Xác định vật liệu làm khuôn ép nhựa

Vật liệu của khuôn được xác định tùy vào công dụng của nó, các sản phẩm trên khuôn hầu hết được làm bằng thép như các tấm khuôn, lòng lõi của khuôn, các linh kiện khuôn mẫu như bạc cuống phun, vòng định vị, chốt xiên, chốt đẩy khuôn, chốt hồi, khối kê, trục bạc dẫn hướng, lò xo hồi ...

Đặc điểm của vật liệu làm khuôn

1. Khả năng chịu mài mòn
   Tính đến tuổi bền của khuôn bao lâu và khả năng duy trì độ chính xác kích thước của các chi tiết khuôn theo sản lượng của loạt sản phẩm
2. Khả năng đạt độ nhẵn bóng
   Tính đến khả năng đánh bóng bề mặt lòng khuôn để có được độ nhẵn bóng bề mặt sản phẩm đúc theo yêu cầu của khách hàng.
3. Tính gia công hiệu quả
   Sử dụng vật liệu có độ cứng phù hợp để gia công khuôn hoặc các chi tiết
4. Nhiệt luyện
   Sử dụng vật liệu có thể nhiệt luyện tốt.
5. Độ bền
   Dùng vật liệu thép làm khuôn phải có đủ độ bền kéo tốt, độ nén võng để đảm bảo khuôn trong quá trình làm việc.
6. Độ dẫn nhiệt
   Nên sử dụng vật liệu mà dễ điều khiển được nhiệt độ của nó khi làm nguội khuôn
7. Thời gian giao hàng và giá thành vật liệu
   Vật liệu có giá thành phù hợp với giá thành của cả bộ khuôn, và mác thép có sẵn trên thị trường và đảm bảo chắc chắn mua được để đảm báo kế hoạch sản xuất khuôn đúng tiến độ.

Các loại mác thép làm khuôn và cách sử dụng

Dưới đây là các mác thép thường được sử dụng làm khuôn, tùy từng tính năng của các bộ phận trên khuôn mà có vật liệu phù hợp. Ngoài ra có một vài chi tiết có độ cứng đặc biệt và phải dùng vật liệu nhiệt luyện được.

Thép kết cấu thông thường ( tiêu chuẩn JIS: SS400 )

Ưu điểm: Giá rẻ và luôn có sẵn trên thị trường

Nhược điểm: thép mềm và có những vết lõm ( rỗ khí). Vật liệu này thường được dùng cho các bộ phần trên khuôn mà không yêu cầu về độ bền và độ cứng như tấm đẩy, khối kê, trụ đỡ ...

Thép cacbon kết cấu ( Tiêu chuẩn JIS S25C - S55C)

Ưu điểm:

- Giá rẻ, có sẵn trên thị trường, chất lượng cao

- Có thể dùng để thường hóa, tôi, hoặc ram

1.  Mác thép S35C - S45C:
   Được sử dụng để làm các chi tiết khuôn bình thường như Tấm đỡ khuôn, Vòng định vị ..
2. Mác thép S55C
   Thép được tôi và ram để đạt độ cứng HS28-35 để cải thiện chất lượng. Vật liệu thép này được sử dụng rộng rãi phổ biến nhất, thường dùng để chế tạo các tấm vỏ khuôn như tấm bên tĩnh và bên động của khuôn.

Thép các bon dụng cụ ( tiêu chuẩn JIS SK3-SK7)
​

Tôi đạt độ cứng HRC50-60. Độ chống mài mòn tốt, giá của thép các bon dụng cụ trên thị trường là tương đối thấp.
Sử dụng cho các bộ phận trượt đòi hỏi độ cứng và chống mài mòn như chốt dẫn hướng, bạc dẫn hướng, và chốt hồi ...

Thép hợp kim dụng cụ ( tiêu chuẩn Jis SKD, SKS )

1. Mác thép SKD11
   Độ thấp tôi và mài mòn tốt hơn cả vật liệu SK, ít biến dạng khi nhiệt luyện. Thường được sử dụng cho lòng khuôn, khối insert có độ cứng từ 55-60 Hrc
2. Mác thép SKD61
   Có khả năng chịu nhiệt và độ bền tốt hơn, sử dụng làm lòng khuôn và các khối insert trong khuôn, các chi tiết đòi hỏi cần độ cứng cao và độ bền chống mài mòn tốt.
3. Mác thép SKS2, SKS3
   Các loại thép này được bổ xung nguyên tố Crom và Vonfram để nâng cao độ cứng khi tôi và chống mài mòn. Thường được sử dụng chế tạo lòng khuôn và khối insert, khối chèn trên khuôn, độ cứng thường đạt 55-60 hrc.

Bảng dưới đây đưa ra các loại thép được sử dụng làm vỏ khuôn, yêu cầu của mỗi loại vật liệu đối với khuôn cũng khác nhau, phụ thuộc vào vật liệu nhựa, độ bóng sản phẩm, chất gia cường, chất độn như sợi thủy tinh trộn lẫn vật liệu nhựa. Quan trọng nhất là tìm được vật liệu thép làm khuôn phù hợp để các yếu tố đạt hiệu quả tốt nhất.

Nhiệt luyện vật liệu làm khuôn

Vật liệu làm khuôn có thể được gia công mà không cần nhiệt luyện, hoặc có nhiệt luyện, hay được xử lý bề mặt để nâng cao chất lượng thép.
Nhiệt luyện được sử dụng để cải thiện chất lượng phôi thép
Xử lý bề mặt được sử dụng để nâng chất lượng bề mặt nhưng vẫn đảm bảo chất lượng bên trong của vật liệu.

Các phương pháp nhiệt luyện

Nhiệt luyện là nung nóng hoặc làm lạnh vật liệu kim loại để đạt được độ cứng mong muốn, như độ cứng, tính chống mài mòn, độ bền cao.
Nhiệt luyện bao gồm 4 công đoạn: Tôi -> Ram -> Thường Hóa -> Ủ

1. Tôi
   Nung nóng thép với nhiệt độ cao, sau đó được làm lạnh nhanh bằng nước hoặc dầu.
   Quá trình này làm tăng độ cứng của thép, tuy nhiên nếu thép chứa tỉ lệ carbon ít hơn 0.3% hoặc nhiêu hơn 0.6% carbon thì quá trình này sẽ không hiệu quả.
2. Ram
   Thép được tôi gia nhiệt và làm lạnh lần nữa, điều này làm tăng độ dai của thép đã tôi, tuy nhiên độ cứng của thép được ram có thể giảm đi đôi chút so với trước.
3. Thường hóa
   Thép được gia nhiệt đến một nhiệt độ nhất định, được giữ ở nhiệt độ đó trong một khoảng thời gian, sau đó được làm nguội trong không khí. Điều này để cải thiện cấu trúc tinh thể của thép ( có cấu trúc thô và cơ tính kém) hoặc thép rèn để nâng cao và chuẩn hóa vật liệu.
4. Ủ
   Thép được gia nhiệt đến nhiệt độ nhất định, được giữ ở nhiệt độ đó trong một khoảng thời gian sau đó được làm nguội dần dần. Điều này được thực hiện để làm giảm khuyết tật của thép do cấu trúc tinh thể bị sai lệch, hạt tinh thể quá to, biến cứng trong quá trình nhiệt luyện.

Các phương pháp xử lý bề mặt thép

1. Thấm Carbon
   Carbon được thấm vào bề mặt của vật liệu để tạo ra lớp thép mỏng bề mặt được gia tăng độ cứng.
2. Thấm Nito
   Sau khi tôi và ram, được Nito hóa bằng nhiệt để khuyết tán vào bề mặt của thép.
   Phương pháp này sẽ tạo ra một lớp thép mỏng trên bề mặt thép được thấm, tạo ra độ cứng trên bề mặt của thép.
3. Thấm Xyanuaya
   Muối Xyanua được gia nhiệt đến một nhiệt độ nhất định trong một thùng sắt cho nóng chảy ra, sau đó cho thép ngâm vào dung dịch muối xyanua nóng chảy và được làm lạnh nhanh bằng nước hoặc dầu, làm gia tăng độ cứng bề mặt cho thép.
4. Nung cảm ứng
   Phương pháp này được sử dung dòng điện xoáy có tần số cao nung nóng bề mặt của thép, thời gian nung nóng ngắn và được làm nguội đồng đều
   
   Phương pháp nung cảm ứng