金属注射成形模具的材料选择

来源：网络作者：发布时间：2008-08-26

注射模具可以简单地划分为模架和腔体两部分。
　　注射模具模架与塑料注射模具模架完全相同，模架材料可以参考塑料注射模具模架来选择：一般，动模板、定模仮、推板可采用45钢，调质处理硬度180~250HBS。其它板料可以采用45钢或Q235钢。对于精度要求特别高的模架，所有板料均可采用45钢调质处理，甚至用Cr12类的微变形模具钢，淬火处理。导柱、导套可采用T8A淬硬到50~55HRC或20钢渗碳0.5~0.8mm厚，淬硬到56~60HRC。
　　注射模具工作时，一般承受20~50MPa的交变负荷，同时伴有冷热温度的交替。在超精密注射成形中，使用的成形压力甚至会超过正常使用压力的几倍。注射模具的使用寿命一般为几万甚至几十万次，因此模具应有足够的强度与刚度。
　　金属注射模具模腔一般采用硬充为58~62HRC的淬硬模具制作，因此必须注意由尖角、沟槽国、切口及加工缺陷所引起的应力集中。这些缺陷会大大降低模具的疲劳强度。
　　对于腔体部分，材料选择主要考虑耐磨性、淬火形状稳定性、耐蚀性及加工性能。由于金属注射料对模具的冲刷磨损比一般塑料严重得多，耐磨性是用于批量生产的金属注射模具腔体的最基本要求，一般要求腔体的硬度在58~62HRC。工具钢由于具有综合的强度、硬度、韧性、淬透性、耐蚀性及加工性能、是腔体的首选材料。常用材料有合金模具钢如Cr12、Cr12MoV、Cr12MoV、Cr2Mn2SiWMoV、Cr6WV及高速钢W18CrV、W6Mo5Cr4V2等。注射模具一般形状较为复杂，常采用超精密电火花，线切割等电加工手段，要求材料组织均匀、淬透性及淬火形状稳定性高。金属注射料在注射温度下，常产生腐蚀性气体，帮耐蚀性也是对模具材料的一顶要求。
　　在特殊情况下，如试样和小批量零件的快带制作，为了简化工艺，Q235钢、45钢。铝合金、锌镍合金等，也常用来制作某些腔体。这会大大缩短样品的开发周期。但这样的模具一般不能用于批量生产。
　　总之，模具选择必须根据产品的批量，零件的形状、精度，采用的加工手段及工艺，具备的热处理的难易程度，以及材料来源的方便必等来综合考虑。
　　金属注射模具一般用于小型零件的生产，模具尺寸很小。正常使用情况下，只要模板的使用面积不超过长度和宽度的60％，深度偿超过10%时，可以不进行强度计算。况且，模具形状一役比较复杂，型腔内的实际受力情况也很复杂，即使作出多种假设，也很难用弹性力学及有限元的方法得出结果。因此模具设计常采用放大安全系数的宽容方法。
　　但对于较大制品或采用超高压精密成形工艺时，如有可能，还是应对型腔的强度进行计算。防止由于强度不足，变形过大产生溢料甚至破坏。较为简单形状模腔的强度计算，可以参考有关塑料模具设计注射模具的设计手册。复杂型腔可以采用有限元或专业软件来分析计算。
为保证制品精度，模具设计应注意以下几点：
　　1）合理设计模具的放大系数。在保证顺利成形的前提下，尽量减少粘结剂的加入量。
　　2）合理的模具结构。精密的尺寸部件应有一定硬度，并且要更换方便；采用的公差合理，成形坯’孔’尽量采用公差上限，成形坯’轴’尽量采用公差下限；零件的工艺结构合理，保证加工精度。
　　3）合理选择浇口的形式和位置。
　　4）合理选择顶出方式，尽量使顶出均匀平稳，减少变形。
　　5）模具应设有温度调节系统，尽量保证均匀填充和冷却，减少密度不均匀性。
　　6）合理选择型腔数量和布局，尽量采用均匀对称布局，保证平衡填充。特别精密的制品，应尽量减少型腔数目。
　　7）合理间隙，避免产生飞边、毛刺。