Moule: Propriétés, Applications, Guide de fabrication

Mold Steel est un alliage spécialisé conçu pour créer, Moules de haute précision utilisés dans l'injection de plastique, moulage, et formage métallique. Son sur mesure composition chimique- avec du carbone réglable, chrome, et ajouts en alliage - Delvers un équilibre unique de Excellente résistance à l'usure, durcissement élevé, et stabilité de la température, le rendre indispensable pour des industries comme l'automobile, aérospatial, et fabrication de dispositifs médicaux. Dans ce guide, Nous allons briser ses traits clés, Utilise du monde réel, processus de fabrication, Et comment il se compare à d'autres matériaux, vous aider à sélectionner le bon acier de moule pour vos besoins de moulage spécifiques.

1. Propriétés des matériaux clés de l'acier à moule

Les performances de Mold Steel sont enracinées dans son flexible composition chimique, qui peut être ajusté pour correspondre à différentes exigences de moulage - des moules en plastique résistants à la corrosion aux outils de coulée à la chaleur résistants à la chaleur.

Composition chimique

La formule de Mold Steel varie selon l'application, Mais les éléments centraux se situent dans ces gammes pour équilibrer la force et la convivialité:

• Teneur en carbone: 0.30-1.40% (faible carbone pour les moules en plastique nécessitant une ténacité; Carbone élevé pour les matrices de formation de métaux nécessitant se résistance à l'usure)
• Teneur en chrome: 0.30-12.00% (Chrome élevé pour la résistance à la corrosion dans les moules à injection plastique; Chrome faible pour les matrices de forgeage rentables)
• Contenu molybdène: 0.00-1.00% (Améliore la résistance à haute température pour les moules de moulage de la matrice)
• Contenu de vanadium: 0.00-1.00% (affine la taille des grains, Amélioration de la résistance à la ténacité et à l'usure pour l'estampage des matrices)
• Contenu du manganèse: 0.20-1.00% (stimule la durabilité sans créer de carbures grossiers)
• Contenu en silicium: 0.10-1.00% (Aide la désoxydation pendant la fabrication et stabilise les performances à haute température)
• Contenu du phosphore: ≤0,03% (strictement contrôlé pour empêcher la fragilité froide, critique pour les moules utilisés dans les environnements à basse température)
• Teneur en soufre: ≤0,03% (ultra-faible à maintenir dureté et éviter de craquer pendant la formation de moisissure)
• Éléments d'alliage supplémentaires: Nickel (stimule la ténacité pour les gros moules en plastique), cobalt (Améliore la dureté chaude pour le moulage de la matrice), et cuivre (Améliore la résistance à la corrosion pour les moules des dispositifs médicaux)

Propriétés physiques

Propriétés mécaniques

Après un traitement thermique spécifique à l'application, Mold Steel offre des performances adaptées à son cas d'utilisation:

• Résistance à la traction: ~ 1200-2000 MPA (plus haut pour les matrices de formation de métaux; plus bas pour les gros moules en plastique nécessitant une ductilité)
• Limite d'élasticité: ~ 800-1500 MPA (Assure que les moules conservent la forme sous pression d'injection ou les charges de coulée)
• Élongation: ~ 10-20% (dans 50 mm - plus élevé pour les moules en plastique pour éviter de se fissurer pendant l'assemblage des moisissures)
• Dureté (Échelle Rockwell C): 50-60 HRC (après traitement thermique - 50-55 HRC pour les moules en plastique résistants; 58-60 HRC pour les matrices d'estampage résistant à l'usure)
• Force de fatigue: ~ 500-800 MPA (à 10⁷ cycles - critique pour les moules à volume élevé utilisés 100,000+ fois)
• Résistance à l'impact: Modéré à élevé (~ 30-50 J / cm² à température ambiante)- plus solide pour les gros moules pour résister à la contrainte d'assemblage.

Autres propriétés critiques

• Excellente résistance à l'usure: Les carbures du carbone et du chrome résistent à l'abrasion, Extension de la durée de vie (Par exemple, 500,000+ Cycles pour moules d'injection en plastique).
• Bonne résistance à la corrosion: Variantes de chrome élevé (Par exemple, 420 acier à moule à base d'acier inoxydable) Résistez aux résines en plastique ou aux fluides de coulée, Éviter la coloration des moisissures.
• Durcissement élevé: Équilibré avec la dureté, Donc les moules résistent à la pression de serrage (jusqu'à 10,000 kN pour les gros moules d'injection) Sans craquer.
• Machinabilité: Modéré - acier de moule recouvert (dureté ~ 200-250 Brinell) est machinable avec des outils en carbure; variantes plus difficiles (58-60 HRC) nécessiter un broyage.
• Soudabilité: Avec prudence - une haute teneur en carbone augmente le risque de fissuration; préchauffage (250-350° C) et la température post-soudure est nécessaire pour les réparations de moisissures.

2. Applications réelles de l'acier à moule

La polyvalence de Mold Steel le rend idéal pour divers processus de moulage, de la production de pièces en plastique à la coulée métallique. Voici ses utilisations les plus courantes:

Moulage par injection en plastique

• Moules pour pièces en plastique: Moules pour pièces intérieures automobiles (Par exemple, tableaux de bord) Utiliser l'acier à moule à faible teneur 1,000+ Cycles de serrage quotidiennement, et résistance à la corrosion résiste aux produits chimiques en résine plastique.
• Composants centraux et cavité: Cœurs de précision (pour les trous en pièces en plastique) Utiliser l'acier à moule à haut chrome - la résistance aux vêtements maintient la tolérance au trou (± 0,001 mm) sur 300,000 cycles.

Exemple de cas: Un fabricant de pièces en plastique a utilisé de l'acier en carbone standard pour les moules de boîtier de smartphone mais une usure face à face après 150,000 cycles. Ils sont passés à l'acier à moule à chrome élevé, et les moules ont duré 400,000 cycles (167% plus long)—Cutation des coûts de remplacement de moisissure par $50,000 annuellement.

Moulage

• Moules de moulage métallique: Moules de moulage en aluminium (Pour les supports de moteur automobile) Utilisez l'acier à moule amélioré au molybdène—dureté chaude élevée résiste à 650 ° C en aluminium fondu, et la résistance à la fatigue thermique évite la fissuration.
• Composants centraux et cavité: Les noyaux de coulée de matrice de zinc utilisent des poignées de résistance au moule ajouté au vanadium - les poignées de résistance 500,000+ Cycles de coulée sans dérive dimensionnelle.

Forger et estamper

• Dies à l'estampage: Dies d'estampage en tôle (pour les panneaux de carrosserie automobiles) Utilisez l'acier à moule à haute teneur en carbone—se résistance à l'usure résiste à la friction métallique, Assurer des bords de panneau propres 200,000 tirettes.
• Forger des matrices: Dies à forage chaud (pour les boulons en acier) Utiliser l'acier de moule résistant à la chaleur - la traversée résiste à des températures de forgeage de 1200 ° C et à un impact sur le marteau.

Aérospatial, Automobile & Industries médicales

• Industrie aérospatiale: Moules pour pièces aérospatiales composites (Par exemple, lames de turbine) Utiliser l'acier de moule à haute toolence - pression des résistances pendant le durcissement composite, et la précision maintient la tolérance des pièces.
• Industrie automobile: Les moisissures pour joints en caoutchouc ou pare-chocs en plastique utilisent l'acier à moule résistant à la corrosion - Évaluation de la dégradation des moisissures à partir des fluides automobiles.
• Industrie médicale: Les moisissures de seringues en plastique ou d'outils chirurgicaux utilisent l'acier à moule à haut chrome -résistance à la corrosion résiste à la stérilisation de l'autoclave, et la biocompatibilité n'assure pas de lixiviation toxique.

3. Techniques de fabrication pour l'acier à moule

La production d'acier de moule nécessite une précision pour correspondre à son application prévue - des variantes de moisissure en plastique à faible teneur en carbone aux notes de moulage à haut alliage. Voici le processus détaillé:

1. Processus métallurgiques (Contrôle de la composition)

• Fournaise à arc électrique (EAF): Méthode primaire - acier de crap, chrome, molybdène, et d'autres alliages sont fondus à 1 650-1,750 ° C. Moniteur des capteurs composition chimique Pour ajuster les éléments (Par exemple, 10-12% chrome pour les moules résistants à la corrosion, 0.30% carbone pour les moules en plastique dur).
• Fournaise de base à l'oxygène (BOF): Pour la production à grande échelle - le fer moulé est mélangé avec de la ferraille en acier; L'oxygène ajuste la teneur en carbone. Les alliages sont ajoutés après le soufflage pour éviter l'oxydation.

2. Procédés de roulement

• Roulement chaud: L'alliage fondu est jeté dans les lingots, chauffé à 1 100-1,200 ° C, et roulé dans des assiettes ou des blocs. Le roulement chaud décompose les carbures et les formes des blancs de moisissure (Par exemple, 500×500 Blocs MM pour les moules d'injection).
• Roulement froid: Utilisé pour les composants de moule minces (Par exemple, Inserts d'estampage)—Roudé à température ambiante pour améliorer la finition de surface. Recuit après le roulis (700-750° C) restaurer la machinabilité.

3. Traitement thermique (Adapté à l'application)

• Recuit: Chauffé à 800-900 ° C pour 2-4 heures, refroidi lentement à ~ 600 ° C. Réduit la dureté à 200-250 Brinell, le rendre machinable et soulager le stress.
• Éteinte:
• Acier de moule en plastique: Chauffé à 850-900 ° C, éteint dans l'huile - hardes à 50-55 HRC (axé sur la ténacité).
• Acier de moule à moulage: Chauffé à 1 000 à 1 050 ° C, éteint dans l'eau - hardes 58-60 HRC (Hot dure axée sur la dureté).
• Tremper:
• Moules en plastique: Tempéré à 500-550 ° C pour 1-2 heures - équilibre la ténacité et la résistance à l'usure.
• Dies à l'estampage: Tempéré à 300-350 ° C pour 1-2 heures - priorise la dureté pour la résistance à l'usure.
• Recuit de soulagement du stress: Obligatoire - chauffée à 600-650 ° C pour 1 heure après l'usinage pour réduire le stress, Empêcher la déformation des moisissures pendant l'utilisation.

4. Formage et traitement de surface

• Méthodes de formation:
• Press Forming: Presses hydrauliques (5,000-10,000 tonnes) façonner les grands blocs de moisissure en contours de la cavité - placés avant le traitement thermique.
• Usinage: CNC Mills avec des outils en carbure coupés Cavités de moisissure (Par exemple, Formes de boîtier pour smartphone) en acier recuit - le refroidissement empêche la surchauffe.
• Affûtage: Après un traitement thermique, Les roues en diamant affinent les surfaces des moisissures à RA 0.1 μm Rougosité - l'insurre les pièces en plastique ont des finitions lisses.
• Traitement de surface:
• Nitrative: Chauffé à 500-550 ° C dans de l'azote pour former un 5-10 μm Couche de nitrure - les boosts portent une résistance 30% (Idéal pour l'estampir les matrices).
• Revêtement (PVD / CVD): Nitrure de titane (PVD) Les revêtements sont appliqués sur les noyaux de moisissure en plastique - réduit le collage en plastique, Améliorer la libération de pièces.
• Durcissement: Traitement thermique final (éteinte + tremper) est suffisant pour la plupart des moules - aucun durcissement supplémentaire n'est nécessaire.

5. Contrôle de qualité (Assurance de précision de la moisissure)

• Test de dureté: Les tests Rockwell C vérifient la dureté après le tempérament (50-60 HRC)—Enseils correspondent aux besoins d'application.
• Analyse de microstructure: Confirme la distribution de carbure uniforme (Pas de gros carbures qui provoquent l'usure des moisissures).
• Inspection dimensionnelle: CMMS Vérifiez les cavités de moule pour la précision (± 0,001 mm)- Critique pour les pièces en plastique comme les seringues médicales.
• Tests de corrosion: Tests de pulvérisation saline (ASTM B117) vérifier résistance à la corrosion—Essentiel pour les moules médicaux ou de qualité alimentaire.
• Tests de traction: Vérifie la force de traction (1200-2000 MPA) Pour assurer une pression de serrage des moisissures.

4. Étude de cas: Moule d'acier dans des moules à pare-chocs en plastique automobile

Un constructeur automobile a utilisé de l'acier à faible alliage pour les moules à pare-chocs en plastique mais a fait face à deux numéros: Corrosion des moisissures à partir de résine pare-chocs (provoquant une coloration en partie) et porter après 200,000 cycles. Ils sont passés à un chrome élevé (10%) moule, avec les résultats suivants:

• Résistance à la corrosion: Aucune coloration sur les pare-chocs - les taux de rejet ont chuté de 8% à 1%.
• Se résistance à l'usure: Les moules ont duré 500,000 cycles (150% plus long)—Les frais de remplacement ont chuté de $80,000 annuellement.
• Économies de coûts: Malgré 30% Coût de moisissure initial plus élevé, Le fabricant a sauvé $120,000 annuellement via des rejets et des remplacements inférieurs.

5. Moule en acier vs. Autres matériaux

Comment le moule l'acier se compare-t-il aux matériaux alternatifs pour les applications de moulage? Décomposons-le:

Adéabilité de l'application

• Moules d'injection en plastique: Balances en acier à moule à haut chrome et résistance à la corrosion - plus bas que A2 (mauvaise corrosion) et moins cher que 440c.
• Moule à moulage: L'acier de moisissure à la molybdène a une meilleure dureté chaude que l'aluminium - idéal pendant 600 ° C + métaux en fusion.
• Dies à l'estampage: L'acier à outils D2 a une résistance à l'usure plus élevée mais est plus difficile à machine - utilisez de l'acier de moule pour une formation plus facile et une durabilité suffisante.
• Moules médicaux: 440C a une meilleure résistance à la corrosion mais coûte plus cher - Utilisez un acier de moule à chrome élevé pour des moules biocompatibles rentables.

Vue de la technologie Yigu sur l'acier à moule

À la technologie Yigu, Mold Steel est un matériau de base pour nos clients de moulage de précision. Son réglable composition chimique nous permet de l'adapter à des besoins spécifiques: chrome élevé pour les moules médicaux, molybdène pour le moulage, et faible carbone pour les grands moules en plastique. Nous le recommandons sur des alternatives comme l'aluminium (pauvreté) ou d2 (difficile à machine) Pour la plupart des applications. Bien que plus coûteux que les aciers basiques, sa longue durée de vie et de la faible maintenance s'alignent sur notre objectif de durable, Solutions de fabrication rentables pour l'automobile, aérospatial, et industries médicales.

FAQ

1. Quel type d'acier de moule est le meilleur pour le moulage par injection en plastique?

Chrome élevé (8-12%) L'acier à moule est idéal - il offre Bonne résistance à la corrosion (Pour résister aux résines en plastique) et dureté équilibrée (50-55 HRC) pour la ténacité pendant la production à haut volume. Pour les moules alimentaires / médicaux, Ajouter du cuivre pour augmenter la biocompatibilité.

2. L'acier de moule peut-il être réparé s'il porte ou se fissure?

Oui, Mais avec prudence - la teneur élevée en carbone de l'acier a besoin de préchauffage (250-350° C) Avant le soudage, suivi de la trempe après les soudages pour restaurer la ténacité. Les petits points d'usure peuvent également être réparés par broyage ou redémarrage.

3. L'acier de moisissure est-il plus cher que l'aluminium pour les moules?

Oui - l'acier a été coûté à ~ 40% de plus d'avance que l'aluminium. Mais les moules en aluminium s'usent 5 à 10 fois plus rapidement (Par exemple, 50,000 contre. 500,000 Cycles pour moules en plastique), Ainsi, l'acier de moule offre une meilleure valeur à long terme pour la production à haut volume.