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模具材料的选择

更新时间:2020-11-29 19:09
 

  模具材料的选择_材料科学_工程科技_专业资料。主要针对于注塑模具材料的选择

  注塑模的耐用程度与其所用材料关系极大,因此必须注意模具材料的选材,一般来说, 模具材料应具备以下性能。 (1)高耐磨性 为了增加塑件的刚性和机械性能,在塑料配方中广泛使用玻纤,无机填料 来增强,在加入了这些添加剂后,它们和熔料一起高速进入模具型腔,对模具内腔的摩擦极 大,若该模具材料不耐磨,很易使型腔受到过度磨损,因此,制作这类模具的材料尤应有较 好的耐磨性。 (2) 高耐蚀性 很多塑料的添加剂,如阻燃剂等,甚至熔料本身的化学作用都会腐蚀模 具型腔。当塑料原料中混有含磨料的填充剂和增强材料时,更易加剧模具的损坏,对此,最 好使用耐蚀钢,或对模具进行表面电镀处理,镀铬或镀镍。 (3) 良好的导热性 在注塑成型时,良好的模温控制对塑件质量影响很大,特别是在加 工半结晶性热塑性塑料时更显重要。通常,铜合金比合金钢的导热性要好得多,但它的弹性 模量、硬度和耐用度较低。钢材的导热性不足可用冷却系统来补偿。 (4) 良好的尺寸稳定性 注塑模在成型操作时,模具型腔的温度要达到 300℃以上,温差 这么大, 易使型腔结构产生微观变化,从而造成模具尺寸变化,使得塑件尺寸不稳定, 为 此,可选用适当回火处理的工具钢,即热处理钢。为了提高硬度和耐磨性,一般对模具都要 进行热处理。但应使这种热处理对模具的尺寸影响最小,可采用能切削加工的预硬化钢,这 种钢材在机械加工后无需热处理。 (5) 抛光性能好模具型腔内壁要求很高,粗糙度非常小,以适应塑件表面良好光泽度的 要求,对此,对模具型腔一般要进行抛光处理,表面越光亮越好,为此,要求模具材料易于 抛光,所选用的材料不应夹有杂质和气孔等缺陷。 (6)易于加工 模具零件多为金属材料制成, 有的结构形状还很复杂, 为了缩短生产周期、 提高效率,要求模具材料易于加工成图纸所要求的形状和精度。 (7)受热处理影响小为了提髙硬度和耐磨性,一般对注塑模具要进行热处理,但这种处 理应使其尺寸变化很小。因此,最好采用能切削加工的预硬化钢。 常用的材料有 ABS,PC ,AS,PS 等,先具体说明各自的性能 ABS ABS 是由丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚而成,这三种成分的各自特性,使 ABS 具有良 好的综合力学性能。丙烯腈使 ABS 具有良好的耐腐蚀性及表面硬度,丁二烯使 ABS 坚韧, 苯乙烯使 ABS 具有良好的加工成型性能和染色性能。 ABS 无毒,无味,稍成黄色,制品表面具有较好的光泽,密度较小。ABS 具有较好的 抗冲击强度,且在低温下也不会迅速下降;具有良好的机械强度及一定的耐磨性、耐寒性、 耐油性、耐水性、化学稳定性及电气性能。 水、无机盐、酸碱类对 ABS 几乎无影响;在酮、醛、酯氯代烃中会溶解或形成乳浊液; 不容于大多数醇类及烃类溶剂,但与烃类物质长期接触会溶胀软化;其表面受冰醋酸、植物 油及化学药品的侵蚀会引起应力开裂。 ABS 有一定的硬度和尺寸稳定性,易于成型加工;着色性好,经过调色可成为各种各 样鲜艳的颜色。其缺点是耐热性差,连续工作温度为 70?C,热变形温度约为 93?C。耐候性 差,在紫外线情况下容易变硬发脆。因此,综合性能较好,便于机械加工,表面装饰性好, 易成型,价格经济,适合制作一般机械零件,电器绝缘零件,耐蚀零件。 ABS 在升温时黏度增高,所以成型压力较高,脱模斜度宜大;ABS 易吸水,成型加工 前应对原料进行干燥处理,易产生熔接痕,模具设计时,应尽量减少浇注系统对熔体流动阻 力;在正常成型条件下,其壁厚、熔体温度及收缩率影响很小,若对塑件精度要求较高时, 模具温度可控制在 50~60 ?C,要求塑料件表面光洁好时,模具温度应控制在 60~80 ?C. ABS 具体性能指标如表 密度 24h 吸水率 热变形温度 线膨胀系数 屈服强度 抗弯强度 抗拉屈服强度 弯曲弹性模量 拉伸弹性模量 击穿电压 ABS 成型条件 注射剂类型 料筒温度(后段) 前段 注射压力 高压时间 总周期 1.02-1.05g/cm? 0.2%-0.4% 90-108cm? 7.0x10-5/°C 37MPa 80MPa 50MPa 1.4GPa 1.8GPa 30KV/mm 螺杆式 160-180°C 200-220°C 70-100MPa 0-3s 50-160s 比体积 摩擦因素 熔点 计算收缩率 断裂伸长率 冲击韧度(无缺口) 压缩强度 体积电阻率 布氏硬度 介电常数(60Hz) 预热 中段 模具温度 注射时间 冷却时间 螺杆转速 0.86-0.98cm?/g 0.34 130-160°C 0.4-0.7% 35% 261KJ/m? 50MPa 6.9X1013Ω ˙m 9.7HBS 3.7 80-100°C 180-200°C 80-90°C 20-60s 20-90s 48r/min 1-2h AS AS 树脂 : 学名丙烯腈-苯乙烯共聚物.由丙烯腈与苯乙烯共聚而成的高分子化合物。 一般含苯乙烯 15%-50%。透明而带黄色至琥珀针色的固体。有热塑性。不易变色。不受稀酸、 稀碱、稀醇和汽油的影响。但溶于丙酮、乙酸乙酯、二氯乙烯等中。可用作工程塑料。具有 优良的耐热性和耐溶剂性。用于制耐油机械零件、仪表壳、仪表盘、电池盒、拖拉机油箱、 蓄电池外壳、包装容器、日用品等。也可抽成单丝。但主要用作生产 ABS 树脂的掺混料。 丙烯腈-苯乙烯共聚物是由丙烯腈和苯乙烯通过本体法、悬浮法或乳液法制得。透明或 半透明的水白色颗航。具有高光泽、高透明、高冲击、良好的耐热性和机械性能。刚性大, 具有较高的化学稳定性,耐水、耐油、耐酸、耐碱、耐醇类。溶于酮类溶剂和某些芳烃、ca88。氯 代烃。耐候性中等,脆性较大。 SAN(AS)比聚苯乙烯有更高的冲击强度和优良的耐热性,耐油性,耐化学腐蚀性。如 它能很好地耐某些使聚苯乙烯应力开裂的烃类。而弹性模量是现有热塑性塑料中较高的一 种。AS 为苯乙烯-丙烯睛共聚体,不易产生内应力开裂。透明度很高,其软化温度和搞冲击 强度比 PS 高。 SAN(AS)具有很强的承受载荷的能力、抗化学反应能力、抗热变形特性和几何稳定性。 SAN(AS)中加入玻璃纤维添加剂可以增加强度和抗热变形能力,减小热膨胀系数。SAN(AS) 的维卡软化温度约为 110℃。载荷下挠曲变形温度约为 100℃。 SAN (AS)的收缩率约为 0.3-0.7%。SAN(AS)是一种坚硬、透明的材料。苯乙烯成份使 SAN(AS)坚硬、透明并易于 加工;丙烯腈成份使 SAN(AS)具有化学稳定性和热稳定性。 AS 的加工温度一般在 200-250℃为宜。该料易吸湿,加工前需干燥一小时以上,其流动 性比 PS 稍差一点,故注射压力亦略高一些。干燥处理 如果储存不适当,SAN(AS)有一些 吸湿特性。建议的干燥条件为 80℃、2-4 小时。 电气(插座、壳体等),日用商品(厨房器械,冰箱装置,电视机底座,卡带盒等), 汽车工业(车头灯盒、反光境、仪表盘等),家庭用品(餐具、食品刀具等),化装品包装 等。 广泛用于制作耐油、耐热、耐化学药品的工业制品,以及仪表板、仪表框、罩壳、电 池盒、接线盒、多种开关及按规等. 缺点:易于出现溢料飞边、气泡、缩痕、熔接痕、烧焦及黑纹、银丝及斑纹、表面划痕、 表面雾状及花纹、烧焦变色及杂质、烧黑、光泽不良、龟裂泛白、颜色不均、脆弱、分层剥 离、翘曲变形、脱模不良、模具严重腐蚀。 密度 24h 吸水率 热变形温度 抗拉屈服强度 注射压力 PC 1.06-1.08g/cm? ’0.66% 82-105°C 72-75MPa 350-1300bar 熔点 计算收缩率 洛氏硬度 冲击韧度(无缺口) 模具温度 200-270°C 0.3-0.7% R76-80 2.1-2.5KJ/m? 40-80°C pc(聚碳酸脂),其是一种具有很高机械、光学、电气和热性能的热塑性工程塑料。这种极 为坚韧的、易于加工的聚合物适应于多种用途:例如家用电器、汽车灯具、医疗仪器以及包 装容器等。而高纯度的光学级聚碳酸脂(OQ 树脂)的开发,又促进了光盘工业的发展。 树脂的干燥 聚碳酸脂树脂是一种亲水性物质, 在制造、 运输和存储过程中很容易从空气中吸收水分。 在塑料塑化过程中塑料颗粒中的水分将汽化从而导致树脂的降解, 并影响产品的外观及机械 性能。在加工之前,树脂通过适当的干燥就很容易避免这些问题的发生,聚碳酸脂树脂的干 燥过程建议在 120℃的温度下以露点为-20℃或更低的空气干燥 3~4 小时,使水分含量按重 量计达到或低于 0.02%比例。 进入料斗的空气首先在装有许多细小分子筛的除湿剂筒内除去水分, 鼓风机强制将湿空 气通过除湿剂筒, 空气中的水分被除湿剂吸收从而降低空气的露点。 经过除湿后的干燥空气 通过加热器加热, 然后对料斗中的塑料颗粒加热及干燥, 使塑料颗粒中的水分迁移到空气之 中,从而建立起平衡。湿空气被回收循环使用,首先通过过滤器过滤空气中的任何细屑或污 染物,然后返回至除湿剂筒、加热器循环使用。除湿剂吸水饱和必须定期活化以保证取得最 佳的干燥效果,大多数干燥系统使用两个除湿剂筒自动交替活化,从而保证干燥的连续。 在干燥了以后,炉料颗粒会被从干燥器输送到机器料斗,应注意在这个过程中,物料不 应接触水分。也就是说,在输送过程中应当使用干、热空气。对于使用集中供料干燥器,机 器料斗应仅仅保存少量物料或使用干燥料斗,以避免生产停顿时,干燥的物料再吸收水分。 特别要注意的是输送管道的密封性, 要避免湿空气吸入物料输送系统。 聚碳酸脂树脂的吸湿 性取决于几个因素: 气候条件或空气中的含湿量、 环境空气和塑料颗粒的温度以及塑料暴露 在湿空气中的时间,都将影响到塑料颗粒的含水量。 用途:聚碳酸酯主要用于生产工业制品,用来代替金属及其它合金,在机械工业上作耐 冲击及高强度的零部件。玻璃纤维增强聚碳酸酯具有类似金属的特性,可代替铜,锌,铝等 压铸件。聚碳酸酯可以进行注射成形,挤出成形,吹塑成形,旋转成形,真空成形和溶剂铸 造膜片等技术。制件还可以机械加工,常温冲孔,锯切及焊接和粘合。聚碳酸酯树脂的注射 成形,一般采用螺杆式注射机进行。料筒温度:250~320℃,注射压力:50~80MPa,模具温 度:85~120℃,螺杆转速:40~60 次/min,成品热处理:先在 100~105℃的烘箱中烘烤 10 分钟,然后在 120~125℃再烘烤 30 分钟,自然冷却到常温即可。 PC 可注塑、挤出、模压、吹塑、热成型、印刷、粘接、涂覆和机加工,最重要的加工 方法是注塑。成型之前必须预干燥,水分含量应低于 0.02%,微量水份在高温下加工会使制 品产生白浊色泽,银丝和气泡,PC 在室温下具有相当大的强迫高弹形变能力。冲击韧性高, 因此可进行冷压,冷拉,冷辊压等冷成型加工。挤出用 PC 分子量应大于 3 万,要采用渐变 压缩型螺杆,长径比 1:18~24,压缩比 1:2.5,可采用挤出吹塑,注-吹、注-拉-吹法成型 高质量,高透明瓶子。PC 合金种类繁多,改进 PC 熔体粘度大(加工性)和制品易应力开裂 等缺陷, PC 与不同聚合物形成合金或共混物,提高材料性能。具体有 PC/ABS 合金,PC/ASA 合金、 PC/PBT 合金、PC/PET 合金、PC/PET/弹性体共混物、PC/MBS 共混物、PC/PTFE 合金、 PC/PA 合金等,利有两种材料性能优点,并降低成本,如 PC/ABS 合金中,PC 主要贡献高耐 热性,较好的韧性和冲击强度,高强度、阻燃性, ABS 则能改进可成型性,表观质量,降 低密度。PC 的三大应用领域是玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业,其次还有工业机 械零件、光盘、包装、计算机等办公室设备、医疗及保健、薄膜、休闲和防护器材等。PC 可用作门窗玻璃,PC 层压板广泛用于银行、使馆、拘留所和公共场所的防护窗,用于飞机 舱罩,照明设备、工业安全档板和防弹玻璃。 PC 板可做各种标牌,如汽油泵表盘、汽车仪 表板、货栈及露天商业标牌、点式滑动指示器, PC 树脂用于汽车照相系统,仪表盘系统和 内装饰系统,用作前灯罩,带加强筋汽车前后档板,反光镜框,门框套、操作杆护套、阻流 板、PC 被应用用作接线盒、插座、插头及套管、垫片、电视转换装置,电话线路支架下通 讯电缆的连接件,电闸盒、电话总机、配电盘元件,继电器外壳, PC 可做低载荷零件,用 于家用电器马达、真空吸尘器,洗头器、咖啡机、烤面包机、动力工具的手柄,各种齿轮、 蜗轮、轴套、导规、冰箱内搁架。PC 是光盘储存介质理想的材料。PC 瓶(容器)透明、重 量轻、抗冲性好,耐一定的高温和腐蚀溶液洗涤,作为可回收利用瓶(容器)。PC 及 PC 合 金可做计算机架,外壳及辅机,打印机零件。改性 PC 耐高能辐射杀菌,耐蒸煮和烘烤消毒, 可用于采血标本器具,血液充氧器,外科手术器械,肾透析器等,PC 可做头盔和安全帽, 防护面罩,墨镜和运动护眼罩。 PS PS(聚苯乙烯系塑料)是指大分子链中包括苯乙烯基的一类塑料,包括苯乙烯及其共 聚物, 具体品种包括普通聚苯乙烯 (GPPS) 、 高抗冲聚苯乙烯 (HIPS) 、 可发性聚苯乙烯 (EPS) 和茂金属聚苯乙烯(SPS)等。 1 参数 PS 塑料(聚苯乙烯) 英文名称:Polystyrene 比重:1.05 克/立方厘米 成型收缩率:0.6-0.8% 成型温度:170-250℃ 干燥条件:--2 物料性能 电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,无色透明,透光率仅次于有机玻璃,着色性耐水性 , 化学稳定性良好,强度一般,但质脆,易产生应力脆裂,不耐苯.汽油等有机溶剂.适于制作绝缘透 明件.装饰件及化学仪器.光学仪器等零件. 3 成型性能 1.无定形料,吸湿小,不须充分干燥,不易分解,但热膨胀系数大,易产生内应力.流动性 较好,可用螺杆或柱塞式注射机成型. 2.宜用高料温,高模温,低注射压力,延长注射时间有利于降低内应力,防止缩孔.变形. 3.可用各种形式浇口,浇口与塑件圆弧连接,以免去处浇口时损坏塑件.脱模斜度大, 顶出均匀.塑件壁厚均匀,最好不带镶件,如有镶件应预热. 4PS 塑料的粘接 根据不同需要,可以选择以下粘合剂: 1.G-955[1]:单组分常温固化软弹性防震粘合剂,耐高低温,不同粘度粘接速度几秒至 几个小时固化完毕。 2. KD-833:瞬间粘接剂,可以数秒钟或数十秒钟快速粘合 PS 塑料,但胶层硬脆,不耐 60 度以上热水浸泡。 3. QN-505: 双组分胶, 胶层柔软, 适合 PS 塑料大面积粘接或复合。 但耐高温性能较差。 4.QN-906:双组分胶,粘接强度高,耐高温。 5.G-988:单组份室温硫化胶,固化后是弹性体具有优秀的防水,防震粘合剂,耐高低温, 1-2mm 厚度的线 小时基本固化,有一定的强度。完全固化的线 小时。单组份,不需要混合,挤出后涂抹静置即可,无需加温。 5 用途 PS 被广泛应用于光学工业中,这是因为它有良好的透光性所致,可制造光学玻璃和光 学仪器,也可制作透明或颜色鲜艳的,诸如灯罩、照明器具等。PS 还可制作诸多在高频环 境中工作的电气元器件和仪表等。由于 PS 塑料属于难惰性表面材料,工业中贴合,需要使 用专业 PS 胶水粘接。 单独适用 PS 作制品,脆性大,而在 PS 中加入少量其他物质,如丁二烯即可明显降低 脆性,提高冲击韧性,这种塑料叫抗冲击 PS,它的力学性能大为提高,可用此塑料制作出 许多性能优良的机械零件和构件来。

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