Plastična kalupna jekla

Uvod v kalupna jekla

Kaj je kalupno jeklo

Kalupno jeklo je orodno jeklo, zasnovano za izdelavo kalupov, ki ima lastnosti, kot so visoka trdota, odpornost proti obrabi, žilavost, toplotna stabilnost, odpornost proti koroziji, obdelovalnost in polirnost. Različni tipi (npr. P20, P4, P6, P21 in korozijsko odporna jekla za tlačno obdelavo) so glede na njihovo sestavo in postopek toplotne obdelave primerni za posebne industrijske aplikacije, kot so brizganje plastike, tlačno litje itd. Ta jekla, katerih lastnosti so optimizirane s postopki naogljičenja, utrjevanja in popuščanja, da izpolnjujejo zahteve visokotlačnih, visokotemperaturnih in jedkih okolij, so nepogrešljivi materiali za sodobno izdelavo kalupov.

Glavne lastnosti kalupnega jekla

Lastnosti kalupnih jekel jim omogočajo, da izpolnjujejo zahtevne zahteve izdelave kalupov. Njegove ključne lastnosti so naslednje:

1. Trdota in odpornost proti obrabi

Kalupna jekla zahtevajo visoko trdoto, da se uprejo obrabi in zagotovijo, da kalup dolgo časa ohrani svojo obliko in dimenzijsko stabilnost. Na primer, po karburiranju ima jeklo P20 površinsko trdoto 65 HRC.

2. Žilavost

Kalupna jekla morajo biti dovolj trdna, da prenesejo mehanske obremenitve in udarce v procesu oblikovanja, da preprečijo razpoke ali lomljenje. To je še posebej pomembno za odpornost na mehanske manipulacije in toplotne udarce.

3. Toplotna stabilnost

V visokotemperaturnih okoljih (npr. postopki tlačnega litja) morajo jekla za tlačno obdelavo ohraniti svoje lastnosti in se ne smejo zmehčati zaradi povišanih temperatur. Na primer, P20 ima nizko odpornost proti mehčanju pri kaljenju, podobno kot običajno ogljikovo jeklo.

4. Odpornost proti koroziji

Odpornost proti koroziji je kritična za kalupe, ki pridejo v stik z jedkimi materiali (npr. PVC plastika) ali se uporabljajo v mokrih okoljih. Martenzitna nerjavna kalupna jekla z visoko vsebnostjo kroma (npr. 13% Cr) se običajno uporabljajo za takšne aplikacije.

5. Obdelovalnost

Kalupno jeklo je treba zlahka strojno obdelati v želeno obliko, da se zmanjšajo stroški izdelave. Na primer, kalupno jeklo P6 je mogoče žariti na nizko trdoto (npr. 180 HB) za enostavno obdelavo.

6. Možnost poliranja

Pri kalupih, ki zahtevajo visoko končno obdelavo površine (npr. prozorni plastični kalupi za vlivanje), mora biti kalupno jeklo dobro polirano, ne sme vsebovati vključkov ter biti kemično in strukturno homogeno. Na primer, jeklo za kalupe P21 se pogosto uporablja v takšnih kalupih zaradi odlične polirnosti.

Vrste in uporaba kalupnega jekla

Kalupno jeklo je razvrščeno v različne vrste glede na kemično sestavo in uporabo, naslednje so glavne vrste in njihove značilnosti:

1. Jeklo za kalupe P20

Značilnosti: srednja kaljivost, običajno kaljenje v olju, trdota stanja toplotne obdelave približno 300 HB, površinska trdota naogljičenja do 65 HRC, vendar je odpornost proti mehčanju nizka.

Uporaba: Uporablja se za tlačno litje in kalupe za oblikovanje plastike zlitin z nizkim tališčem.

2. Jeklo za kalupe P4 in P6

P4: Vsebuje visoko vsebnost kroma in molibdena, jeklo za globoko utrjevanje, kaljenje je majhno, trdota do 95-125 HB, z odlično odpornostjo proti obrabi in žilavostjo.

P6: Vsebuje približno 3,5% niklja, lahko se žari na 180 HB, ima dobro kaljivost in je primeren za obdelavo votlin v kalupih.

Uporaba: P4 se uporablja za kalupe, ki zahtevajo visoko žilavost in odpornost proti obrabi, P6 pa se uporablja za kalupe, ki zahtevajo strojno obdelavo kompleksnih votlin.

3. Jeklo za kalupe P21

Značilnosti: Vsebuje ogljik 0,80%, legiran z nikljem in aluminijem, karburiziran do površinske trdote 65-66 HRC, površinska globina 0,035-0,043 palcev, odlična polirnost.

Uporaba: Uporablja se v orodjih za brizganje plastike, kjer je potrebna visoka površinska obdelava.

4. Jekla za kalupe, odporna proti koroziji

Značilnosti: Tipično martenzitno nerjavno jeklo z visoko vsebnostjo kroma (npr. 13% Cr) za vrhunsko korozijsko odpornost na nizko legirana ogljikova jekla.

Uporaba: Uporablja se za oblikovanje korozivnih plastičnih (npr. PVC) kalupov.

5. Jeklo za žigosanje (stopnje pest)

Značilnosti: jeklo z nizko vsebnostjo ogljika, nizka trdota pri žarjenju (npr. manj kot 150 HB), postopek enostavnega stiskanja (pesta) za oblikovanje votlin v kalupu, trdota naogljičene površine.

Uporaba: Uporablja se za izdelavo kalupov z več votlinami ali kalupov preprostih oblik.

Zahteve glede zmogljivosti za kalupna jekla

Kalupna jekla so zasnovana tako, da izpolnjujejo posebne zahteve glede zmogljivosti za različne aplikacije:

• Hubbability: Nizka žarjena trdota za ekonomično žigosanje. Na primer, jekla P1 so najprimernejša za vtiskovanje, vendar se redkeje uporabljajo zaradi nizke kaljivosti.
• Odpornost proti obrabi: odpornost proti obrabi, ko material teče v matrico. Jeklo P4 ima na primer odlično odpornost proti obrabi zaradi visoke vsebnosti kroma.
• Visoka površinska trdota preprečuje, da bi se votlina matrice "potopila" pod visokim pritiskom. Na primer, jeklo P5 ima po karburiranju trdoto 65 HRC.
• Žilavost: Odporen je na mehanske in toplotne udarce; na primer, kaljena jedra P20 in P21 zagotavljata visoko žilavost.
• Majhna sprememba dimenzij med kaljenjem ohranja dimenzijsko natančnost kalupa. Na primer, jeklo P4 ima minimalno popačenje pri kaljenju v olju ali zraku.
• Odpornost proti koroziji: primerna za korozivna okolja, npr. kalupna jekla iz nerjavnega jekla s 13% Cr.
• Majhna izguba trdote pri popuščanju: ohranja trdoto pri visokih temperaturah, npr. jeklo P4 pri popuščanju počasi izgublja trdoto.