塑料齿轮注塑模具模具钢

?

1、塑料齿轮模具型腔材料的性能要求

①加工性能好。选用易切割、加工后能获得高精度、高表面质量的模具钢种。因此，应主要选用中碳合金模具钢。

②强度高，韧性好。齿轮注塑生产过程中，型腔齿圈的分型面容易被塑料垃圾压碎形成凹坑，导致齿轮溢出飞边。因此，热处理后需要选用强度高、韧性好、不易坍塌的优质合金模具钢。

③火花加工性能好。现代模具行业一般采用电火花线切割和电火花成型作为齿轮腔的更终成型加工工艺，一般不能进行后研磨抛光加工（磨料流设备单位除外）。因此，需要采用电加工变形量小、表面粗糙度小、变质硬化层薄的优质模具钢种。

④耐磨性好，抗疲劳性好。塑料齿轮注射成型压力高，齿轮腔不仅受到高压塑料熔体的冲击，还受到冷热交变的温度应力。一般高碳合金钢，通过热处理可以获得高硬度，但韧性差，容易形成表面裂纹或轮齿坍塌，不能使用。另外，齿轮腔一旦损坏，一般无法修复。因此，应选用耐磨、耐疲劳性好的中碳合金优质模具钢。

⑤耐化学腐蚀性强。聚甲醛等塑料对模具有一定的腐蚀作用，特别是未经除湿干燥处理的潮湿聚甲醛，在注射过程中容易产生气体和空气混合气体，对型腔、型芯、螺杆、料筒等部件产生化学腐蚀。因此，应选用耐腐蚀性强的合金优质模具钢。

二、塑料齿轮模具型腔材料的选择参考

棒材或板材可根据塑料齿轮型腔和型芯尺寸直接加工。自20世纪80年代以来，中国开始引进国外优质模具钢制造齿轮注塑模腔、芯等关键成型部件，主要是美国、日本、德国生产预硬模具，同时，国内模具销售也出现，降低注射模具制造成本发挥了积极作用。

国产常用的塑料齿轮模具钢有哪些？

1.预硬钢

国产P20(3Cr2Mo)预硬钢的硬度可达36~38HRC,拉伸强度为1330MPa.不需要热处理，可以保证模具的形状和尺寸精度要求高，切割抛光方便。适用于注射模数约10万次的成型模具。在预硬钢中加入硫可以提高其切削性能。

国产SMI（55CrNiMnMoVS)和5NiSCa(5CrNiMnMoVSCa)预硬化后的硬度为35~45HRC,但切削性能与中碳调质钢相似，适用于注射模数约20万次的成型模件。

国产718(3Cr2NiMo)国产预硬钢P20改进型钢号质量有了很大提高，弥补了P20的不足。除不能用于耐腐蚀性要求的塑料模具零件外，目前是中国应用更广泛的一般零件

典型的塑料模具钢型号更适合15万次左右的成型模具。

2.镜面钢

镜面钢多为沉淀硬化钢，又称及时硬化钢，采用真空熔炼法生产。这种钢在真空环境中经过500~550℃,进行5~10h及时处理，钢弥散沉淀复合金化合物，使钢硬化，40~45HRC硬度好，耐磨性好，处理过程变形小。由于材料纯净，可进行镜面抛光，光腐蚀精细图案，具有良好的电火花加工和耐腐蚀性。还有一种氮化高硬度钢255CrNiMoAl,调质后硬度为23~25HRC,时效后硬度38~42HRC,氮化处理后，表面硬度可达700HRC适用于玻璃纤维增强塑料注射模成型零件。

3.耐腐蚀钢

国产PCR(6Cr16NiCuNb)属于不锈钢钢种，但强度高于一般不锈钢，切削抛光性能好，热处理变形小，使用温度小于400℃,空冷淬硬可达42~53HRC,腐蚀性塑料注射成型模件适用于含氮和阻燃剂。

??苏州维本工程塑料Wintone Z33耐磨静音齿轮专用工程塑料，应用于胶囊咖啡机微隔膜泵偏心轮和各种微水泵、气泵、真空泵偏心轮POM材料相比，Z33具有更好的耐磨性、耐疲劳性和静音性，有助于解决问题POM偏心轮在使用一段时间后容易磨损被顶穿的问题，同时有效降低传动噪音，另外Z耐酸碱、耐热水、蒸汽、耐盐水等优异的耐化学性，也大大拓宽了微隔膜泵和各种微泵的应用场景。苏州维本工程塑料用于各种减速电机传动齿轮的应用Wintone Z33耐磨静音齿轮专用工程塑料可帮助您解决以下问题：1.POM和PA66齿轮噪音大，耐磨性和疲劳性不足。苏州维本工程塑料用于各种减速电机传动齿轮的应用Wintone Z33耐磨静音齿轮专用工程塑料可帮助您解决以下问题：1.POM和PA66齿轮噪音大，耐磨性和疲劳性不足。.PA12和TPEE齿轮太软，扭矩太小，耐磨性不够。当扭矩超过60℃时，扭矩会迅速下降。3.POM和PA66齿轮耐腐蚀性不足，断齿。POM齿轮和注塑件容易磨损和粉碎。4.尼龙46齿轮降噪不够，尺寸受水分影响较大。Z作为一种强韧耐磨工程塑料，33材料在齿轮应用中更显著的特点是耐磨、静音、耐腐蚀、强韧且不受水分影响。Z33材料的典型成功应用为：微小型减速齿轮箱、电动推杆、汽车转向系统EPS齿轮、按摩齿轮、汽油机凸轮、电动自行车中置电机齿轮、电动剃须刀等传动齿轮。?

国外常用的塑料齿轮模具钢有哪些？

在我国精密塑料齿轮大量生产中，注射模齿轮型腔所使用的几种国外引进模具钢的化学成分见下表。

国外引进的几种主要化学成分(单位%)

1.P20预硬模具钢

引进美国P20中碳Cr-Mo是塑料模具钢，是的P20、P20H,P20Ni等牌号，出厂硬度29~32HRC。适用于塑料模具型腔的制造，材料硬度均匀，具有良好的切削、研磨和抛光性能。为提高模具型腔的使用寿命，可对预硬钢进行淬火+低温回火或氮化处理，以提高硬度。

淬火+低温回火~600℃预热2~4h,然后在850~880℃下保温2h以上，将油冷却至50~100℃然后空冷至室温。淬火硬度可达50~52HRC.为防止开裂，应立即进行2000℃低温回火处理，回火后硬度可保持48HRC模具的使用寿命显著提高。

氮化处理：高硬度表面组织，氮化后表面硬度达到650~700HV(57~60HRC).此外，氮化层材料组织致密，表面光滑，提高了型腔脱模、防潮空气和碱腐蚀性能。

P20已经预先硬化了HB285~330（HRC30~36)，瑞典618和德国GS-2311状态相当，可直接用于制模加工，具有尺寸稳定性好的特点。由于预硬钢价格相对便宜，适用于一般精密塑料齿轮注射模成型零件。

2.718预硬钢

718模具钢，中国品牌3Cr2NiMo是P20(3Cr2Mo)改进型钢号的质量有了很大的提高，可以填补P满足20模具钢的不足P20模具钢不符合要求。除不能用于耐腐蚀性要求的塑料模具外，目前是我国应用更广泛的一般塑料模具钢的典型钢号。

1胜1718预硬钢具有优异的抛光和相机蚀刻性能，718HH预硬钢是718预硬钢的改良型号，硬化和回火硬度HB340~380(HRC36~40).氮化和火焰硬化可用于提高型腔的表面硬度和耐磨性。718HH材料保持高纯度、低硫质量，具有优异的抛光、光蚀刻和氮化处理性能。具有镜面抛光性能的718HH广泛应用于制作透明塑料制品的模具。

3.2083模具钢

2083是德国布德鲁斯特殊塑料模具钢，含量高Cr不锈钢具有优异的耐磨性、耐酸腐蚀性、良好的机械加工和抛光性能。淬火性好，变形率低，淬火+回火后的型腔更耐磨；电火花成型加工性能好，适用于酸性塑料和表面粗糙度要求极低的模具型腔。

4.S136

瑞典S136模具钢含Cr量达13.6%，组织纯净、均匀、细腻；优异的耐腐蚀性和抛光性；良好的耐磨性、机械切割和电火花加工性，优异的研磨抛光性；淬火时尺寸稳定性好。镜面塑料模具钢具有优异的耐腐蚀性。

5.日本大同NAK55预硬钢

真空冶炼后，组织通过锻造均匀化，热处理及时处理后，可直接切割雕刻成模具。切削性能好，硬度40HRC,但切削性能仅相当于97HRB物间，比40HRC的SCM四钢切削性特别好。放电加工表面不会硬化，易于研磨加工，

良好的镜面和令人满意的光泽。硬度高，耐磨性高，耐压性高，模具使用寿命长，适用于精密塑料齿轮模腔。

6.8407合金工具钢

德国8407是一种铬、钼、钒中碳合金工具钢。它是一种纯度高、质量控制严钢，采用特殊的炼钢技术和严格的质量控制。8407的等向性（各向同性）比传统的炼钢要好H13更佳。这对压铸模具、锻造模具、挤压疲劳性能更有价值，如压铸模具、锻造模具、挤压疲劳和热应力疲劳性能更有价值。因此，8407模具的硬度可以与普通模具相比H13提1~2HRC而不是牺牲它的韧性。

8407在我国被用作高精度塑料齿轮和蜗杆注射模型腔钢号，具有以下优点：

①耐热冲击和抗裂性好；

②高温强度；

③无论尺寸大小，韧性和延展性都很高，各向同性；

④优良的加工性能和抛光能力；

⑤优良的淬透性和良好的热处理尺寸稳定性。

对其热处理和研磨有以下要求：

A.球化退火

在保护环境热到850℃，炉中以10后均热℃/h冷却冷却到600℃，然后在空气中冷却。

对其热处理和研磨有以下要求：

A.球化退火

在保护环境热到850℃，炉中以10后均热℃/h冷却冷却到600℃，然后在空气中冷却。

B.去应力回火

模具坯经粗加工后，必须进行去应力处理。将半成品加热到650℃，均热2h炉内冷却至550℃，然后将空气冷却到室温。

C.淬火

预热600~800℃，淬火温度980~1080℃(常用1020℃)，均热时间为(50±3)

min。在200~550℃等温1~100min再空冷或油冷。钢材冷却到70~100℃应立即回火，其目的如下：

①为使模件获得更合适的性能；

②淬火冷却速度越快越好，无严重变形或破裂。

D.回火

至少两次，时间2h上述更低回火温度为180℃，每次回火后，必须冷至室温，然后进行下一次回火。回火时应避免425~525℃回火脆性区之间。

E.几点建议

①型腔硬度在48HRC以上， 每注射2000~4000模后， 再加一次回火。

②放电后，需要回火。

③尽量在模具设计中使用较大的圆角，避免应力集中。

F.氮化处理

为使模具表面具有更好的耐磨性，可进行氮化处理，在模具表面形成较硬的氮化层。在525℃下氮化，表面硬度可达1万~1250HV.氮化时间分别为20h/30h/60h硬化层的深度分别为0.20mm/0.25mm/0.30mm。

G.研磨抛光技术

正确的研磨技术可以看到模具表面的裂纹，并提高模具的使用寿命。如果模具在低温回火下研磨，裂纹的敏感性很高。只有切边、柔软、开放的晶粒砂轮才能使用，需要适当的研磨速度和良好的冷却剂。

H.放电加工

若模具在淬火 电火花在回火状态下放电，电加工后型腔必须低于原回火温度的25℃为消除其内应力，应进一步回火。

?苏州维本工程塑料Wintone Z33作为一种强耐磨工程塑料，在齿轮应用中更显著的特点是耐磨、静音、耐腐蚀、强韧，不受水分影响。在各种减速电机传动齿轮的应用中，传统POM和PA66相比，Wintone Z33具有更好的耐磨性、静音性、弹性性、耐疲劳性和抗变形性，Z33在保持良好刚性的同时，进一步提高了弹性和韧性(这种优异的机械性能保持和反映在摄氏度-40度、0度和80度)，有助于解决齿轮断裂的问题。同时，摩擦噪声大大降低，应用后比较，Wintone Z33也优于许多耐磨改性规格POM和PA66(如聚四氟乙烯、硅酮或二硫化钼改性)。小型减速齿轮箱耐磨静态 音