Pemilihan bahan untuk cetakan plastik

1. Kondisi kerja cetakan plastik
Sehubungan dengan berkembangnya industri plastik dan cetakan plastik, persyaratan kualitas cetakan plastik menjadi semakin tinggi. Oleh karena itu, masalah kegagalan dan faktor-faktor yang mempengaruhi cetakan plastik menjadi topik penelitian yang penting. Bagian kerja utama cetakan plastik adalah bagian cetakan, seperti cetakan cembung, cetakan cekung, dll. Bagian tersebut membentuk rongga cetakan plastik untuk membentuk berbagai permukaan bagian plastik dan bersentuhan langsung dengan plastik, tahan terhadap tekanan, suhu, gesekan, dan korosi. .
2. Analisis Penyebab Kegagalan Bahan Cetakan Plastik
Proses pembuatan cetakan secara umum meliputi desain cetakan, pemilihan bahan, perlakuan panas, pemrosesan mekanis, debugging, dan pemasangan. Menurut survei, bahan dan perlakuan panas yang digunakan dalam cetakan merupakan faktor utama yang mempengaruhi masa pakainya. Dari perspektif Total Quality Management, faktor-faktor yang mempengaruhi masa pakai cetakan tidak dapat diukur sebagai jumlah polinomial, melainkan sebagai produk dari beberapa faktor. Oleh karena itu, kualitas bahan cetakan dan perlakuan panas sangat penting di seluruh proses pembuatan cetakan.
Dari fenomena umum analisis kegagalan cetakan, cetakan plastik dapat mengalami kegagalan keausan, kegagalan deformasi lokal, dan kegagalan patah selama servis. Mode kegagalan penting dari cetakan plastik dapat dibagi menjadi kegagalan keausan, kegagalan deformasi plastik lokal, dan kegagalan patah.
3. Dengan pesatnya perkembangan industri manufaktur, cetakan plastik merupakan alat yang sangat diperlukan dalam pengolahan cetakan plastik, dan proporsinya dalam total produksi cetakan meningkat dari tahun ke tahun. Dengan pengembangan dan produksi plastik berperforma tinggi yang berkelanjutan, jenis produk plastik semakin meningkat, dan penggunaannya pun semakin meluas. Produk berkembang menuju presisi, skala besar, dan kompleksitas. Perkembangan produksi cetakan berkecepatan tinggi telah menyebabkan kondisi kerja cetakan yang semakin kompleks.
1) Keausan dan korosi pada permukaan rongga cetakan
Lelehan plastik mengalir di rongga cetakan pada tekanan tertentu, dan bagian plastik yang mengeras keluar dari cetakan, menyebabkan gesekan dan keausan pada permukaan cetakan. Alasan mendasar keausan dan kegagalan cetakan plastik adalah gesekan antara cetakan dan material. Namun bentuk spesifik dan proses keausan bergantung pada banyak faktor, seperti tekanan, suhu, kecepatan deformasi material, dan kondisi pelumasan cetakan selama pengoperasian. Ketika bahan dan perlakuan panas yang digunakan dalam cetakan plastik tidak masuk akal, kekerasan permukaan rongga cetakan akan rendah dan ketahanan ausnya buruk. Hal ini diwujudkan sebagai: penyimpangan dimensi yang disebabkan oleh keausan dan deformasi permukaan rongga cetakan; Nilai kekasaran meningkat karena fuzzing, dan kualitas permukaan menurun. Apalagi jika digunakan material padat untuk masuk ke dalam rongga cetakan, akan memperparah keausan permukaan rongga. Selain itu, pengolahan plastik mengandung klorin, fluor dan komponen lain yang bila dipanaskan akan terurai menjadi gas korosif HC1 dan HF, sehingga menyebabkan korosi dan keausan pada permukaan rongga cetakan plastik sehingga mengakibatkan kegagalan. Jika pada saat yang sama terjadi kerusakan akibat keausan yang menyebabkan kerusakan pada lapisan atau lapisan pelindung lainnya pada permukaan rongga cetakan, maka akan mendorong proses korosi. Interaksi dua jenis kerusakan mempercepat korosi dan kegagalan keausan.
2) Kegagalan deformasi plastis
Permukaan rongga cetakan plastik di bawah tekanan dan panas dapat menyebabkan deformasi dan kegagalan plastis, terutama ketika cetakan kecil bekerja pada peralatan dengan tonase besar, mereka lebih rentan terhadap deformasi plastis yang berlebihan. Bahan yang digunakan dalam cetakan plastik memiliki kekuatan dan ketangguhan yang tidak mencukupi, serta ketahanan terhadap deformasi yang rendah; Alasan lain kegagalan deformasi plastis adalah lapisan pengerasan pada permukaan rongga cetakan terlalu tipis, ketahanan deformasi tidak mencukupi, atau suhu kerja lebih tinggi dari suhu temper, yang mengakibatkan pelunakan transformasi fasa dan kegagalan awal cetakan. .
3) Fraktur
Penyebab utama patahnya adalah tegangan struktural, tegangan termal, atau temper yang tidak mencukupi karena perbedaan struktur dan suhu. Pada suhu operasi, sisa austenit berubah menjadi martensit, menyebabkan ekspansi volume lokal dan tekanan jaringan di dalam cetakan.
Kondisi kerja cetakan plastik berbeda dengan cetakan cold stamping, umumnya memerlukan pengoperasian pada suhu 150 derajat -200 derajat . Selain terkena tekanan tertentu, mereka juga harus tahan terhadap pengaruh suhu. Cetakan yang sama dapat memiliki beberapa mode kegagalan, dan bahkan pada cetakan yang sama, banyak kerusakan dapat terjadi. Dari mode kegagalan cetakan plastik, terlihat bahwa pemilihan bahan cetakan plastik yang wajar dan perlakuan panas sangatlah penting, karena secara langsung mempengaruhi masa pakai cetakan. Jadi, baja yang digunakan untuk cetakan plastik harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:
1) Kinerja tahan panas
Dengan munculnya mesin cetak berkecepatan tinggi, kecepatan pengoperasian produk plastik meningkat. Karena suhu pencetakan antara 200-350 derajat, jika plastik memiliki kemampuan mengalir yang buruk dan kecepatan pencetakan cepat, suhu permukaan bagian cetakan akan melebihi 400 derajat dalam waktu yang sangat singkat. Untuk memastikan keakuratan dan meminimalkan deformasi cetakan saat digunakan, baja cetakan harus memiliki ketahanan panas yang tinggi.
2) Ketahanan aus yang cukup
Dengan meluasnya penggunaan produk plastik, bahan anorganik seperti serat kaca sering ditambahkan ke plastik untuk meningkatkan plastisitasnya. Karena penambahan bahan tambahan, kemampuan mengalir plastik sangat berkurang, sehingga menyebabkan keausan cetakan. Oleh karena itu, diperlukan ketahanan aus yang baik.
3) Kemampuan mesin yang sangat baik
Sebagian besar cetakan cetakan plastik memerlukan pemotongan dan perbaikan tertentu selain pemesinan pelepasan listrik. Untuk memperpanjang masa pakai alat pemotong, pengerasan kerja selama proses pemotongan dikurangi. Untuk menghindari deformasi cetakan yang mempengaruhi keakuratan, diharapkan tegangan sisa selama pemrosesan dapat dikontrol seminimal mungkin.
4) Stabilitas termal yang baik
Bentuk bagian cetakan injeksi plastik seringkali rumit dan sulit untuk diproses setelah pendinginan, sehingga bahan dengan stabilitas termal yang baik harus dipilih semaksimal mungkin.
5) Kinerja pemrosesan cermin
Permukaan rongga cetakan halus, dan permukaan cetakan perlu dipoles menjadi permukaan cermin dengan kekasaran permukaan kurang dari Ra0.4 μm untuk memastikan tampilan bagian pengepres plastik dan memfasilitasi pembongkaran.
6) Kinerja perlakuan panas
Dalam kecelakaan kegagalan cetakan, proporsi kecelakaan yang disebabkan oleh perlakuan panas umumnya sebesar 52,3%, menjadikan perlakuan panas sebagai bagian penting dari keseluruhan proses pembuatan cetakan. Kualitas proses perlakuan panas mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap kualitas cetakan. Secara umum, deformasi perlakuan panas harus kecil, kisaran suhu pendinginan harus lebar, sensitivitas panas berlebih harus rendah, terutama dengan kekerasan dan kemampuan pengerasan pendinginan yang tinggi.
7) Ketahanan korosi
Selama proses pembentukan, gas korosif seperti HC1 dan HF dapat dilepaskan dan terurai secara termal untuk menghasilkan gas korosif yang menimbulkan korosi pada cetakan. Terkadang cetakan dapat berkarat dan rusak pada saluran aliran udara, sehingga baja cetakan harus memiliki ketahanan korosi yang baik.
4. Baja cetakan plastik baru
Umumnya cetakan plastik terbuat dari baja 45 atau baja 40Cr yang dinormalisasi melalui pendinginan dan temper. Cetakan plastik dengan persyaratan kekerasan tinggi terbuat dari baja seperti CrWMn atau Crl2MoV. Untuk cetakan plastik dengan suhu kerja tinggi, baja cetakan kerja panas dengan ketangguhan tinggi dapat dipilih. Untuk memenuhi persyaratan yang lebih tinggi mengenai akurasi dimensi dan kualitas permukaan rongga cetakan plastik, serangkaian baja cetakan baru baru-baru ini dikembangkan.
1) Baja cetakan plastik berkarbonisasi
Baja cetakan plastik berkarbonisasi terutama digunakan untuk cetakan ekstrusi dingin dari cetakan plastik kompleks yang berlubang. Baja jenis ini memiliki kandungan karbon yang rendah dan sering ditambahkan unsur Cr, sambil menambahkan Ni, Mo, dan V dalam jumlah yang sesuai untuk meningkatkan kemampuan pengerasan dan kemampuan karburasi. Untuk memfasilitasi pencetakan ekstrusi dingin, baja jenis ini harus memiliki plastisitas tinggi dan ketahanan deformasi rendah dalam keadaan anil, dengan kekerasan anil kurang dari atau sama dengan 100HBS. Setelah pembentukan ekstrusi dingin, dilakukan perlakuan karburasi dan quenching tempering, dan kekerasan permukaan dapat mencapai 58-62HRC. Ada grade baja khusus untuk baja jenis ini di luar negeri, seperti 8416 dari Swedia, P2 dan P4 dari Amerika, dll. Baja 12CrNi3A dan 12Cr2Ni4A, serta 20Cr2Ni4A, umumnya digunakan di dalam negeri. Mereka memiliki ketahanan aus yang baik, tidak runtuh atau permukaan terkelupas, dan meningkatkan masa pakai cetakan. Unsur Cr, Ni, Mo, dan V dalam baja meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus lapisan karburasi, serta kekuatan dan ketangguhan inti.
2) Baja cetakan plastik yang sudah dikeraskan sebelumnya
Kandungan karbon pada baja jenis ini adalah 0.3% - O.55%, dan elemen paduan yang umum digunakan antara lain Cr, Ni, Mn, V, dll. Untuk meningkatkan kemampuan mesinnya, elemen seperti s dan ca ditambahkan. Beberapa baja cetakan plastik khas, Y55CrNiMn MoVS (SMI), dikembangkan dan diperkenalkan. SMI adalah baja cetakan plastik seri S buatan Tiongkok yang mudah dipotong, ditandai dengan kekerasan pengiriman 35-40 HRC yang telah diperkeras sebelumnya, kemampuan proses pemotongan yang baik, dan tidak ada perlakuan panas setelah pemrosesan, yang dapat digunakan secara langsung. Menambahkan larutan padat Ni untuk memperkuat dan meningkatkan ketangguhan, serta menambahkan Mn dan S untuk membentuk fase pemotongan bebas MnS; Menambahkan Cr, Mo, dan V untuk meningkatkan pengerasan baja, baja 8Cr2S cukup untuk memudahkan pemotongan baja cetakan presisi.
3) Waktu pengerasan baja cetakan plastik
Mengembangkan baja tua martensit rendah kobalt, bebas kobalt, dan nikel rendah, MASI adalah baja tua martensit yang khas. Setelah perlakuan larutan 8150C, kekerasannya adalah 28-32HRC. Setelah pemrosesan mekanis dan penuaan 4800C, senyawa intermetalik seperti Ni3Mo dan Ni3Ti terpecah selama penuaan, menghasilkan kekerasan 48-52 HRC. Baja memiliki kekuatan dan ketangguhan yang tinggi, perubahan ukuran yang kecil selama penuaan, dan kinerja pengelasan yang baik, tetapi harganya mahal dan tidak terlalu populer di Tiongkok.
4) Baja cetakan plastik tahan korosi
Produk plastik berbahan dasar polivinil klorida (PVC) dan ABS dengan resin tahan api sebagai bahan bakunya terurai dan menghasilkan gas korosif selama proses pembentukannya, yang dapat menimbulkan korosi pada cetakan. Oleh karena itu, baja cetakan plastik harus memiliki ketahanan korosi yang baik. Ada dua jenis baja cetakan tahan korosi yang umum digunakan di luar negeri: baja tahan karat martensit dan baja tahan karat pengerasan presipitasi. Ada perusahaan asing seperti STVAX (4Crl3) dan A SSAB-8407 dari ASSAB di Swedia.