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模具加工材料如何選擇?

文章出處:公司動態 責任編輯:東莞市凱譽塑膠模具有限公(gōng)司 發表時間:2025-06-26
  

模具加工材料的選擇邏輯與應用指南

一、材料選擇的核心影響因素

  1. 使用場景需求
    1. 工況:溫度(如壓鑄模具需耐 600℃以(yǐ)上高溫)、壓力(衝壓模具承受 200MPa 以上衝擊力);
    2. 產品(pǐn)特(tè)性:塑料件透明度(需模具表麵鏡(jìng)麵拋(pāo)光(guāng))、金屬件厚度(厚板(bǎn)衝(chōng)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(shì)合簡單模具;硬質合金(jīn)難加工但耐磨性極佳。
  1. 成本與壽命平衡
    1. 小批量生產:用低成本預硬鋼(如 P20);大批(pī)量生產:選高壽命材料(如 S136),分攤成本(běn)。

二(èr)、按模具類型分類的(de)材料選擇

(1)塑料模具材料選擇

模具類型

典型材料

材料特性(xìng)

應用場景

普通注塑(sù)模具

P20、718H

預硬鋼(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。

礦泉水瓶、光學鏡片(piàn)模具

熱流道模具

H13、8407

耐熱性強(耐 300℃以上),抗熱疲勞,適合長期高溫注塑。

汽(qì)車內(nèi)飾件模具(如儀(yí)表盤)

耐磨模具(jù)

DC53、SKD11

高硬度(dù)(HRC60-62),抗磨損,適合(hé)玻纖填充塑料(如尼龍 + 30% 玻纖(xiān))。

電子連接器、齒輪模(mó)具

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

(2)衝(chōng)壓模具材料(liào)選(xuǎn)擇

衝壓類型

典型材料

材料特性

應用場景

薄板(bǎn)衝壓(<2mm)

Cr12MoV、D2

硬度 HRC58-62,抗崩裂,適合低碳鋼、鋁合金衝壓。

手機外殼衝壓模、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)耐磨性極強,抗(kàng)大衝擊力。

鋼板彈簧衝壓模、工程機械零件

精密衝壓

LD、GM 鋼

高強韌性(抗疲勞開裂),精度保持性好,適合 0.1mm 以下薄片衝(chōng)壓。

電子芯片引(yǐn)線框架、鍾表零件模具

注意:衝壓不鏽鋼板時(shí),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(cái)料選擇

壓鑄材料

模具材料

關鍵性能(néng)要求(qiú)

應(yīng)用(yòng)案例

鋁(lǚ)合金(650℃)

H13、8418

耐熱疲勞(抗冷熱循(xún)環開裂),導(dǎo)熱性好(快速散熱避免模具過熱)。

汽車輪轂、發動機缸(gāng)體壓鑄(zhù)模

鋅合金(400℃)

4Cr5MoSiV1(H13)

耐蝕性(鋅(xīn)合金熔融液(yè)微腐蝕),強度高(gāo),適合批量生產。

門把手、玩(wán)具壓鑄模

鎂合金(600℃)

SCr440、DAC55

抗鎂合金液侵蝕(shí),高溫強度穩定,需搭配塗層(如 CrN)防粘模。

3C 產品外殼(如筆記(jì)本電腦骨架)

案例:鋁合金壓鑄模具若(ruò)選(xuǎn)用(yòng)普通 45# 鋼,會因 650℃熔融鋁液導致模具快速軟化、粘模,而 H13 鋼經淬火 + 回(huí)火後(硬度 HRC48-52),可承受 10 萬次以上熱循環。

(4)鍛造模(mó)具材料選擇
  • 典型材料:5CrNiMo、5CrMnMo
  • 特性(xìng):高溫強度高(耐 1100℃鍛造溫度),抗熱龜裂,適合碳鋼、合金鋼鍛造(如汽車齒輪、曲軸)。
  • 工藝要點:模具需預熱至 200-300℃再使用,避免急冷(lěng)急熱開裂(liè)。

三(sān)、特殊場景的材料選擇(zé)技巧

  1. 耐腐蝕模具
    • 加工 PVC 塑料(含氯,高溫釋放 HCl 氣體(tǐ)):選 S136 或 2316 不鏽鋼,表(biǎo)麵鍍鉻(厚度 5-10μm)防腐蝕(shí)。
  1. 低摩擦模具(jù)
    • 生產密封圈等(děng)橡膠件:模具材料用 SUS420J2,表麵 PVD 塗層(如 DLC 膜,摩擦係數 < 0.1),防止橡膠(jiāo)粘模。
  1. 快速換模場景
    • 用(yòng)鋁合金(jīn)(如 7075-T6),重量輕(qīng)(密度 2.8g/cm³,僅為(wéi)鋼的 1/3),適合自動化生產線快速切換模具。

四、材料選擇的錯誤案例與規避

  • 錯誤 1:用 45# 鋼(gāng)製作注塑透明件模具
    • 後果:45# 鋼易生鏽,模具表麵產生(shēng)鏽斑,導致塑料件出(chū)現麻點。
    • 正確選擇:換(huàn)用 S136 鋼並拋光至鏡麵(Ra<0.05μm)。
  • 錯(cuò)誤 2:衝壓不鏽鋼板時用(yòng) Cr12 鋼模具
    • 後果:Cr12 耐磨性不足,刃(rèn)口 1000 次衝壓後即磨(mó)損,產品毛刺超標。
    • 正確選擇:換用 SKH-9 高速鋼或 YG10X 硬質(zhì)合金,壽命可提升至 10 萬(wàn)次以上。

五、材料(liào)性能對(duì)比與成本參考(以塑料模具為例)

材料

硬度(HRC)

耐磨性

耐蝕性

成本(元 /kg)

適合量產(chǎn)規模(mó)

P20

30-35

★★☆

★☆☆

15-25

5 萬(wàn)件以下

718H

35-40

★★★

★★☆

25-35

10 萬件(jiàn)以下

S136

50-54

★★★★

★★★★

60-80

50 萬件以上

2316

52-56

★★★★

★★★★★

80-100

100 萬件以上(shàng)

六、材料選擇的流程建議

  1. 明確產品生(shēng)產批量、材料(如 PP 塑料 vs 不鏽鋼板)、精度要求(如 ±0.1mm vs ±0.01mm);
  2. 根據模具類型(注塑 / 衝壓 / 壓鑄)篩選候選材料;
  3. 對(duì)比材料的硬度、耐磨性、耐熱性(xìng)等關鍵(jiàn)性能;
  4. 結合成本預算,選擇性價比最優方案(如小批量用 P20,大批量用 S136);
  5. 參(cān)考同(tóng)行(háng)業案例(如汽(qì)車模具(jù)常用 H13 鋼),降低試錯成(chéng)本。
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