Plastik kalıp çelikleri

Kalıp çeliklerine giriş

Kalıp çeliği nedir

Kalıp çeliği, yüksek sertlik, aşınma direnci, tokluk, termal kararlılık, korozyon direnci, işlenebilirlik ve cilalanabilirlik gibi özelliklere sahip, kalıp yapımı için tasarlanmış bir takım çeliğidir. Farklı tipler (örneğin P20, P4, P6, P21 ve korozyona dayanıklı kalıp çelikleri), bileşimlerine ve ısıl işlem süreçlerine bağlı olarak plastik enjeksiyon kalıplama, kalıp dökümü vb. gibi belirli endüstriyel uygulamalar için uygundur. Özellikleri, yüksek basınç, yüksek sıcaklık ve aşındırıcı ortamların taleplerini karşılamak için karbürleme, sertleştirme ve temperleme süreçleriyle optimize edilen bu çelikler, modern kalıp yapımı için vazgeçilmez malzemelerdir.

Kalıp çeliğinin temel özellikleri

Kalıp çeliklerinin özellikleri, kalıp yapımının zorlu gereksinimlerini karşılamalarını sağlar. Başlıca özellikleri şunlardır:

1. Sertlik ve aşınma direnci

Kalıp çelikleri, aşınmaya karşı direnç göstermek ve kalıbın uzun süreler boyunca şeklini ve boyutsal kararlılığını korumasını sağlamak için yüksek sertlik gerektirir. Örneğin, karbürizasyondan sonra, P20 kalıp çeliğinin yüzey sertliği 65 HRC'dir.

2. Dayanıklılık

Kalıp çelikleri, çatlama veya kırılmayı önlemek için kalıplama sürecinin mekanik gerilimlerine ve şoklarına dayanacak kadar sağlam olmalıdır. Bu, mekanik manipülasyona ve termal şoka karşı direnç açısından özellikle önemlidir.

3. Isıl kararlılık

Yüksek sıcaklık ortamlarında (örneğin, kalıp döküm prosesleri), kalıp çeliklerinin özelliklerini koruması ve yüksek sıcaklıklar nedeniyle yumuşamaması gerekir. Örneğin, P20, sıradan karbon çeliğine benzer şekilde temperlendiğinde yumuşamaya karşı düşük bir dirence sahiptir.

4. Korozyon direnci

Korozyon direnci, aşındırıcı malzemelerle (örneğin PVC plastikler) temas eden veya ıslak ortamlarda kullanılan kalıplar için kritik öneme sahiptir. Yüksek krom içeriğine sahip martensitik paslanmaz kalıp çelikleri (örneğin 13% Cr) bu tür uygulamalar için yaygın olarak kullanılır.

5. İşlenebilirlik

Üretim maliyetlerini düşürmek için kalıp çeliği istenilen şekle kolayca işlenebilir olmalıdır. Örneğin, P6 kalıp çeliği kolay işleme için düşük sertliğe (örneğin 180 HB) tavlanabilir.

6. Cilalanabilirlik

Yüksek yüzey kalitesi gerektiren kalıplar için (örneğin, şeffaf plastik kalıplama kalıpları), kalıp çeliği iyi cilalanabilirliğe sahip olmalı, inklüzyonlardan arındırılmış olmalı ve kimyasal ve yapısal olarak homojen olmalıdır. Örneğin, P21 kalıp çeliği mükemmel cilalanabilirliği nedeniyle bu tür kalıplarda yaygın olarak kullanılır.

Kalıp Çeliklerinin Türleri ve Uygulamaları

Kalıp çeliği kimyasal bileşimine ve uygulamasına göre çeşitli tiplere ayrılır, başlıca tipleri ve özellikleri şunlardır:

1. P20 kalıp çeliği

Özellikleri: Orta sertleştirilebilirlik, genellikle yağda söndürülmüş, ısıl işlem durumu sertliği yaklaşık 300 HB, karbürleme yüzey sertliği 65 HRC'ye kadar, ancak yumuşamaya karşı temperleme direnci düşüktür.

Uygulamaları: Düşük erime noktalı alaşımların döküm ve plastik kalıplama kalıplarında kullanılır.

2. P4 ve P6 kalıp çeliği

P4: Yüksek krom ve molibden içeren, derin sertleştirilebilir çelik, söndürme deformasyonu küçük, sertliği 95-125 HB'ye kadar, mükemmel aşınma direnci ve tokluğa sahip.

P6: Yaklaşık 3.5% nikel içerir, 180 HB'ye kadar tavlanabilir, iyi sertleştirilebilirliğe sahiptir ve kalıp boşluklarının işlenmesi için uygundur.

Uygulamalar: P4, yüksek tokluk ve aşınma direnci gerektiren kalıplarda, P6 ise karmaşık boşlukların işlenmesini gerektiren kalıplarda kullanılır.

3. P21 kalıp çeliği

Özellikleri: 0.80% karbon içerir, nikel ve alüminyum ile alaşımlanmıştır, 65-66 HRC yüzey sertliğine karbürlenmiştir, 0.035-0.043 inç yüzey derinliği, mükemmel cilalanabilirlik.

Uygulamalar: Yüksek yüzey kalitesi istenen plastik enjeksiyon kalıplama kalıplarında kullanılır.

4. Korozyona Dayanıklı Kalıp Çelikleri

Özellikleri: Genellikle düşük alaşımlı karbon çeliklerine göre üstün korozyon direnci için yüksek krom içeriğine (örneğin 13% Cr) sahip martensitik paslanmaz çeliktir.

Uygulama: Aşındırıcı plastiklerin (örneğin PVC) kalıplarının yapımında kullanılır.

5. Damgalama sınıfı kalıp çeliği (Göbek Sınıfları)

Özellikleri: Düşük karbonlu kalıp çeliği, düşük tavlanmış sertlik (örneğin 150 HB'den az), kalıp boşlukları oluşturmak için presleme (göbekleme) işlemi kolay, karbürlenmiş yüzey sertliği.

Uygulama: Çok gözlü kalıpların veya basit şekilli kalıpların imalatında kullanılır.

Kalıp Çelikleri için Performans Gereksinimleri

Kalıp çelikleri farklı uygulamalar için özel performans gereksinimlerini karşılayacak şekilde tasarlanmıştır:

• Hubbability: Ekonomik damgalama için düşük tavlanmış sertlik. Örneğin, P1 çelikleri damgalama için en uygun olanıdır ancak düşük sertleştirilebilirlikleri nedeniyle daha az kullanılırlar.
• Aşınma direnci: Malzeme kalıba akarken aşınmaya karşı direnç. Örneğin, P4 çeliği yüksek krom içeriği nedeniyle mükemmel aşınma direncine sahiptir.
• Yüksek yüzey sertliği, kalıp boşluğunun yüksek basınç altında "batmasını" önler. Örneğin, P5 çeliği karbürizasyondan sonra 65 HRC sertliğe sahiptir.
• Tokluk: Mekanik ve termal şoklara karşı dayanıklıdır; örneğin P20 ve P21'in sertleştirilmiş çekirdekleri yüksek tokluk sağlar.
• Söndürme sırasında düşük boyutsal değişim kalıbın boyutsal doğruluğunu korur. Örneğin, P4 çeliği yağda veya havada söndürüldüğünde minimum bozulmaya sahiptir.
• Korozyon direnci: aşındırıcı ortamlar için uygundur, örneğin 13% Cr'li paslanmaz çelik kalıp çelikleri.
• Temperleme sırasında düşük sertlik kaybı: Yüksek sıcaklıklarda sertliğini korur, örneğin P4 çeliği temperleme sırasında sertliğini yavaşça kaybeder.