鋼材教育訓練教程--塑膠模具材料與其選用

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1、塑膠模具材料與其選用前言塑膠模具材料的選用所應考慮的物理興化學性質包括機械強度、韌性、熱傳性、耐高溫性、尺寸穩定性、焊接性、鏡面加工性、耐磨耗性及耐蝕性等。除此之外還要配合塑料種類、模具整體壽命、精度與成本等因素，才能選用最經濟的模具材料。本文詳細分析塑膠模具材料應考慮的特性，並劃分種類及規格編號，最後說明塑模熱處理與表面處理之方法。其中以日本日立公司塑膠模具材料選用表作為實例，以祈讀者對塑膠模具材料的選擇應用有系統化的了解，進面正確地、經濟地選擇到最佳塑膠模具的材料。表一日立金屬公司塑膠模具材料選用表塑膠類別代表性樹脂代表性產品模具特

2、性適用鋼種熱固性熱塑性樹脂一般聚縮醛（POM）尼龍ABS電子零件、齒輪、軸承齒輪高強度+耐磨耗性HPM2HPM1FDACHPM31HPM50、HPM17HPM17、HPM38HPM50PP電風扇葉片、水桶精密皺紋表皮ABS汽車內部儀表板上述性質+皺紋加工性透明壓克力電唱機透明蓋、車燈上述性+鏡面加工性添加玻璃織維之熱塑性及熱固性樹脂熱可塑性PSABSPC工程塑膠制品、汽車用內部儀表板、電動工具外殼高雅耐磨耗性HPM1FDACHPM31HAP10熱硬化性酚樹脂尿素三聚氰胺齒輪、電器用品、食品、化妝品盒UL規格用（添加抑燃劑）ABSPS電視

3、外殼、影像管蓋子、收音機外殼適當強度+耐蝕性PSLHPM38聚乙烯（PVC）制品PVC電話機握柄、塑膠管、管接頭適當強度+高度耐蝕性PSL、HPM38氟化樹脂鐵氟龍墊片、電線被覆耐蝕性HRNC鏡片用壓克力相機鏡頭、投影機鏡片高度鏡面加工性+強度YAG、HPM38塑膠模具材料應考慮特性（a）機械強度：能經得起樹脂壓力與鎖模力。（b）韌性：模穴中若有突出物及尖銳形狀等容易發生折損、斷裂等問題時，一要考慮到模具材料的韌性。（c）熱傳導性：良好的導熱性可縮短成形時間。（d）耐高溫性：不因溫度高而破壞韌性、硬度等機械性質。（e）尺寸穩定性：模具尺

4、寸不會因長期的高、低溫作用而發生變化。（f）焊接性：使模具的修補容易。（g）鏡面加工性：由於塑膠成品外觀之品質要求逐漸提高，所以模具材料表面也要能鏡面化。鏡面加工性模材必須經過特殊熔解，（如真空熔解等）以除去氣體、金屬及非金屬等不純物，而提高材時的純度，而且材料的顯微組織也要均勻。（h）耐磨耗性：含石棉，玻璃織維，金屬粉等強化添加劑的熱塑性塑料或熱固性塑料的成型加工，對模具會產生較大的磨耗，所以模穴要具有耐磨耗性。（i）耐蝕性：ABS樹脂（加硫劑）、PVC、氟素樹脂、難燃性樹脂等會使模具材料發生腐蝕現象。而鍍鉻、鍍鎳等表面處理可用來防止

5、腐蝕，但是容易發生模穴表面龜裂，因此，基本上選擇耐腐蝕的材料，都使用不鏽鋼材。表一為日立公司塑膠模具材料選用表，供讀者參考，表二為日立金屬鋼種與J1S之鋼種對照表。表二、日立金屬鋼種與JIS之鋼種對照表鋼料使用硬度（HRC）JIS日立金屬構造用碳鋼30（HS）S55C系預硬鋼30（HS）S55C系25~30SCM440系30~33AISIP20HPM1731~35SCM440系SCM445系HPM236~45SKT4系SKD61系FDAC析出硬化系HPM1淬火硬化鋼46~55SKD61系DAC56~62SKD11系SLDMPM31析出硬

6、化鋼30~45YAG耐蝕鋼30~45SUS系PSL46~60（淬火、回火）SUS系HPM38塑膠模具材料的種類塑膠模具材料可分為：預硬鋼（Prehardenedsteel），表面滲透硬化鋼（case-hardeningsteel），淬火硬化鋼（quench-hardingsteel）,析出硬化鋼（precipitationhardeningateel），（E）鈹銅（beryllium-copper）（A）預硬鋼用於射出成形模具的預硬鋼，其硬度通常為HRC32~36之范圍，故不須熱處理。適合一般塑料的大型成形品，如電視外殼等，因為用於大型

7、模具，故不需熱處理，否則造成模具變形。預硬鋼可分為：1）造用碳鋼：S45C，S55C等。2）構造用合金鋼：AISIP20，P21等。3）合金工具鋼：AISIH13，S7等。4）耐蝕合金鋼：AISI414L鉻系含Mo不鏽鋼。（B）表面滲透硬化鋼表面滲透硬化鋼是使鋼料表面形成一層硬化層，以達到高硬度，耐磨耗的目的，可分為滲碳硬化鋼與氮化鋼兩種。滲碳硬化法是將滲碳劑（固體、液體或氣體）在高溫與低含碳量的鋼料接觸，使碳素擴散侵入鋼料表層，而形成高碳層。常見的有P6，P20等滲碳鋼。氮化法是將表面清凈之鋼制品置於氮化爐內，在氨氣（NH3）氣流中加

8、熱至520℃，保持20~100hr，使表皮生成氮化物面硬化之方法，因鋁，鉻及釩較易與氮氣青形成化合物，因此常見的氮化鋼為A1-Cr-Mo鋼。（C）火硬化鋼淬火鋼的特性是鋼料經淬火、回火等熱處理後變形少，硬度