قالب های فولادی تزریق پلاستیک

قالب های فولادی تزریق پلاستیک

مقدمه

افزایش مداوم فعالیت در زمینه مهندسی پلاستیک منجر به لزوم توسعه قالب­ های فولادی جدید کم هزینه و با بهره­ وری بالا گردید. در حقیقت زمانی که ساخت قطعات پلاستیکی بزرگ مورد نیاز  باشد، قالب فولادی تزریق پلاستیک چقرمگی شکست پایین به همراه  میکرو ساختار  ناهمگن را ارائه میدهد (تغییرات مداوم از سطح تا هسته) ، که از پیش سخت کردن( آبدهی و تمپر) بدست می­اید.

آلیاژهای جدید و راه­ های تولید جایگزین این اجازه را به ما می ­دهند که قالب­ های تزریق پلاستیک با خواص مکانیکی خوب به همراه قابلیت جوشکاری و سایشی را تولید کنیم. فولادهای ابزار پیر سختی شده برای اینگونه کاربردها پیشنهاد می­ شوند، خواص مکانیکی تسلیم بهبود یافته و هزینه های کلی و زمان انجام کار نیز پایین­ت ر می ­آیند.

فولادهای سخت­ کاری شده به طور گسترده­ای در ساخت قالب های تزریق پلاستیک به کار می­ روند. چون این گونه قالب­ ها تا سختی۴۰-۳۰ راکول C (HRC) آب­دهی و تمپر می­ شوند، سپس مستقیما برای ساخت قالب پلاستیک به کار می­روند، تغییر شکل و ترک­ های قالب ناشی از عملیات حرارتی سپس می­ توانند چشم پوشی شوند. اما ماشین­کاری این­گونه فولادها گاهی اوقات سخت و دشوار است در صورتی که طبق استاندارد قابلیت ماشین­کاری خوب برای این فولادهای قالب مورد نیاز است.

یک راه برای رسیدن به این خواسته اضافه کردن عناصر خوش­-تراش به فولاد است. که البته این روش غیر عملی است. برای مثال، اگر گوگرد اضافه شود، کیفیت سطح محصولات پلاستیک ممکن است آسیب ببیند چون اجتماع سطحی مقدار زیادی سولفید در فولاد،خواص حکاکی قالب را کاهش می دهد. اگر عناصر گران مانند سلنیوم، تلوریوم، بیسموت و زیرکونیوم اضافه شوند هزینه­ها افزایش پیدا خواهند کرد، و اگر سرب اضافه شود آسیب­ های محیطی بیش از حد زیاد خواهد شد .‌

یک راه دیگر کنترل دقیق ساختار شیمیایی، مورفولوژی و انعطاف پذیری گنجاندن غیر فلزی در محصولات فولادی است. اثر قوی کنترل ترکیب در حین تولید فولاد بر رسوب ناخالصی، سال های زیادی است که شناخته شده است.

خواص و مشخصات

  • مقاومت به سایش
  • مقاومت به خوردگی
  • شفافیت قطعه پایانی
  • کارایی سطحی

کاربردها

توسعه سریع در فرایندهای تزریق پلاستیک و پیدایش کاربردهای جدید برای پلاستیک­ ها نیازمند گریدهای جدیدی از فولادهاست. اگر چه فولادهای قالب تزریق پلاستیک مانند ۱٫۲۰۸۳, ۱٫۴۰۲۸, ۱٫۲۳۱۶  و ۱٫۲۰۸۵ در حال حاضر در بازار موجود است ولی پاسخگوی نیازمندی­های زیاد صنعت تولید پلاستیک نیست.

قابلیت پولیش پذیری برای سطح آیینه­ای، بهبود رسانش گرمایی، سطح بالای سختی به همراه چقرمگی، مقاومت به خوردگی خیلی خوب، قابلیت ماشین­کاری ویژگی­های معمولی هستند که با بالاترین تقاضا از گریدهای جدید فولادها برای ساخت قالب های تزریق پلاستیک انتظار میروند. طراحی یک ترکیب فولاد ابزار جدید کافی نیست بلکه مسیر تولید بهینه نیز بسیار مهم است.

توسعه ابزارهای و روش­های تولید مدرن اجازه طراحی گریدهای جدید فولاد طراحی شده را برای کاربردهای معمولی­شان می دهند. این گزارش روند توسعه برای قالب­ های جدید فولادی تزریق پلاستیک مقاوم به خوردگی با بهبود خواص برای برطرف کردن خواسته ها از صنعت تولید قطعات پلاستیکی را شرح خواهد داد.

محصولات پلاستیکی جدید باید تحت شرایط­ کاری مختلف خواسته­ های متفاوتی را برطرف کنند. برخی از خواسته ­های کاری را خود پلاستیک­ ها می توانند برطرف کنند ولی برخی دیگر مانند سطح پولیش شده عالی یا ساختار سطح از قالب و بنابراین از فولاهایی که در ساخت قالب به کار رفته تاثیر می پذیرد.

طراحی قالب­ های پیچیده­ تر در زمان تولید کوتاه تر، پلاستیک­ های جدید  و کاهش تاخیر زمانی بین طرح و اجرای محصولات پلاستیکی با قالب­ های فولادی بهبود یافته در خواص ماشین­کاری ، چقرمگی، رسانایی حرارتی، قابلیت پولیش­پذیری و مقاومت به خوردگی میسر میشود.این نیازمندی­های جدید و افزایش­یافته در فولادهای ابزار منتج به روند توسعه در Böhler Edelstahl GmbH Co KG تطابق بین خواسته های ویژه مشتری و تولید کننده گردید.

ساختار شیمیایی گرید جدید فولاد قالب

بیشترین مقاومت به خوردگی قالب­ ها برای تولیدات پلاستیکی از  ۱۳% کروم، فولادهای مازتنزیتی مانند ۱٫۲۰۸۳ یا۱٫۴۰۲۸ ساخته می­ شوند. جدول ۱ ساختار شیمیایی گرید جدید فولاد بهلر M333 ISOPLAST را در مقایسه با سایر فولادهای کروم – مارتنزیت نشان می­دهد.

جدول ۱-  ساختار شیمیایی گرید جدید فولاد M333 ISOPLAST در مقایسه با فولادهای کروم مارتنزیت ساخته شده

آلیاژ

درصد وزنی.

C

Si

Mn

Cr

Mo

Other

۱٫۲۰۸۳

۰٫۳۸-۰٫۴۵

max 1.0

max 1.0

۱۲٫۵-۱۳٫۵

۱٫۴۰۲۸

۰٫۲۸-۰٫۳۵

max 1.0

max 1.0

۱۲٫۵-۱۴٫۰

M310 ISOPLAST

۰٫۴۰

۰٫۷۰

۰٫۴۰

۱۴٫۳

۰٫۶۰

+V

M330 VAR

۰٫۳۰

۰٫۳۰

۰٫۳۰

۱۳٫۰

M333 ISOPLAST

۰٫۲۰

۰٫۳۰

۰٫۳۰

۱۳٫۵

+N

 جدول ۱

در نتیجه نصب و راه­ اندازی یک واحد P-ESR قادر به استفاده از نیتروژن بعنوان یک عنصر آلیاژی اضافی گردید. نیتروژن تاثیرات مثبت زیادی روی فولادهای کروم _مارتنزیت دارد. جانشینی جزئی نیتروژن با کربن باعث افزایش مقاومت به خوردگی و  افزایش چقرمگی می­ شود. علاوه بر خوردگی های چاله­ای و شکافی خوردگی عمومی نیز کاهش می­ یاید.

بهبود در چقرمگی در مرحله ی اول ناشی از توزیع خیلی خوب ذرات رسوب کننده است . شکل ۱a و شکل ۱b. تکنولوژی جدید سرباره گرفتن نیز در ترکیب با واحد جدید  P-Esr توسعه داده شد.  با این ترکیب بدست آوردن محتوای آخال غیر فلزی ممکن شد. جدول ۲٫

 

شکل 1

شکل ۱

شکل ۱) مقایسه میکرو ساختار . الف) ۱٫۲۰۸۳ ESR ب) میکروساختار بهبود یافته M333 ISOPLAST.

جدول ۲)        M333 ISOPLAST بر اساس استاندارد ASTM E45 روش A

 

A

 B

 C

 D

Thin

Heavy

Thin

Heavy

Thin

Heavy

Thin

Heavy
۱٫۰ ۰٫۵

 

منبع : اینترنت

ترجمه : ایران ملد