正确选择可改善模具性能的钢材

用于塑料注塑行业的模具产品，大多采用普通牌号的钢材，例如AISI P20。但是，一种采用了新型冶炼技术的可替代性钢材已被开发出来。这种与AISI P20系列截然不同的钢材，打破了生产模具所用材料的传统格局，并可以满足塑料行业的特定需求。

普通钢材的性能，是通过采用碳与铬或钼等其它元素进行硬化而获得的。尽管几十年来普通钢材的性能令人满意，但随着新型聚合物进入市场和对模具要求的提高，这些材料开始暴露出其局限性。通过仔细观察可发现，当钢材用于很厚的部件时，其硬度会不断下降。

此外，模具生产商在加工过程中还会遇到一系列问题，如深钻孔中会出现硬点，以及铣切时的强烈振动。这说明基于碳元素的冶炼技术，已不再是最佳方案。厂家需要降低生产成本，同时还要维护其良好的声誉和市场中的地位。为此，他们不得不在生产过程中尽量消除发生故障的风险。而对于模具生产商和模塑商来说，选择一种性能得到改善的钢材则是取得成功的因素之一。

表2. 硬度.

减少碳含量

由于P20型钢材的缺陷是碳含量所导致的，因此解决方法之一是尽可能减少碳含量，而且无需加入大量镍、铬或钼等贵重金属予以补充。

可替代钢材的冶炼工艺中，采用了硼。加入少量硼后，可保证钢材硬度达到300 HB，且分布非常均匀(即使是厚度达800mm的厚重产品)。正是多年来在优化钢材方面进行的研究，才生产出这种性能得到改善的产品(参照表1和表2)。

冶炼效果

由于冶炼技术是唯一改善钢材性能的途径，因此其工艺效果也最为重要。

加工性能

首先，已被预硬化至300HB的低碳钢，其加工性能得到改善，相关成本则减少。

在对汽车挡泥板模具进行的试验中，粗加工时间减少33%。采用普通钢材时，生产时间共计60小时;而采用被预硬化至300HB的低碳钢时，生产时间减少至40小时，这一结果也因此大大降低了加工成本(参照表3和表4)。

表4.排屑速度

均匀性

得到改善的均匀性，是该材料的又一项优势。这一方面体现在材料中间截面的硬度不再偏低，更重要的是硬点的消除，使钻头不会在深钻孔过程中断裂，且避免了在化学刻蚀和抛光过程中产生表面缺陷。

表5.均匀性得到改善后，可消除会在化学刻蚀和抛光过程中产生表面缺陷的硬点

硬点(又称偏析)，是在钢水凝固时形成的含碳量很高的区域。因此，低碳钢的优势很明显。由于这些硬点的密度大大高于材料的其它部分，因此会在抛光表面形成偏差和波纹。而这些现象在表面积较大的部件上，显得尤其明显(参见表5).。

由于这种表面缺陷在上漆后变得格外显眼，因此会直接影响部件质量。若将已被预硬化至 300 HB的低碳钢用于生产汽车部件模具，则可使部件保持完美的几何形态。

焊接和导热性能

该材料的其它优势，包括得到改善的焊接性能，以及导热性能比普通的P20钢材提高15~20%。导热性能得到改善后，可大大减少注塑周期。然而，塑料(截面厚)自身的导热性能差、钢材与塑料(平滑的塑料部件)之间不接触，或由于冷却通道和堵塞而引起的问题，都会使这种优势有所削弱。

小结

对于寻找能改善模具性能、减少成本的可替代模具材料的模具生产商和模塑商来说，任何模具材料的加工性能、均匀性、焊接和导热性能均是觅得正确方案的关键因素。性能得到改善(采用硼冶炼技术)、且被预硬化至300 HB的低碳钢材所具有的优势，正是今日各厂家所追求的。