Зашто је избор челика дугорочна-одлука, а не детаљ набавке
Када инжењери размишљају о аКалуп за убризгавање зупчаника мотора, пажња се обично посвећује геометрији шупљине, распореду хлађења и стратегији затварања. Избор челика може изгледати као детаљ који треба предати произвођачу калупа. У пракси, избор челика одређује пет ствари које су битне у целом производном програму:
Радни век калупа - колико циклуса алат ради пре него што га хабање или замор приморају на ремонт
Стабилност димензија под цикличним оптерећењем - да ли профил зуба држи свој облик на милионима снимака
Трајност завршне обраде - колико дуго полирана или текстурирана површина остаје у спецификацији
Интервал одржавања и цена - колико често алату треба обратити пажњу и колико кошта свака интервенција
Компатибилност са пластиком која се обликује - без обзира да ли је челик отпоран на корозију или хемијски напад смоле или њених адитива
Доношење ове одлуке тачно у фази пројектовања је један од најисплативијих{0}}доступних превентивних корака. Студија из 2020. објављена уЧасопис за технологију обраде материјалаоткрили да су неусклађености избора челика за калупе - првенствено под-спецификацијама тврдоће за абразивне смоле - одговорне за приближно 28% непланираних трошкова алата у анкетираној групи од 85 програма за производњу калупа. Посебно за прецизан алат за зупчанике, где су толеранције димензија на зупцима зупчаника тесне и абразивни материјали су уобичајени, последице недовољно специфицираног челика су директне и мерљиве.
Главне категорије челика за калупе и за шта су најбоље
П20 / 718 - Пре-очврснут, добра обрадивост, умерен живот
П20 је један од најчешће коришћених челика за калупе на глобалном нивоу, испоручује се претходно{1}}очврснут на приближно ХРЦ 30–36. Калуп се може машински обрађивати директно до коначних димензија без накнадног очвршћавања, што смањује време испоруке и трошкове обраде.
Где П20 добро функционише:
Алати мале{0}}до-средње запремине који користе не-неабразивну термопластику (АБС, ПП, ПЕ, непуњени најлон)
Алат за прототип и мост где је брза испорука важнија од максималног века трајања калупа
Велике структурне основне компоненте калупа где тврдоћа није примарни захтев
Где П20 не успе:
Било којиКалуп за убризгавање зупчаника мотораапликација трчање стакленим-пуњеним или минералним-смолама - тврдоћа је недовољна и хабање почиње одмах
-Програми великог обима који циљају 800,000+ циклуса - П20 алатима је потребно реновирање много пре ове тачке
Примене које захтевају полирану површину огледала - Тврдоћа П20 ограничава достижан степен полирања
За овај тип калупа који производи прецизне компоненте од ПА66 ГФ30 или сличних пуњених инжењерских смола, П20 је једноставно погрешан материјал. Он ће произвести добре прве{4}}узорке, али ће се прогресивно деградирати током производње.
Х13 - Термичка{1}} обрада, висока тврдоћа, дуг радни век
Х13 је индустријски стандард за-захтевне калупе за бризгање велике запремине. То је врући-челик за радни алат који је грубо-обрађен у жареном стању, а затим-каљен до ХРЦ 48–54 пре финалне завршне обраде. Х13 је исправна основна спецификација за било коју компоненту зупчаника која обрађује абразивне инжењерске смоле при обима производње изнад 500.000 удараца.
Предности Х13:
Висока тврдоћа након -третмана - отпорна је на хабање од стаклених влакана, минералних пунила и сличних абразивних честица
Одлична жилавост за своју класу тврдоће - отпорна је на пуцање од замора на танким геометријским карактеристикама као што су корени зубаца зупчаника
Добра отпорност на топлотни замор - подноси поновљено загревање и хлађење без пуцања површине
Животни век калупа од 1000,000+ снимака уз правилно одржавање; често 2000,000+ за добро-одржаване алате високе{7}}врсте
Ограничења:
Захтева топлотну обрадутмент након грубе обраде, додајући 2-4 недеље за време испоруке
Изобличење димензија током термичке обраде мора се планирати у редоследу обраде
Теже за обраду у очврслом стању - завршне операције користе ЕДМ и брушење
Није инхерентно-отпоран на корозију - захтева површинску заштиту у влажном складишту
Х13 на ХРЦ 50–52 је стандардна спецификација за калуп за убризгавање зупчаника мотора који користи инжењерске смоле. Тврдоћа је отпорна на хабање на боковима зубаца зупчаника где тачност димензија директно одређује квалитет мреже, а жилавост је отпорна на пуцање на танким деловима између зуба.
С136 / 420СС - нерђајући, отпоран на корозију-
С136 и слични нерђајући челици за калупе (420-класа модификовани за употребу у калупима) пружају отпорност на корозију која недостаје стандардним алатним челицима. Могу се термички обрадити до ХРЦ 50–52, комбинујући корисну тврдоћу са отпорношћу на рђу.
Најбоље апликације:
Прерада ПВЦ-а - гаса ХЦл који се ослобађа током ливења брзо кородира стандардне челике
Медицински и{0}}дели за контакт са храном за које су потребне стерилне површине калупа
Прозирни оптички делови који захтевају полирирање огледала без оксидације површине
Влажна радна окружења где би стандардни Х13 захтевао стални заштитни третман
За стандардни најлон или ПОМ за калупе, С136 је обично преко-наведен са становишта корозије и додаје цену без сразмерне користи. Постаје прави избор ако је смола корозивна или је радно окружење веома влажно.
НАК80 / 2738 - Пре-очвршћен, за огледало-способан за полирање
НАК80 је алатни челик од легуре никла-алуминијума-бакара који се испоручује претходно{3}}очврснут на ХРЦ 40–43. Његово истакнуто својство је могућност полирања -. Постиже завршну обраду огледала А1 (Ра 0,02µм или ниже) лакше од П20, без потребе за очвршћавањем.
Најбоље апликације:
Кућишта за потрошачку електронику са врхунским козметичким површинама (моусе Схелл Ињецтион Молд апликације)
Козметичка амбалажа и луксузна роба где је површински сјај примарни покретач спецификације
Сваки део где А-завршна обрада мора да се одржава доследно током милиона циклуса
Калуп за убризгавање шкољке миша за врхунски производ често наводи НАК80 за уметке козметичке шупљине: тврдоћа (ХРЦ 40–43) је адекватна за не-абразивни АБС, могућност полирања је боља од П20 и није потребан корак топлотне обраде. За програме-великог обима изнад 800.000 снимака, Х13 нуди дужи век, али захтева вештије полирање да би се постигао исти квалитет површине.
8407 / СКД61 - Еквивалент Премиум Х13
8407 (ознака Уддехолм) и СКД61 (јапански индустријски стандард) су премиум-еквивалената стандарду Х13, произведени са већом чистоћом челика (мање не-неметалних инклузија), бољом жилавошћу при високој тврдоћи и конзистентнијим одзивом термичке обраде на великим попречним- пресецима.
За захтевне калупе за убризгавање моторних зупчаника са циљем производног века изнад 2.000.000 удараца, или за калупе зупчаника са веома танким карактеристикама које захтевају најбољу доступну жилавост при високој тврдоћи, 8407 или СКД61 је одговарајућа надоградња од стандардног Х13.
Усклађивање челика са вашом апликацијом
Калуп за убризгавање зупчаника мотора
Такав алат за обраду стакленим -најлоном пуњеним или минералним- пуњеним ПБТ има специфичне захтеве који се директно преточе у захтеве челика.
Ојачање стакленим влакнима у материјалима као што је ПА66 ГФ30 је високо абразивно - и прогресивно еродира површине шупљина, што је најкритичније на боковима зубаца зупчаника где тачност димензија одређује квалитет мреже. Калуп за убризгавање моторног зупчаника са толеранцијама димензија од ±0,02–0,05 мм на профилу зуба не може толерисати прогресивно хабање које помера ове димензије након 200.000 циклуса.
Тачна спецификација за зупчани алат који користи абразивне смоле:
Уметци за шупљину и језгро: Х13 на ХРЦ минимално 50–52; 8407/СКД61 где циљеви производног века премашују 2.000.000 хитаца
Површински третман: ТиН ПВД премаз на површинама зубних шупљина за максималну заштиту од хабања у апликацијама са високим садржајем-стакла-
База калупа: П20 или еквивалентна - основа не суочава се са истим захтевима хабања као уметци за шупљине
Одређивање П20 за калуп за убризгавање моторног зупчаника који покреће пуњене инжењерске смоле је документовани режим квара. Може изгледати прихватљиво у првих 100.000 циклуса, али померање профила зуба се убрзава од те тачке и постаје проблем квалитета производње пре него што калуп достигне половину свог предвиђеног века.
Калуп за убризгавање шкољке миша
Калуп за убризгавање шкољке миша који користи АБС или АБС/ПЦ мешавину има фундаментално другачије захтеве од калупа за зупчанике. АБС је материјал са мало-абразије - површине шупљине хабање је много спорије него код пуњених смола. Доминантни захтев је квалитет козметичке површине и њено{4}}дуготрајно одржавање.
За аКалуп за убризгавање шкољке мишаса врхунским козметичким захтевима, НАК80 (пре-очврсли ХРЦ 40–43) је најчешћи одговарајући избор за програме до приближно 800.000 снимака. За дуже програме, Х13 на ХРЦ 48–50 са врхунским полирањем обезбеђује бољи век хабања по цену захтевнијег рада полирања.
Пластични калуп за убризгавање аутомобила за играчке
Пластични калуп за убризгавање аутомобила за аутомобиле обично користи АБС или ПП - оба не-абразивна материјала - при великим количинама. Исправан челик зависи првенствено од циљаног животног века производње:
До 600.000 снимака: П20 је адекватан и исплатив-
600.000 до 1.500.000 снимака: Х13 до очврснутог до ХРЦ 48–52 је одговарајућа инвестиција
Преко 1.500.000 снимака: Х13 или 8407/СКД61 на ХРЦ 50–54 са површинским нитрирањем или ПВД премазом
МногиПластични калуп за убризгавање аутомобила за играчкеоперације користе П20 за почетну алатку на новим производима, надоградњу на Х13 ако производ постане дугорочни-комерцијални успех - прагматичан приступ који избегава претерано-улагање у чврсте алате за неизвесне прогнозе обима.
Шупљина против језгра против основе калупаЗашто различите компоненте користе различите челика
Производни калуп за бризгање користи различите челике у различитим зонама, у складу са оним што свака зона заправо захтева:
Cавитост и уметци за језгро: прецизне компоненте које чине део. Они се суочавају са највећим хабањем, требају најуже толеранције и морају одржавати завршну обраду површине. Користите класу која одговара примени (Х13 за захтевне програме калупа за зупчанике; НАК80 за козметичка кућишта; П20 за умерене-неабразивне алате{5}}).
Основне плоче калупа и структурне компоненте: Оквир који држи калуп заједно. П20 или еквивалентни претходно{2}}каљени челик је обично адекватан - ове компоненте не захтевају површинску тврдоћу или отпорност на хабање шупљих уметака.
Игле за избацивање и клизачи: Х13 на ХРЦ 48–52 или наменски челик. Они се суочавају са цикличним механичким оптерећењем и хабањем контакта на покретним интерфејсима.
Хабајуће плоче и вођице: Х13 или еквивалентно на ХРЦ 50–54 за максималну отпорност на хабање на клизним површинама.
Коришћење Х13 у целом калупу - укључујући основне плоче калупа - додаје значајне трошкове без предности у погледу перформанси. Концентрисање врхунског челика тамо где је важно је исправан приступ.
Проблем абразивног материјала
Смоле{0}}пуњене стаклом намећу стопе хабања челика за калупе драматично веће од непуњених еквивалента. Објављени подаци испитивања хабања показују да смоле-пуњене стаклом изазивају приближно 10–30 пута веће хабање површине шупљине у поређењу са непуњеним еквивалентима истог основног полимера.
За било који овај калуп или други прецизан алат намењен за покретање ових материјала:
Садржај стакла изнад 20%: Х13 на ХРЦ минимум 50–54; узмите у обзир ТиН или ТиАлН ПВД премаз на површинама које се највише хабају (бокови зупчаника зупчаника, области капије)
Материјали{0}}отпорни на пламен са халогеним адитивима: нерђајући С136 или Х13 са површинском обрадом отпорном на корозију{3}}
Материјали{0}}пуњени минералима: Х13 са тврдоћом на горњем крају опсега спецификације
Калуп за убризгавање моторног зупчаника који потцењује допринос хабању његовог садржаја пунила ће захтевати замену уметка са шупљинама много пре његовог пројектованог века трајања - што је трошак који далеко премашује скромну премију за надоградњу на одговарајући челик од самог почетка.
Објављено истраживање о перформансама челика за калупе
Студија уТрибологи Интернатионал(2021) упоредио је стопе хабања П20, Х13 (ХРЦ 50) и С136 под симулираним контактом убризгавања са стаклом{5}}пуњеним ПА66. Х13 је показао стопу хабања 73% нижу од П20; ово директно доводи до продуженог века трајања алата и смањеног одступања димензија у контексту алата.
Истражи уЧасопис за технологију обраде материјала(2020) су открили да се храпавост површине шупљине повећала 3 пута брже код П20 алата који користе ГФ30 ПП у поређењу са Х13 алатима под идентичним условима.
Подаци СПЕ истраживања (2021) идентификовали су прерано хабање калупа због мање-наведене тврдоће челика као други најчешћи узрок непланираних трошкова алата, после неадекватности система за хлађење.
Челична надоградња на моторном зупчанику за убризгавање калупа за покретање стаклом{0}}Напуњеним најлоном
Добављач индустријске аутоматизације користио је алат за зупчанике у П20 за мали планетарни зупчаник који се користи у актуатору. Материјал је био ПА66 ГФ30. После приближно 180.000 циклуса на прецизном калупу зупчаника који је пројектован за 1.200.000, инспекција димензија је показала да се пречник корака зупчаника повећао за 0,04 мм - довољно да утиче на квалитет мреже и ствара буку.
Прегледом калупа потврђено је истрошеност површине на боковима зубаца. Шупљина калупа за убризгавање моторног зупчаника није-наведена за садржај стакла у материјалу.
Сунхингстонес је заменио кавитет и уметке језгра са Х13 на ХРЦ 52, са ТиН ПВД премазом на површинама кавитета зуба.
Резултат је 500.000 циклуса на заменским уметцима: варијација пречника корака од +0.005мм - мање од 15% хабања П20 у еквивалентним циклусима. Предвиђено је да калуп за зупчанике достигне 1.500,000+ циклуса пре реконструкције - што ће удобно премашити пето-програмски циљ. Трошкови замене уметка су надокнађени у року од осам месеци у поређењу са путањом обнове оригиналног алата.
Брзи водич за избор челика
|
Апликација |
Квалитет челика |
Тврдоћа |
Напомене |
|
Калуп за убризгавање моторног зупчаника, абразивна смола |
H13 / 8407 |
ХРЦ 50–54 |
Препоручује се ПВД премаз |
|
прецизан зупчаник, непуњена смола |
H13 |
ХРЦ 48–52 |
Стандардне{0}}спецификације дугог века трајања |
|
Моусе Схелл Ињецтион Моулд, козметичка површина |
НАК80 / 2738 |
ХРЦ 40–43 |
Предност полирања |
|
Калуп за убризгавање шкољке миша, велике запремине |
H13 |
ХРЦ 48–50 |
Са врхунским полирањем |
|
Пластични калуп за убризгавање аутомобила за играчке,<600k shots |
P20 / 718 |
ХРЦ 30–36 |
Исплатив{0} улаз |
|
Toy Car Plastic Injection Mold, >600 хиљада снимака |
H13 |
ХРЦ 48–52 |
Кроз очврснуо |
|
ПВЦ или корозивна смола |
С136 / 420СС |
ХРЦ 50–52 |
Отпорност на корозију |
F A Q
П: Можете ли директно обликовати унутрашње навоје?
О: Да-преко механизама за одвртање или склопивих језгара.
П: Обликовани навоји наспрам уметака-шта је јаче?
О: Уметци обично побеђују (често 2–3к у извлачењу-окретном моменту).
П: Шта је најбоље за велике{0}}ограничења?
О: Склопива језгра или одвртање ради брзине и квалитета.
П: Како скупљање и толеранције утичу на навоје?
О: Критичан{0}}прототип ригорозно и прецизно излијте челик.
П: Импликације на трошкове?
О: Једноставан калуп је најјефтинији унапред; сложени механизми или уметци повећавају трошкове алата/операције, али дају вредност у перформансама и дуговечности.
П: Изводљивост пост-урезивања у калупу?
О: Одлично за прототипове/мале количине; мање идеалан за велику-прецизност или велики{1}}обим због додатног рада и варијабилности.
П: Који челик треба да наведем за калуп за убризгавање моторног зупчаника који је пуњен стаклом{0}}најлоном?
О: Х13 на ХРЦ 50–52 је стандардна спецификација за овај тип инжењерских смола за обраду калупа-пуњеним стаклом или минералом{4}}пуњеним минералима. Тврдоћа П20 (ХРЦ 30–36) је недовољна за абразивне материјале у било којој значајној производњи. За програме калупа за компоненте зупчаника који циљају преко 2.000.000 циклуса или користе висок садржај стакла (изнад 30%), 8407 или СКД61 са ТиН ПВД премазом на површинама шупљина зуба пружа максималну заштиту од хабања.
П: Да ли је П20 икада прикладан за калуп за убризгавање моторног зупчаника?
О: П20 се може користити у контексту калупа само када је материјал непопуњен (без стакла или минералног ојачања), обим производње је испод 300.000–400.000 снимака, а толеранције димензија на карактеристикама зупчаника дозвољавају скромну деградацију површине шупљине. За било који калуп за убризгавање моторних зупчаника који користи инжењерске смоле пуњене, Х13 је исправна спецификација.
П: Како избор челика утиче на цену таквог алата?
О: Х13 уметци са шупљином обично коштају 25–45% више од еквивалентних уметака П20 за алат за зупчанике, због топлотне обраде, дужег времена обраде и веће цене сировина. Међутим, Х13 алати обично трају 2–4 пута дуже у абразивним апликацијама, што чини амортизовану цену Х13 алата по-пуцању нижом од П20 током целог производног века програма за калупе за убризгавање моторних зупчаника.
C
а користим НАК80 за калупе за зупчанике?
НАК80 (ХРЦ 40–43) може да се користи за калуп за убризгавање моторних зупчаника који ради непуњеним смолама са мало-абразије при умереним запреминама. Његова предност у полирању у односу на П20 је релевантна ако површине зупчаника имају козметичке захтеве, али за функционалне калупе зупчаника који користе инжењерске смоле, већа тврдоћа Х13 је важнија особина.
П: Која је разлика у животном веку калупа између П20 и Х13 у примени калупа за зупчанике?
О: У овом калупу који користи ГФ30 инжењерску смолу, објављени подаци о хабању и искуство на терену доследно показују да Х13 постиже 4–6 пута дужи век трајања шупљине од П20 пре него што се прекораче толеранције димензија на карактеристикама зупчаника. Тачан однос зависи од садржаја стакла, температуре обраде и специфичне геометрије профила зуба.
П: Где могу добити упутства о спецификацији челика за нови пројекат алата?
О: Квалификовани произвођач калупа за убризгавање моторних зупчаника треба да пружи формалне препоруке за спецификацију челика као део процеса ДФМ (Дизајн за производност) -, укључујући класу, циљну тврдоћу, спецификацију термичке обраде и образложење. Свака реномирана фабрика алата за зупчанике ће имати документовано искуство са различитим врстама челика у различитим применама материјала за зупчанике и може се реферисати на стварне резултате производње.
Одредите прави челик пре него што је алат направљен
Избор челика у калупу за ињектирање моторних зупчаника, калупу за убризгавање шкољке миша или било ком другом алату за прецизно убризгавање је одлука донета једном и са којом се живи током целог производног века програма. Под-навођењем означава превремено хабање, непланирано реновирање и прекиде производње. Превише-навођење значи плаћање за перформансе које апликација не захтева.
Прави избор - Х13 за захтевне-примену са прецизним зупчаницима велике запремине; НАК80 или П20 за козметичке или умерене{5}}радове - се постиже кроз дисциплиновану анализу материјала, запремине, површинских захтева и циљаног века трајања.
У Сунхингстонес-у, спецификација челика је део нашег стандардног ДФМ процеса за сваки пројекат калупа за зупчанике, калупа за убризгавање шкољке миша и калупа за убризгавање пластике за аутомобил играчке. Документујемо препоручену класу, тврдоћу, топлотну обраду и образложење како би купци разумели шта тачно добијају и зашто.
Референце и даље читање
1. Робертс, ГА ет ал. Алат Челици, 5. издање. АСМ Интернатионал, 1998. хттпс://ввв.асминтернатионал.орг/
2. Цхен, Кс. ет ал. „Понашање при хабању челика за калупе П20 и Х13 под условима бризгања ПА66 испуњеним стаклом-.“ Трибологи Интернатионал, том. 158, 2021. хттпс://ввв.сциенцедирецт.цом/јоурнал/трибологи-интернатионал
3. Зханг, И. ет ал. „Деградација површине шупљине у П20 у односу на Х13 ПП пуњеним стаклом{5}}.“ Јоурнал оф Материалс Процессинг Тецхнологи, Вол. 285, 2020. хттпс://ввв.сциенцедирецт.цом/јоурнал/јоурнал-оф-материалс-процессинг-тецхнолог
