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濮陽(yáng)模具制造用什么材料?鋼材、塑料等材質(zhì)性能對(duì)比

文章出處:本站 人氣:14334 發(fā)表時(shí)間:2025-08-11 17:28:46


模具作為工業(yè)生產(chǎn)中成型加工的關(guān)鍵工具,其材料選擇直接影響模具的使用壽命、加工精度和生產(chǎn)成本。目前,不同材料的性能差異明顯,包括各種鋼材、塑料和少量有色金屬合金。以下是應(yīng)用場(chǎng)景和性能特點(diǎn)的比較。



模具制造常用材料的種類(lèi)


(一)鋼類(lèi)

鋼是模具制造中應(yīng)用最廣泛的材料。它以其高強(qiáng)度、高耐磨性和良好的加工性能,適用于大多數(shù)成型場(chǎng)景,主要包括以下幾類(lèi):

碳工具鋼:例如 T8、T10 等等,碳含量較高(0.8%) - 1.0%),經(jīng)淬火回火后硬度可達(dá)到 58 - 62HRC,價(jià)格低廉,加工簡(jiǎn)單。但韌性差,易開(kāi)裂,耐磨性和耐熱性有限,主要用于制造精度要求低、批量小的簡(jiǎn)單模具(如沖壓板的簡(jiǎn)單沖壓模具和手動(dòng)模具)。

合金工具鋼:在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入鉻、鉬、鎢等合金元素,例如 Cr12、Cr12MoV,硬度可達(dá) 58 - 64HRC,耐磨性和淬透性明顯提高,韌性優(yōu)于碳素工具鋼。適用于制造冷沖模、拉伸模、塑料模等批量適中、需要一定耐磨性的模具。

高速鋼:如 W18Cr4V,硬度極高(63) - 66HRC)和熱硬度,在高溫下(500 - 600℃)仍然可以保持良好的切削性能和優(yōu)異的耐磨性。但材料成本高,加工難度大,主要用于制造高負(fù)荷高溫的模具,如高速?zèng)_壓模具和精密鍛造模具。

塑膠模具鋼:如 P20(3Cr2Mo)、具有良好的拋光性能和切削性能,淬火后硬度適中(288H) - 35HRC),無(wú)需后續(xù)熱處理,可通過(guò)預(yù)硬處理直接使用,適用于制造大型、精密的塑料注射模具,可保證塑料零件表面的光潔度。


(二)塑料類(lèi)

塑膠模具材料主要用于制造低批量、輕量化或簡(jiǎn)單的模具,常見(jiàn)類(lèi)型包括:

環(huán)氧樹(shù)脂模具材料:以環(huán)氧樹(shù)脂為基體,加入固化劑、填料等。固化后具有一定的強(qiáng)度和表面光潔度,復(fù)制精度高,成型快。但耐熱性差(通常不超過(guò) 80℃),耐磨性低,適用于玩具、小型家用電器外殼等試制件、小批量塑料件的成型。

模具材料:可調(diào)硬度(ShoreA60)-ShoreD 80),彈性好,抗沖擊性能優(yōu)異,翻模速度快,復(fù)雜圖案可以很好的復(fù)制。但是耐熱性有限(一般≤120℃),使用壽命短(一般數(shù)百次),多用于汽車(chē)內(nèi)飾、工藝品的小批量生產(chǎn)模具。


(三)其它材料

鋁合金:如 6061、7075,重量輕,導(dǎo)熱性好,加工難度低,表面硬度和耐腐蝕性可通過(guò)陽(yáng)極氧化提高。適用于塑料模具和壓鑄模具的型腔或模板,特別適用于需要快速散熱的模具,但耐磨性和強(qiáng)度不如鋼,不適用于高負(fù)荷成型。

鋅合金:如 ZZnAl4Cu1,熔點(diǎn)低,可壓鑄成型,復(fù)制精度高,表面處理性能好。主要用于制造成本低于鋼材的小型、低負(fù)荷塑料模具或沖壓模具,但耐熱性差,易變形。


二、對(duì)不同材料的性能進(jìn)行比較


材質(zhì)類(lèi)型

硬度(HRC

耐磨性

耐熱性(

加工性能

成本

典型應(yīng)用場(chǎng)景

碳素工具鋼

58 - 62

一般

≤200

良好

簡(jiǎn)易沖模、小批量手工模具

合金工具鋼

58 - 64

優(yōu)良

200 - 300

中等

冷沖模、拉伸模、中等批量塑料模

高速鋼

63 - 66

優(yōu)異

500 - 600

較差

高速?zèng)_壓模、精密鍛造模

塑料模具鋼

28 - 35

良好

200 - 400

優(yōu)良

中高

大型、精密塑料注射模

環(huán)氧樹(shù)脂

-(非鋼鐵硬度)

≤80

優(yōu)良

試制件、小批量塑料件模具

聚氨酯

-(非鋼鐵硬度)

較差

≤120

良好

汽車(chē)內(nèi)飾件、工藝品小批量模具

鋁合金

10 - 15

較差

150 - 200

優(yōu)良

輕量化塑料模、散熱要求高的模具

鋅合金

8 - 12

一般

≤100

良好

中低

小型低負(fù)荷塑料模、沖壓模


三、選材原則及注意事項(xiàng)


根據(jù)成型工藝選擇:沖壓模具需要承受較大的沖擊力和摩擦力,合金工具鋼或高速鋼優(yōu)先;塑料注射模具注重表面光潔度和耐熱性,可選用塑料模具鋼;壓鑄模具接觸高溫金屬液(如鋁合金壓鑄溫度) 600℃),需要選擇耐熱性好的合金工具鋼或?qū)S脡鸿T模具鋼。

大批量生產(chǎn)結(jié)合:大批量生產(chǎn)(10 一萬(wàn)次以上)需要選擇耐磨性高、使用壽命長(zhǎng)的鋼材(如合金工具鋼、高速鋼);塑料或鋅合金模具可以用于小批量試制(數(shù)百到數(shù)千次),以降低成本。

考慮加工難度和成本:如果復(fù)雜型腔模具采用高速鋼加工,難度大,成本高,可以選擇預(yù)硬態(tài)塑料模具鋼(如減少熱處理變形的風(fēng)險(xiǎn),718H),簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)模具可以選擇碳素工具鋼,控制成本。

注意使用環(huán)境:在潮濕或腐蝕性環(huán)境(如含鎂合金的壓鑄)中,應(yīng)選擇耐腐蝕材料(如不銹鋼模具鋼 4Cr13),或者鍍鉻、氮化模具表面,提高耐腐蝕性。



綜上所述,模具材料的選擇需要綜合考慮成型工藝、批量生產(chǎn)、成本和使用環(huán)境。鋼材以其綜合性能成為主流選擇,而塑料、鋁合金等材料在特定場(chǎng)景(如小批量試制、輕量化需求)中發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。合理的材料選擇可以大限度地降低生產(chǎn)成本,同時(shí)保證模具的性能。


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