Acuan keluli: Sifat, Aplikasi, Panduan Pembuatan

Acuan keluli adalah aloi khusus yang direka untuk membuat tahan lama, acuan ketepatan tinggi yang digunakan dalam suntikan plastik, Mati Casting, dan pembentukan logam. Yang disesuaikan Komposisi kimia-Dengan karbon laras, Chromium, dan penambahan aloi -selekoh keseimbangan unik Rintangan haus yang sangat baik, ketangguhan yang tinggi, dan kestabilan suhu, menjadikannya sangat diperlukan untuk industri seperti automotif, Aeroangkasa, dan pembuatan peranti perubatan. Dalam panduan ini, Kami akan memecahkan ciri -ciri utamanya, Penggunaan dunia nyata, proses pembuatan, dan bagaimana ia dibandingkan dengan bahan lain, Membantu anda memilih keluli acuan yang betul untuk keperluan acuan khusus anda.

1. Sifat bahan utama keluli acuan

Prestasi acuan keluli berakar pada fleksibelnya Komposisi kimia, yang boleh diselaraskan untuk memenuhi keperluan pencetakan yang berbeza-dari acuan plastik tahan kakisan ke alat pemutus mati tahan panas.

Komposisi kimia

Formula acuan keluli bervariasi mengikut aplikasi, Tetapi elemen teras berada dalam julat ini untuk mengimbangi kekuatan dan kebolehgunaan:

• Kandungan karbon: 0.30-1.40% (Karbon rendah untuk acuan plastik memerlukan ketangguhan; karbon tinggi untuk pembentukan logam mati yang memerlukan Pakai rintangan)
• Kandungan kromium: 0.30-12.00% (kromium tinggi untuk rintangan kakisan dalam acuan suntikan plastik; kromium rendah untuk penempaan kos efektif mati)
• Kandungan Molybdenum: 0.00-1.00% (Meningkatkan kekuatan suhu tinggi untuk acuan pemutus mati)
• Kandungan vanadium: 0.00-1.00% (Menapis saiz bijian, meningkatkan ketangguhan dan rintangan haus untuk stamping mati)
• Kandungan mangan: 0.20-1.00% (meningkatkan kebolehkerjaan tanpa membuat karbida kasar)
• Kandungan silikon: 0.10-1.00% (AIDS Deoxidation semasa pembuatan dan menstabilkan prestasi suhu tinggi)
• Kandungan fosforus: ≤0.03% (dikawal ketat untuk mengelakkan kelembutan sejuk, Kritikal untuk acuan yang digunakan dalam persekitaran suhu rendah)
• Kandungan sulfur: ≤0.03% (ultra-rendah untuk mengekalkan ketangguhan dan elakkan retak semasa membentuk acuan)
• Elemen aloi tambahan: Nikel (meningkatkan ketangguhan untuk acuan plastik besar), Cobalt (meningkatkan kekerasan panas untuk pemutus mati), dan tembaga (Meningkatkan rintangan kakisan untuk acuan peranti perubatan)

Sifat fizikal

Sifat mekanikal

Selepas rawatan haba khusus permohonan, acuan keluli menyampaikan prestasi yang disesuaikan dengan kes penggunaannya:

• Kekuatan tegangan: ~ 1200-2000 MPa (lebih tinggi untuk pembentukan logam mati; lebih rendah untuk acuan plastik besar yang memerlukan kemuluran)
• Kekuatan hasil: ~ 800-1500 MPa (Memastikan acuan mengekalkan bentuk di bawah tekanan suntikan atau pemutus beban)
• Pemanjangan: ~ 10-20% (dalam 50 mm -lebih tinggi untuk acuan plastik untuk mengelakkan retak semasa perhimpunan acuan)
• Kekerasan (Skala Rockwell C.): 50-60 HRC (Selepas rawatan haba-50-55 HRC untuk acuan plastik yang sukar; 58-60 HRC untuk stamping tahan haus mati)
• Kekuatan keletihan: ~ 500-800 MPa (Pada 10 ⁷ kitaran-kritikal untuk acuan volum tinggi yang digunakan 100,000+ kali)
• Kesan ketangguhan: Sederhana hingga tinggi (~ 30-50 J/cm² pada suhu bilik)-Teguk untuk acuan besar untuk menahan tekanan pemasangan.

Sifat kritikal lain

• Rintangan haus yang sangat baik: Karbida dari karbon dan kromium menentang lelasan, memanjangkan kehidupan acuan (Mis., 500,000+ kitaran untuk acuan suntikan plastik).
• Rintangan kakisan yang baik: Varian-varian kr dari (Mis., 420 Keluli acuan berasaskan keluli tahan karat) menahan resin plastik atau cecair pemutus mati, mengelakkan pewarnaan acuan.
• Ketangguhan yang tinggi: Seimbang dengan kekerasan, Jadi acuan menahan tekanan pengikat (hingga 10,000 KN untuk acuan suntikan besar) tanpa retak.
• Kebolehkerjaan: Keluli acuan yang sederhana (Kekerasan ~ 200-250 Brinell) boleh disesuaikan dengan alat karbida; Varian yang lebih keras (58-60 HRC) memerlukan pengisaran.
• Kebolehkalasan: Dengan berhati -hati -kandungan karbon tinggi meningkatkan risiko retak; memanaskan (250-350° C.) dan pembiakan pasca kimpalan diperlukan untuk pembaikan acuan.

2. Aplikasi keluli acuan dunia nyata

Kepelbagaian keluli acuan menjadikannya sesuai untuk proses pencetakan yang pelbagai, dari pengeluaran bahagian plastik ke pemutus logam. Berikut adalah kegunaannya yang paling biasa:

Pencetakan suntikan plastik

• Acuan untuk bahagian plastik: Acuan untuk bahagian dalaman automotif (Mis., Papan pemuka) Gunakan keluli acuan rendah karbon-ketegangan bertahan 1,000+ Kitaran pengapit setiap hari, dan Rintangan kakisan Menentang bahan kimia resin plastik.
• Komponen teras dan rongga: Teras ketepatan (untuk lubang di bahagian plastik) Gunakan rintangan-rintangan keluli acuan kromium tinggi mengekalkan toleransi lubang (± 0.001 mm) berakhir 300,000 kitaran.

Contoh kes: Pengeluar bahagian plastik menggunakan keluli karbon standard untuk acuan kes telefon pintar tetapi berhadapan dengan pakaian selepas 150,000 kitaran. Mereka beralih ke keluli acuan kromium tinggi, dan acuan berlangsung 400,000 kitaran (167% lebih lama)- Kos penggantian acuan dengan acuan oleh $50,000 setiap tahun.

Mati Casting

• Acuan untuk pemutus logam: Acuan pemutus aluminium mati (untuk kurungan enjin automotif) Gunakan keluli acuan yang dipertingkatkan molibdenum-kekerasan panas yang tinggi menahan aluminium cair 650 ° C, dan rintangan keletihan haba mengelakkan retak.
• Komponen teras dan rongga: Teras Casting Zink Menggunakan Pengendalian Rintangan Wak Vanadium-Tambah Vanadium 500,000+ kitaran pemutus tanpa drift dimensi.

Memalsukan dan mencatatkan

• Stamping mati: Stamping logam lembaran mati (untuk panel badan automotif) Gunakan keluli acuan karbon tinggi-Pakai rintangan Menentang geseran logam, memastikan tepi panel bersih berakhir 200,000 setem.
• Memalsukan mati: Hot forging mati (Untuk baut keluli) Gunakan keluli acuan tahan haba-kecederaan tahan suhu 1,200 ° C menempa suhu dan kesan tukul.

Aeroangkasa, Automotif & Industri perubatan

• Industri Aeroangkasa: Acuan untuk bahagian aeroangkasa komposit (Mis., bilah turbin) Gunakan tekanan keluli acuan tinggi semasa mengubati komposit, dan ketepatan mengekalkan toleransi sebahagian.
• Industri automotif: Acuan untuk meterai getah atau bumper plastik menggunakan keluli acuan tahan karat-avoid degradasi acuan dari cecair automotif.
• Industri perubatan: Acuan untuk jarum suntikan plastik atau alat pembedahan menggunakan keluli acuan-kromium tinggi-Rintangan kakisan menahan pensterilan autoklaf, dan biokompatibiliti memastikan tiada larutan toksik.

3. Teknik pembuatan untuk keluli acuan

Menghasilkan keluli acuan memerlukan ketepatan untuk memadankan aplikasi yang dimaksudkan-dari varian acuan plastik rendah karbon ke gred pemutus mati aloi tinggi. Inilah proses terperinci:

1. Proses metalurgi (Kawalan Komposisi)

• Relau arka elektrik (EAF): Kaedah utama -keluli, Chromium, Molybdenum, dan aloi lain dicairkan pada 1,650-1,750 ° C. Monitor sensor Komposisi kimia untuk menyesuaikan elemen (Mis., 10-12% kromium untuk acuan tahan kakisan, 0.30% Karbon untuk acuan plastik yang sukar).
• Relau oksigen asas (Bof): Untuk besi besar-sebanyak besi bercampur dengan keluli sekerap; oksigen menyesuaikan kandungan karbon. Aloi ditambah selepas bertiup untuk mengelakkan pengoksidaan.

2. Proses rolling

• Rolling panas: Aloi Molten dilemparkan ke dalam jongkong, Dipanaskan hingga 1,100-1,200 ° C., dan dilancarkan ke dalam pinggan atau blok. Rolling panas memecah karbida dan bentuk kosong acuan (Mis., 500×500 Blok mm untuk acuan suntikan).
• Rolling sejuk: Digunakan untuk komponen acuan nipis (Mis., Sisipan mati setem)-Cold-dilancarkan pada suhu bilik untuk meningkatkan kemasan permukaan. Penyepuh post-rolling (700-750° C.) mengembalikan machinability.

3. Rawatan haba (Disesuaikan dengan permohonan)

• Penyepuhlindapan: Dipanaskan hingga 800-900 ° C 2-4 jam, disejukkan perlahan hingga ~ 600 ° C. Mengurangkan kekerasan 200-250 Brinell, menjadikannya machine dan melegakan tekanan.
• Pelindapkejutan:
• Keluli acuan plastik: Dipanaskan hingga 850-900 ° C., dipadamkan dalam minyak -haram ke 50-55 HRC (ketahanan fokus).
• Keluli acuan pemutus mati: Dipanaskan hingga 1,000-1,050 ° C., dipadamkan di dalam air -jalan ke 58-60 HRC (kekerasan panas-fokus).
• Pembiakan:
• Acuan plastik: Marah pada suhu 500-550 ° C 1-2 Jam -Bimbal Bimbal dan Pakai Rintangan.
• Stamping mati: Marah pada suhu 300-350 ° C 1-2 Jam -Menghadapi Kekerasan untuk Rintangan Pakai.
• Tekanan pelepasan tekanan: Mandatori-dipanaskan hingga 600-650 ° C untuk 1 jam selepas pemesinan untuk mengurangkan tekanan, mencegah acuan melengkung semasa penggunaan.

4. Membentuk dan rawatan permukaan

• Kaedah membentuk:
• Tekan pembentukan: Penekan hidraulik (5,000-10,000 tan) Bentuk blok acuan besar ke dalam garis besar rongga -buat sebelum rawatan haba.
• Pemesinan: Kilang CNC dengan alat karbida memotong rongga acuan (Mis., Bentuk kes telefon pintar) ke dalam keluli -penyembuh yang disekat terlalu panas.
• Pengisaran: Selepas rawatan haba, Roda berlian memperbaiki permukaan acuan ke RA 0.1 μm kekasaran - Mempertahankan bahagian plastik mempunyai kemasan yang lancar.
• Rawatan permukaan:
• Nitriding: Dipanaskan hingga 500-550 ° C dalam nitrogen untuk membentuk a 5-10 μm nitride lapisan -boosts memakai rintangan oleh 30% (Sesuai untuk stamping mati).
• Salutan (PVD/CVD): Titanium nitride (Pvd) Coatings digunakan untuk teras acuan plastik -mengurangkan melekat plastik, Meningkatkan pelepasan bahagian.
• Pengerasan: Rawatan haba akhir (pelindapkejutan + pembiakan) cukup untuk kebanyakan acuan -tiada pengerasan tambahan diperlukan.

5. Kawalan kualiti (Jaminan ketepatan acuan)

• Ujian kekerasan: Ujian Rockwell C Mengesahkan kekerasan pasca-pemadaman (50-60 HRC)-Sertakan sesuai dengan keperluan aplikasi.
• Analisis mikrostruktur: Mengesahkan pengedaran karbida seragam (tidak ada karbida besar yang menyebabkan acuan dipakai).
• Pemeriksaan dimensi: CMMS memeriksa rongga acuan untuk ketepatan (± 0.001 mm)-Critical untuk bahagian plastik seperti jarum suntikan perubatan.
• Ujian kakisan: Ujian semburan garam (ASTM B117) Sahkan Rintangan kakisan-Sesuas untuk acuan perubatan atau gred makanan.
• Ujian tegangan: Mengesahkan kekuatan tegangan (1200-2000 MPA) untuk memastikan acuan menahan tekanan pengikat.

4. Kajian kes: Acuan keluli dalam acuan bumper plastik automotif

Pengilang automotif menggunakan keluli aloi rendah untuk acuan bumper plastik tetapi menghadapi dua masalah: Kakisan acuan dari resin bumper (menyebabkan bahagian pewarnaan) dan pakai selepas 200,000 kitaran. Mereka beralih ke kr dari tinggi (10%) acuan keluli, dengan hasil berikut:

• Rintangan kakisan: Tidak ada pewarnaan pada bumper -kadar penolakan yang jatuh dari 8% ke 1%.
• Pakai rintangan: Acuan berlangsung 500,000 kitaran (150% lebih lama)-Kos penggantian yang jatuh $80,000 setiap tahun.
• Penjimatan kos: Walaupun 30% kos acuan pendahuluan yang lebih tinggi, Pengilang disimpan $120,000 setiap tahun melalui penolakan dan pengganti yang lebih rendah.

5. Acuan keluli vs. Bahan lain

Bagaimana keluli acuan berbanding dengan bahan alternatif untuk aplikasi acuan? Mari kita pecahkan:

Kesesuaian aplikasi

• Acuan suntikan plastik: Baki keluli acuan kromium tinggi memakai dan rintangan kakisan-lebih jauh daripada A2 (kakisan yang lemah) dan lebih murah daripada 440c.
• Die acuan pemutus: Keluli acuan molibdenum mempunyai kekerasan panas yang lebih baik daripada aluminium-ideal untuk logam 600 ° C+ cair.
• Stamping mati: Keluli alat D2 mempunyai rintangan haus yang lebih tinggi tetapi lebih sukar untuk menggunakan keluli acuan mesin untuk membentuk lebih mudah dan ketahanan yang mencukupi.
• Acuan perubatan: 440C mempunyai rintangan kakisan yang lebih baik tetapi kos lebih banyak menggunakan keluli acuan kromium tinggi untuk acuan biokompatibel kos efektif.

Pandangan Teknologi Yigu mengenai acuan keluli

Di Yigu Technology, acuan keluli adalah bahan teras untuk pelanggan pencetakan ketepatan kami. Ia boleh laras Komposisi kimia membolehkan kita menyesuaikannya dengan keperluan tertentu -kromium tinggi untuk acuan perubatan, molibdenum untuk pemutus mati, dan karbon rendah untuk acuan plastik besar. Kami mengesyorkannya melalui alternatif seperti aluminium (Pakaian miskin) atau D2 (sukar untuk mesin) untuk kebanyakan aplikasi. Sementara lebih mahal daripada keluli asas, Kehidupannya yang panjang dan penyelenggaraan yang rendah sejajar dengan matlamat kami untuk mampan, penyelesaian pembuatan kos yang cekap untuk automotif, Aeroangkasa, dan industri perubatan.

Soalan Lazim

1. Jenis keluli acuan apa yang terbaik untuk pengacuan suntikan plastik?

Chromium tinggi (8-12%) Keluli acuan sangat sesuai - ia menawarkan Rintangan kakisan yang baik (untuk menahan resin plastik) dan kekerasan seimbang (50-55 HRC) untuk ketangguhan semasa pengeluaran volum tinggi. Untuk acuan makanan/perubatan, Tambahkan tembaga untuk meningkatkan biokompatibiliti.

2. Boleh acuan keluli diperbaiki jika memakai atau retak?

Ya, Tetapi dengan berhati -hati -kandungan karbon tinggi keluli yang berhati -hati memerlukan pemanasan (250-350° C.) sebelum kimpalan, diikuti oleh pembiakan pasca kimpalan untuk memulihkan ketangguhan. Tempat haus kecil juga boleh diperbaiki melalui pengisaran atau mesin semula.

3. Adakah keluli acuan lebih mahal daripada aluminium untuk acuan?

Ya -Kos Keluli Dulu ~ 40% lebih awal daripada aluminium. Tetapi acuan aluminium memakai 5-10x lebih cepat (Mis., 50,000 vs. 500,000 kitaran untuk acuan plastik), Jadi acuan keluli memberikan nilai jangka panjang yang lebih baik untuk pengeluaran volum tinggi.