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模具加工材料如何選擇(zé)?

文章出(chū)處:公司動態 責任編(biān)輯:東莞市凱譽塑膠模具有限(xiàn)公司 發表時間:2025-06-26
  

模具加工材料的選擇邏(luó)輯與應用指南

一、材料選擇的核心影(yǐng)響(xiǎng)因素

  1. 使用場景需(xū)求(qiú)
    1. 工況(kuàng):溫度(如壓鑄模具需耐 600℃以上高溫)、壓(yā)力(衝壓模具承受 200MPa 以上衝擊(jī)力);
    2. 產品特性:塑(sù)料件透明度(需模(mó)具表(biǎo)麵鏡麵拋光)、金屬件厚度(厚板衝壓需高耐磨性材料)。
  2. 加工工藝適配性
    1. 切削性能:45# 鋼(gāng)易切削但硬度低,適合簡單模(mó)具;硬質合金難加工但耐磨性極佳。
  1. 成本與壽命平衡(héng)
    1. 小批量生產:用低成(chéng)本預硬(yìng)鋼(如 P20);大批(pī)量生產:選高壽命材料(如 S136),分攤成本。

二、按模具類型分類(lèi)的材(cái)料選擇

(1)塑料模具材(cái)料選擇

模具類型

典型材料

材料特性

應用場(chǎng)景

普通注塑模具

P20、718H

預(yù)硬鋼(HRC30-35),切削性好,成本低,適合非透明件。

家電外殼、玩具模具

精密透明模具

S136、2316

高耐蝕性(防鏽),可鏡麵拋光(Ra<0.01μm),適合光學級產品(pǐn)。

礦泉水瓶、光學鏡片模具

熱流道模具

H13、8407

耐熱性強(耐 300℃以上),抗熱疲勞(láo),適合(hé)長期高(gāo)溫注塑。

汽車內飾件模(mó)具(如儀表盤)

耐磨模具

DC53、SKD11

高硬度(HRC60-62),抗磨損,適合玻纖填充(chōng)塑料(如(rú)尼龍 + 30% 玻纖)。

電子(zǐ)連接器、齒輪模具

示例:生產透明奶茶杯模具時,需選(xuǎn) S136 鋼(gāng),因其經(jīng)淬火 + 拋光後表麵粗糙度低,且耐奶茶酸性腐蝕,避免模具生鏽影響(xiǎng)產品透明度。

(2)衝壓模具材料選擇

衝壓類型

典型(xíng)材料

材料特性

應用場景

薄板衝壓(yā)(<2mm)

Cr12MoV、D2

硬(yìng)度 HRC58-62,抗崩裂,適合低碳鋼、鋁(lǚ)合金衝壓。

手機外殼衝(chōng)壓模、汽車油箱模具

厚板衝壓(>5mm)

SKH-9、硬質合金

高速鋼(SKH-9)硬度 HRC63-66,硬質合金(如 YG15)耐磨(mó)性極(jí)強,抗大衝擊力。

鋼板彈簧衝壓模、工程機(jī)械零件

精密衝壓

LD、GM 鋼

高強韌性(抗疲勞開(kāi)裂),精度保持(chí)性好,適合 0.1mm 以下薄片衝壓。

電子芯片引線框架、鍾表零件模具

注意:衝壓不鏽鋼板(bǎn)時,模具刃口易磨損,需用硬質合金(如 YG8)或塗層刀具(TiN 塗層提高耐磨性)。

(3)壓鑄模具材料選擇

壓鑄材料(liào)

模具材料

關鍵性能要求

應用案例

鋁合金(650℃)

H13、8418

耐(nài)熱疲(pí)勞(抗冷(lěng)熱循環開(kāi)裂),導熱性好(快速散熱避免模具(jù)過熱)。

汽車輪轂、發動機缸體壓鑄模

鋅合金(400℃)

4Cr5MoSiV1(H13)

耐蝕性(鋅合金熔融液微腐蝕),強度高,適合批量生產。

門把手、玩具壓鑄模

鎂合金(600℃)

SCr440、DAC55

抗(kàng)鎂合金液侵蝕,高溫強度穩定,需搭配塗層(如 CrN)防粘模。

3C 產品外殼(如筆記本電(diàn)腦骨架)

案例:鋁合金壓鑄模(mó)具若選用普通 45# 鋼,會因 650℃熔融鋁液導致模具快速軟化、粘模,而 H13 鋼經淬(cuì)火 + 回火後(硬度 HRC48-52),可(kě)承受 10 萬次以上熱循環。

(4)鍛(duàn)造模具(jù)材料選擇
  • 典型(xíng)材料:5CrNiMo、5CrMnMo
  • 特性:高溫強度高(耐 1100℃鍛造溫度),抗熱龜裂,適合(hé)碳鋼、合(hé)金鋼鍛造(如汽車齒輪、曲軸)。
  • 工藝要(yào)點:模具需預熱至 200-300℃再使(shǐ)用,避免急冷急熱開裂。

三、特殊場景的材料選擇技巧

  1. 耐腐蝕模具
    • 加工 PVC 塑料(含氯,高溫釋放 HCl 氣體):選 S136 或 2316 不鏽鋼,表(biǎo)麵鍍鉻(厚(hòu)度 5-10μm)防(fáng)腐(fǔ)蝕。
  1. 低摩擦模具(jù)
    • 生產(chǎn)密封(fēng)圈等橡膠件:模具材料用 SUS420J2,表麵 PVD 塗層(céng)(如 DLC 膜,摩擦係數 < 0.1),防止橡膠粘模。
  1. 快速換模場(chǎng)景
    • 用鋁合金(如 7075-T6),重(chóng)量輕(密(mì)度 2.8g/cm³,僅為鋼的 1/3),適合自(zì)動化生產線快(kuài)速切換模具(jù)。

四、材料選擇的(de)錯誤(wù)案例與規避

  • 錯(cuò)誤 1:用(yòng) 45# 鋼製作注塑透明件模具(jù)
    • 後果:45# 鋼易生鏽,模具表麵產生鏽斑,導致塑料件(jiàn)出現麻點(diǎn)。
    • 正確選擇:換用 S136 鋼並拋光至鏡麵(Ra<0.05μm)。
  • 錯誤 2:衝(chōng)壓不鏽鋼板時用 Cr12 鋼模具
    • 後果:Cr12 耐磨性(xìng)不足,刃口 1000 次衝壓(yā)後即磨損,產品(pǐn)毛刺超標。
    • 正確(què)選擇:換用 SKH-9 高速鋼或(huò) YG10X 硬質合金,壽命可提升至 10 萬(wàn)次以上。

五、材料性能對比與成(chéng)本參考(kǎo)(以塑料模具為例)

材料

硬度(HRC)

耐磨性

耐蝕性

成本(běn)(元 /kg)

適(shì)合量產規模

P20

30-35

★★☆

★☆☆

15-25

5 萬件以下

718H

35-40

★★★

★★☆

25-35

10 萬件以下

S136

50-54

★★★★

★★★★

60-80

50 萬件(jiàn)以上

2316

52-56

★★★★

★★★★★

80-100

100 萬件以(yǐ)上

六、材料(liào)選擇的流程建議

  1. 明確產品生產批量、材料(如(rú) PP 塑料 vs 不鏽鋼板)、精度要求(qiú)(如 ±0.1mm vs ±0.01mm);
  2. 根據模具類型(注塑 / 衝(chōng)壓 / 壓鑄)篩選候選材料;
  3. 對比材料的硬度、耐磨性、耐熱性等關鍵性能;
  4. 結合成本預算,選擇性價比最優方(fāng)案(如小批(pī)量用 P20,大批(pī)量用 S136);
  5. 參考同(tóng)行業案例(如汽車模具常用 H13 鋼),降低試錯成本。
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