍舊非常常困難之之故,最最終的作作法,只只好依靠靠合併使使用表面面處理的的方法。很很幸運的的是,最最近的表表面處理理技術顯顯示飛躍躍的進步步,種種種表面處處理上的的技術問問題,如如耐磨性性、耐蝕蝕性、耐耐氧化性性、密著著性、因因表面處處理加熱熱引起的的變形、耐耐燒焦性性、耐疲疲勞強度度等已逐逐漸地被被解決。表五顯示示表面處處理法之之種類,碳碳化物皮皮膜鍍膜膜處理法法之比較較,表面面處理之之硬及硬硬化深度度等表面面處理方方法之特特性比較較.表五表表面熱處處理的方方法分類表面處理理法供給物形成層化學的方
16、法廣散滲碳固體滲碳碳、氣體體滲碳、離離子滲碳碳、氯酸酸鹽滲碳碳、真空空滲碳。C碳化物+擴散層層氮化氣體氮化化、氣體體軟氮化化、氯酸酸鹽化、離離子氮化化。N氮化物+擴散層層滲碳S硫化物滲硫氮化化硫化法S+N硫化物+氮化物物水蒸氣處處理O氧化物滲硼滲矽滲鋁滲鉻粉末法,塗塗附法溶融氯化化鹽浸漬漬,溶融融氯化鹽鹽電解BSiAlCr硼擴散層層矽擴散層層鋁擴散層層鉻固溶體體溶融氯酸酸鹽法(厚膜)(TD程程序)金屬碳化物物理的方法蒸著化學蒸著著(CVDD)金屬鹽碳酸氣+氮氣氧氣碳化物氮化物氧化物電鍍電氣鍍膜膜,無電電解鍍膜膜金屬電鍍金屬屬層蒸著真空蒸著著噴射法離子鍍膜膜(PVDD)活性化反反應蒸著著反應性噴
17、噴射高週波噴噴射RF離子子鍍膜HCD離離子鍍膜膜金屬碳酸氣+氮氣氧氣碳化物氮化物氧化物放電硬化化浸透處理理WCWC+擴擴散層溶射氣體溶射射、電弧弧溶射、電電氣溶線線溶射、粉粉未溶射射。金屬、碳碳化物、氧氧化物金屬、碳碳化物、氧氧化物鍍金金屬混合物離子注入入金屬合金層表面熱處處理高週波淬淬火、火火焰淬火火、電射射淬火硬化化層一、 表面處理理方法之之種類現在,較較被採用用於塑膠膠模具上上鋼材的的表面處處理方法法以屬於於擴散法法的氮化化表面處處理,及及溶融鹼鹼性槽浸浸透法為為主。其其他如物物理的蒸蒸著鍍模模之PVD法及化化學蒸著著鍍膜的的CVD法也漸漸漸被採採用。二、 碳化物皮皮膜處理理法之比比較請
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