Oțeluri din plastic

Introducere în oțelurile matrițe

Ce este oțelul de matriță

Oțelul pentru matriță este un oțel pentru scule conceput pentru fabricarea matriței, care are proprietăți precum duritate ridicată, rezistență la uzură, tenacitate, stabilitate termică, rezistență la coroziune, prelucrabilitate și lustruire. Diferite tipuri (de exemplu, P20, P4, P6, P21 și oțelurile matrițe rezistente la coroziune) sunt potrivite pentru aplicații industriale specifice, cum ar fi turnarea prin injecție a materialelor plastice, turnarea sub presiune etc., în funcție de compoziția lor și de procesul de tratament termic. Aceste oțeluri, ale căror proprietăți sunt optimizate prin procese de cementare, călire și revenire pentru a satisface cerințele mediilor de înaltă presiune, temperatură înaltă și corozive, sunt materiale indispensabile pentru fabricarea matrițelor moderne.

Principalele proprietăți ale oțelului de matriță

Proprietățile oțelurilor matrițe le permit să îndeplinească cerințele exigente ale fabricării matrițelor. Următoarele sunt proprietățile sale cheie:

1. Duritate și rezistență la uzură

Oțelurile pentru matriță necesită duritate mare pentru a rezista la uzură și pentru a se asigura că matrița își menține forma și stabilitatea dimensională pe perioade lungi de timp. De exemplu, după cementare, oțelul cu matriță P20 are o duritate a suprafeței de 65 HRC.

2. Duritate

Oțelurile de turnare trebuie să fie suficient de rezistente pentru a rezista solicitărilor mecanice și șocurilor procesului de turnare pentru a evita fisurarea sau fracturarea. Acest lucru este deosebit de important pentru rezistența la manipulare mecanică și șoc termic.

3. Stabilitate termică

În medii cu temperaturi ridicate (de exemplu, procesele de turnare sub presiune), oțelurile matrițe trebuie să-și mențină proprietățile și să nu se înmoaie din cauza temperaturilor ridicate. De exemplu, P20 are o rezistență scăzută la înmuiere când este călită, similară cu oțelul carbon obișnuit.

4. Rezistenta la coroziune

Rezistența la coroziune este critică pentru matrițele care vin în contact cu materiale corozive (de exemplu, materiale plastice PVC) sau sunt utilizate în medii umede. Oțelurile inoxidabile martensitice cu conținut ridicat de crom (de exemplu 13% Cr) sunt utilizate în mod obișnuit pentru astfel de aplicații.

5. Prelucrabilitate

Oțelul de matriță trebuie prelucrat cu ușurință în forma dorită pentru a reduce costurile de producție. De exemplu, oțelul de matriță P6 poate fi recoapt la o duritate scăzută (de exemplu, 180 HB) pentru o prelucrare ușoară.

6. Lustruire

Pentru matrițele care necesită o finisare ridicată a suprafeței (de exemplu, matrițe de turnare din plastic transparent), oțelul pentru matriță trebuie să aibă o bună lustruire, să nu aibă incluziuni și să fie omogen din punct de vedere chimic și structural. De exemplu, oțelul de matriță P21 este utilizat în mod obișnuit în astfel de matrițe datorită lustruirii sale excelente.

Tipuri și aplicații ale oțelului turnat

Oțelul pentru matrițe este clasificat în diferite tipuri în funcție de compoziția sa chimică și de aplicare, următoarele sunt principalele tipuri și caracteristicile lor:

1. Oțel matriță P20

Caracteristici: întărire medie, de obicei stins cu ulei, duritate în stare de tratament termic de aproximativ 300 HB, duritate a suprafeței de cementare de până la 65 HRC, dar rezistența la revenire la înmuiere este scăzută.

Aplicații: Folosit pentru turnarea sub presiune și matrițele de turnare din plastic ale aliajelor cu punct de topire scăzut.

2. Oțel turnat P4 și P6

P4: Cu conținut ridicat de crom și molibden, oțel cu întărire profundă, deformarea la călire este mică, duritate de până la 95-125 HB, cu rezistență la uzură și duritate excelente.

P6: Conține aproximativ 3,51 TP3T nichel, poate fi recoacet la 180 HB, are o întărire bună și este potrivit pentru prelucrarea cavităților matriței.

Aplicații: P4 este utilizat pentru matrițe care necesită rezistență ridicată și rezistență la uzură, iar P6 este utilizat pentru matrițe care necesită prelucrarea cavităților complexe.

3. Oțel matriță P21

Caracteristici: Conține carbon 0.80%, aliat cu nichel și aluminiu, carburat la o duritate a suprafeței de 65-66 HRC, adâncimea suprafeței de 0,035-0,043 inci, lustruire excelentă.

Aplicații: Folosit în matrițe de turnare prin injecție din plastic unde este necesară o finisare ridicată a suprafeței.

4. Oțeluri rezistente la coroziune

Caracteristici: Oțel inoxidabil de obicei martensitic cu conținut ridicat de crom (de exemplu, 13% Cr) pentru rezistență superioară la coroziune față de oțelurile cu carbon slab aliat.

Aplicație: Folosit pentru turnarea matrițelor din materiale plastice corozive (de ex. PVC).

5. Oțel matriță de gradul de ștanțare (Grade pentru butuci)

Caracteristici: oțel cu matriță cu conținut scăzut de carbon, duritate scăzută la recoacere (de exemplu, mai puțin de 150 HB), proces ușor de presat (butuc) pentru a forma cavități de matriță, duritate a suprafeței carburate.

Aplicație: Folosit pentru fabricarea matrițelor cu mai multe cavități sau formelor simple.

Cerințe de performanță pentru oțelurile turnate

Oțelurile formate sunt proiectate pentru a îndeplini cerințele de performanță specifice pentru diferite aplicații:

• Hubbability: Duritate scăzută la recoacere pentru ștanțare economică. De exemplu, oțelurile P1 sunt cele mai potrivite pentru ștanțare, dar sunt mai puțin utilizate din cauza călibilității lor scăzute.
• Rezistență la uzură: rezistență la abraziune atunci când materialul curge în matriță. De exemplu, oțelul P4 are o rezistență excelentă la uzură datorită conținutului său ridicat de crom.
• Duritatea mare a suprafeței împiedică cavitatea matriței să se „cufunde” la presiune ridicată. De exemplu, oțelul P5 are o duritate de 65 HRC după cementare.
• Duritate: Este rezistent la socuri mecanice si termice; de exemplu, miezurile întărite ale lui P20 și P21 asigură rezistență ridicată.
• Schimbarea dimensională scăzută în timpul călirii menține precizia dimensională a matriței. De exemplu, oțelul P4 are o distorsiune minimă atunci când este stins în ulei sau aer.
• Rezistență la coroziune: potrivit pentru medii corozive, de exemplu oțeluri din oțel inoxidabil cu 13% Cr.
• Pierdere redusă de duritate la revenire: menține duritatea la temperaturi ridicate, de exemplu oțelul P4 își pierde duritatea lent la revenire.