Выбор стали для пресс-форм: P20, 718H, S136 или NAK80?

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРЕСС-ФОРМ

Выбор стали для пресс-формы: P20, 718H, S136 или NAK80?

Четыре предварительно закалённые марки покрывают большинство потребностей в литьевых формах, но они не взаимозаменяемы. Вот как пластик, количество гнёзд и требования к поверхности определяют выбор стали.

Краткий ответ: выбирайте сталь сначала по пластику, затем по количеству гнёзд. Для детали из стандартного ABS или PP в 2-гнёздной форме на 200 000 циклов подойдёт предварительно закалённый блок P20 или 718H, и ничего более. Прозрачные или высокоглянцевые детали требуют NAK80 или хорошо отполированной 718H. PVC, CPVC, ацеталь, огнестойкие марки и любые материалы, выделяющие кислоту при температуре плавления, требуют нержавеющей марки, такой как S136. Добавьте абразивный наполнитель — и требования к твёрдости возрастают ещё до смены сплава.

Большинство споров о стали для пресс-форм на старте проекта на самом деле касаются рисков: покупатель хочет самый дешёвый блок, который выдержит программу, а инструментальщик — марку, которая не вернётся с жалобами на полировку или коррозию. Это руководство определяет, где на самом деле находится каждая из четырёх распространённых предварительно закалённых марок, как они выходят из строя, и какие вопросы стоит прояснить до начала обработки стали.

Начните с пластика, а не со стали

Три свойства материала определяют большую часть выбора ещё до создания проекта формы:

  • Коррозионная активность. PVC, CPVC, POM, огнестойкий ABS и некоторые галогенированные марки выделяют кислые или агрессивные побочные продукты при температуре плавления. В нержавеющей полости они повреждают полировку, затем поверхность, а затем и деталь. Это вопрос нержавеющей стали (S136 или альтернативы 2316), а не твёрдости.
  • Абразивность. Стекловолокно, минеральный наполнитель, керамический наполнитель и некоторые мастербатчи изнашивают литник, литниковую систему и поверхность полости. Абразивный износ — это проблема твёрдости и покрытия, поэтому решение — более твёрдая марка (сквозная закалка H13 или азотированная поверхность), а не более полированная.
  • Требования к поверхности. Видимая панель класса А, линза, световод или медицинская деталь с зеркальной поверхностью требуют стали, которая полируется до безупречной поверхности и сохраняет её. NAK80 создан именно для этого, а 718H — рабочая лошадка, когда требуется высокий глянец, а не оптическое качество.

Если два из трёх факторов указывают в разных направлениях, форму обычно разделяют: нержавеющая вставка полости в стандартной основе или закалённая вставка только в области литника. Это нормальная инженерная практика, а не компромисс.

Где на самом деле находятся четыре марки

Все четыре марки поставляются предварительно закалёнными, что означает, что полость можно обработать и запустить в производство без цикла закалки и сопутствующих искажений. Различия заключаются в твёрдости, чистоте и содержании легирующих элементов.

МаркаТипичная твёрдость в предварительно закалённом состоянииОбласть примененияОграничения
P20 (семейство 1.2311 / 1.2312)Около 28–34 HRCКрупные, простые пресс-формы с малым числом гнёзд; прототипы и переходные инструменты; большие блоки, где важны стоимость и доступностьВысокий глянец на больших поверхностях, абразивные смолы, длительные программы; мягче остальных, поэтому износ в первую очередь проявляется в области литника
718H (модифицированная 1.2738)Около 33–36 HRCУниверсальная рабочая лошадка для средних и крупных пресс-форм; лучшая чистота и полируемость, чем у P20, при схожей обрабатываемостиПо-прежнему не устойчива к коррозии; для смол, наполненных стекловолокном, область литника требует более твёрдой вставки
S136 (1.2083, нержавеющая типа 420)Около 30–34 HRCPVC, POM, огнестойкие и медицинские марки; пресс-формы для влажных условий или с плохим охлаждением; коррозионная стойкость плюс хорошая полировкаБолее низкая теплопроводность, чем у углеродистой стали; мягче, чем закалённая инструментальная сталь, поэтому не подходит для абразивных наполнителей при больших тиражах
NAK80 (тип P21, предварительно закалённая)Около 37–41 HRCЗеркальная полировка без цикла закалки; оптические, косметические детали, световоды и видимые детали с высоким глянцем; стабильна при длительной полировкеНе является нержавеющей маркой; твёрдость всё ещё ниже, чем у закалённой и отпущенной инструментальной стали, поэтому для очень больших тиражей или абразивных смол лучше подходит сталь типа H13

Две альтернативы также заслуживают упоминания, хотя они и не являются предварительно закалёнными: нержавеющая сталь 1.2316, где коррозионная стойкость важнее полировки, и сталь типа 1.2344 / H13, закалённая примерно до 48–52 HRC, где тираж или наполнитель требуют реальной износостойкости, а деталь оправдывает термообработку.

Фактически используемый нами алгоритм принятия решений

Четыре вопроса, задаваемые в этом порядке. Первый, который даёт однозначный ответ, определяет марку стали.

  1. Выделяет ли смола кислоту или вызывает коррозию стали? PVC, CPVC, POM, огнестойкие и некоторые медицинские марки → нержавеющая сталь (S136 или 2316, если полировка вторична). Остановиться здесь.
  2. Является ли смола абразивной? Стеклонаполненная или минералонаполненная, либо высоконаполненный мастербатч → повысить твёрдость. Предварительно упрочнённая марка с азотированной или покрытой полостью, либо закалённая вставка в области литника, прежде чем рассматривать полость целиком из H13.
  3. Является ли видимая поверхность изделием? Панели класса А без покраски, линзы, световоды → NAK80 или 718H, если требования к полировке — высокий глянец, а не оптическое качество. На этом этапе основным риском становятся часы полировки, а не стоимость стали.
  4. Каков тираж? Менее примерно 100 000 циклов — пропорционально подходят P20 или 718H. Свыше этого — переходить на более твёрдые марки и в любом случае ожидать вставок в области литника.

Всё остальное — размер блока, компоновка вставок, схема охлаждения — следует из выбора стали, а не наоборот. Оснастка, спроектированная под мягкий блок, не может быть модернизирована позже без перерезания полости — именно поэтому решение по стали должно приниматься на этапе проектирования и инжиниринга пресс-формы, а не в ходе закупочных переговоров.

Decision flow for choosing mold steel: corrosive resin leads to S136, abrasive filler to a hardened insert, mirror surface to NAK80, otherwise 718H or P20
Рис. 1: первый вопрос, который даёт однозначный ответ, определяет марку стали; два однозначных ответа обычно означают необходимость вставок, а не компромиссный блок.

Количество гнёзд также меняет ответ

Больше гнёзд означает многократное повторение одного и того же отказа и меньшую терпимость к марке, которая изнашивается неравномерно. Это также означает, что область литника работает интенсивнее за цикл. Количество гнёзд определяется прогнозом объёма литья под давлением, поэтому его стоит зафиксировать до заказа блока.

Количество гнёздРазумный выбор сталиНа что обратить внимание
1–2 гнездаP20 / 718H; S136 только если этого требует смолаДешёвый блок, высокая полировка — эти два условия несовместимы
4–8 гнёзд718H стандартно; NAK80 для видимых деталей; закалённые вставки литникаНеравномерное охлаждение проявляется в виде коробления задолго до износа стали
16–32 гнездаВставки полостей из 718H или NAK80 в напряжённой основе; тип H13 при больших тиражахРазброс размеров между гнёздами; стоит планировать запасные вставки с самого начала
64+ гнезда (крышки, колпачки)Закалённые вставки, строгая спецификация стали, контролируемая термообработкаЛюбое отклонение умножается; сертификаты на сталь и карты твёрдости становятся рутиной

Как обычно выходят из строя различные марки стали

Знание типа отказа — это то, как вы обосновываете выбор марки покупателю, который видит только цену за блок.

  • P20 на видимой детали: полировка выявляет включения, и поверхность никогда не достигает спецификации. Инструмент не бракованный; просто марка была выбрана неправильно для требований к поверхности.
  • 718H со стеклонаполненной смолой: размытие литника и полированное блестящее кольцо вокруг литника после нескольких сотен тысяч выстрелов. Решение — закаленная вставка литника, установленная при сборке.
  • S136 при горячем, быстром цикле: отказ не из-за коррозии, а из-за теплового режима — более низкая теплопроводность означает, что полость работает горячее при том же охлаждении, и за это расплачиваются цикл или коробление.
  • NAK80 в инструменте для ПВХ: полировка отличная, а стойкость к коррозии — нет. Нержавеющая сталь — единственный вариант, когда смола агрессивна.

Предварительно закаленная, сквозная закалка или азотирование

Предварительно закаленная означает, что блок поступает с рабочей твердостью и обрабатывается напрямую: самый быстрый путь, без искажений, и поэтому P20, 718H, S136 и NAK80 покрывают большинство инструментов. Сквозная закалка (закалка и отпуск после черновой обработки) обеспечивает настоящую твердость для больших тиражей, ценой цикла термообработки, припуска на чистовую обработку и риска искажения, которым нужно управлять. Азотирование создает твердый поверхностный слой на предварительно закаленной полости и является хорошим компромиссом для абразивных смол при умеренных тиражах — но слой тонкий, и повторная полировка его удаляет.

Одно практическое замечание из изготовления пресс-форм: показатель твердости в сертификате менее важен, чем однородность по всему блоку. Две полости, вырезанные из вставок разной твердости, будут изнашиваться по-разному, и качество детали разойдется раньше, чем кто-либо заметит разницу в стали.

Что нам нужно от вас, прежде чем рекомендовать сталь

Мы можем предложить марку за один обмен, если на столе будут эти шесть пунктов:

  1. Смола и марка (включая тип и процент наполнителя, а также наличие антипирена).
  2. Требуемая поверхность: класс косметики, текстура или отделка по SPI, оптические требования.
  3. Целевой объем производства для инструмента и возможность его последующей переточки или замены вставок.
  4. Количество гнезд и ожидаемое время цикла.
  5. Размер детали и толщина стенки — это больше влияет на размер блока и охлаждение, чем сплав.
  6. Любые ограничения по инструменту: повторное использование существующей плиты, вес для отгрузки или спецификация стали от заказчика.

Имея эти данные, выбор марки, компоновка вставок и детали литника определяются быстро. Если тип инструмента еще не определен, сравнение на нашей странице типов пресс-форм поможет сузить выбор до обсуждения стали. Без них любая рекомендация — это догадка, прикрытая инженерией.

Часто задаваемые вопросы

Всегда ли NAK80 лучше, чем 718H, для глянцевой детали?

Нет. NAK80 обеспечивает более надежное зеркальное полирование и сохраняет его при длительной полировке, поэтому он подходит для оптических и высокоглянцевых работ. Для окрашенной или текстурированной детали класса А при умеренном тираже 718H соответствует требованиям с меньшим риском по доступности и стоимости. Решение зависит от спецификации полировки, а не от слова «глянец».

Можно ли начать с P20 и позже улучшить сталь?

Только путем переделки полости. Мягкий блок, который уже обработан, нельзя превратить в закаленный без повторной обработки, и размеры гнезда уже фиксированы. Если прогноз тиража действительно неопределенный, практичный путь — использование предварительно закаленного сорта чуть выше P20 и вставок в области литника.

Решает ли нержавеющая сталь проблемы прилипания и коррозии?

Она решает проблему коррозии и является правильным выбором для PVC, POM и огнестойких смол. Она не решает проблему прилипания: это вопрос угла съема, выталкивания и текстуры поверхности. Ожидайте, что полости из нержавеющей стали потребуют таких же углов съема, как и любая другая сталь.

Как проверить полученную сталь?

Запросите заводской сертификат с номером плавки, проверьте твердость в нескольких точках блока, а не в одной, и подтвердите, что анализ соответствует заказанному сорту. Для многогнездных пресс-форм храните сертификаты с документацией на оснастку, чтобы позже можно было подобрать вставку.

Есть деталь, требующая правильной стали?

Отправьте тип смолы, требования к поверхности, прогноз тиража и чертеж детали. Мы предложим сорт стали, схему вставок и риски, которые стоит устранить на этапе проектирования до обработки стали.

Scroll to Top