کدام فولادها برای صنایع قالب سازی مناسب هستند؟

فولاد مناسب برای قالب سازی

یک سازنده و یا پیمانکار تولید کننده قالب تزریق پلاستیک باید انتخاب‌های دقیقی انجام دهد؛ زیرا کیفیت فولاد اجزای قالب‌گیری مستقیماً بر کیفیت قالب، عمر سرویس و همچنین ظاهر و کیفیت محصول تولیدی تأثیر می‌گذارد.

فولاد قالب تزریقی چیست؟

بخش مهمی از فرآیند قالب‌گیری تزریقی، ساخت یک قالب درست و باکیفیت است. اهمیت هر یک از اجزای دستگاه قالب‌گیری تزریقی با یکدیگر برابر است. اما، قالب جزئی است که در آن محصول نهایی ایجاد می‌شود. یکی دیگر از عناصر مهم، مواد مورد استفاده برای ساخت قالب است. دقت، براقیت و سرعت خنک‌سازی پلاستیک همگی تحت تأثیر انتخاب مواد برای ساخت قالب هستند.

بهترین ماده برای قالب‌های تزریق، فولاد است. انتخاب گریدهای فولادی قالب پلاستیکی بر اساس نوع مواد قالب و شکل هندسی قالب انجام می‌گیرد. فولاد باید دارای مشخصات خاصی برای قالب باشد. عمر مفید، سهولت پردازش و دقت قالب به میزان قابل توجهی تحت تأثیر نحوه انتخاب فولاد قرار دارد.

مشخصات فولاد انتخابی بسته به طراحی قالب، طول عمر، نوع محصول پلاستیکی و عملکرد، زیبایی‌شناسی و ابعاد محصول نهایی تغییر می‌کند.

مواد فولادی ابزار مناسب برای ساخت قالب تزریقی

در ادامه محبوب‌ترین گریدهای فولادی قالب پلاستیکی مورد استفاده در صنعت قالب‌گیری تزریقی معرفی خواهند شد:

فولاد ابزار 1.2311

فولاد ابزار  P20یا 1.2311 

محبوب‌ترین فولاد برای قالب تزریقی پلاستیک، فولاد P20 است که مقاومت سایش بالا و قیمت مناسبی دارد. P20  یک ماده فولادی قالب تزریق از پیش سخت شده است، به این معنی که برای استفاده در صنایع قالب‌سازی آن را با سختی مشخصی تولید می‌کنند. فولاد ابزار 1.2311 برای کاربردهایی که نیاز به حجم تولید بالا و قالب‌هایی با حفره کم عمق دارند، مناسب است.

ویژگی‌ها:

• پس از ماشینکاری، عملیات حرارتی را آسان‌تر می‌کند.
• به دلیل پیش سخت شدن، ثبات و استحکام بالایی دارد.
• پایداری حرارتی P20 خوب است.
• انعطاف‌پذیری فوق العاده‌ای در برابر سایش و شکستگی دارد.
• ویژگی‌های خوبی برای پولیش‌پذیری دارد.
• برای قالب‌های تزریق پلاستیک و ریخته‌گری، فولاد ابزار 1.2311 ترجیح داده می‌شود.

فولاد ابزار H13یا 1.2344

نوعی فولاد قالب‌گیری ابزار کار داغ به نام فولاد H13 یا قالب دایکست برای مقاومت در برابر سایش و خستگی حرارتی ساخته شده است. H13 برای کاربردهای با حرارت بالا و قالب‌های حفره عمیق مناسب است زیرا به طور قابل‌توجهی سخت‌تر از فولاد P-20 است. علاوه بر این، گران‌تر از فولاد P-20 بوده و معمولاً در تولیدات با حجم بالا استفاده می‌شود.

فولاد ابزار 1.2344 به دلیل چقرمگی بالا و انعطاف‌پذیری عالی در عملیات حرارتی، در بسیاری از کاربردهای ابزار کار گرم استفاده می‌شود. فولاد 1.2344 یک ماده چند منظوره با ویژگی‌های کششی استثنایی، بافت مسطح، مقاومت در برابر سایش و سختی است. این فولاد جزء دسته فولادهای گرمکار است که از مهمترین و مقاوم‌ترین فولادها می‌باشند.

ویژگی‌ها:

• H13 جوشکاری را راحت‌تر می‌کند.
• مقاومت خوبی در برابر سایش دارد.
• ماشین‌کاری ساده‌ای دارد.
• در مواجهه با تغییرات حرارتی قوی، مقاومت خوبی در برابر سایش دارد.

فولاد 1.2331

از فولاد 1.2331 که با دین 41CrMoS4 شناخته می‌شود، برای ساخت پایه‌های قالب که نیاز به ماشین‌کاری زیادی دارند، استفاده می‌شود. این فولاد شباهت زیادی به فولاد Mo40 دارد و تفاوت آنها تنها در میزان گوگرد در ترکیباتشان است. فولاد 1.2331 محتوای گوگرد بیشتری نسبت به Mo40 دارد.

میلگرد MO40

فولاد Mo40

این فولاد با قیمت مناسبی که دارد، در صنعت قالب‌سازی استفاده گسترده‌ای دارد. فولاد Mo40 که با نام فولاد 1.7225 و یا فولاد 4140 نیز شناخته می‌شود را با دین 4CrMo4 مشخص می‌کنند. فولاد Mo40 به دلیل داشتن محتوای کروم و مولیبدین، چقرمگی، سختی و شکل‌پذیری بالایی دارد.

فولاد 1.2312

این فولاد شباهت زیادی با فولاد 1.2311 دارد و با نام فولاد CMSK نیز شناخته می‌شود. فولاد 1.2312 که با دین 40CrMnMoS-8-6 شناخته شده است، قابلیت ماشین‌کاری بالایی دارد. به همین دلیل از آن در ساخت قالب‌های پلاستیک سایز بزرگ و متوسط، همچنین ابزارهای تولید پلاستیک مصنوعی استفاده می‌شود.

فولاد 1.2738

این فولاد شباهت بالایی به فولاد 1.2311 یا همان فولاد P20 دارد. تنها تفاوت این دو فولاد در نیکل موجود در فولاد 1.2738 می‌باشد. به همین دلیل به این فولاد P20+Ni نیز می‌گویند. این فولاد، مقاومت و صیقل‌پذیری بالایی دارد، به همین دلیل در ساخت قالب‌های پلاستیک و قالب‌های تزریق بزرگ، ریخته‌گری و هیدرو فورمینگ از آن استفاده می‌شود.

فولاد 1.2357

فولاد 1.2357 یک فولاد ابزار آلیاژی کروم وانادیوم است. این فولاد به دلیل چقرمگی عالی و خواص مقاومت در برابر سایش معمولاً در تولید قالب و سایر ابزارهایی که نیاز به دوام بالایی دارند، استفاده می‌شود. فولاد 1.2357 با دین 50CrMoV13-1 شناخته می‌شود.

فولاد ابزار S7 یا ASTM A681

فولاد S7 یک فولاد ابزار مقاوم در برابر ضربه است که برای تحمل ضربات و ارتعاشات قابل توجه، طراحی شده است. اغلب در قالب‌های دایکست و سایر اهدافی که به مقاومت در برابر تنش و لرزش بالا نیاز دارند، استفاده می‌شود.

ویژگی‌ها:

• مقاومت فوق‌العاده‌ای در برابر ضربه دارد.
• دارای ویژگی‌های مقاومت در برابر سایش است.
• چقرمگی بالا از ویژگی‌های فولاد ابزار S7 است.
• می‌تواند در برابر دمای بسیار گرم مقاومت کند.

فولاد ضد زنگ 420

فولاد 420 فولادی مقاوم در برابر خوردگی و قابل عملیات حرارتی و ضد زنگ می‌باشد. به دلیل هزینه کم و مقاومت در برابر خوردگی، اغلب مورد استفاده تولیدکنندگان قالب تزریق پلاستیک پزشکی و تولیدکنندگان قالب تزریق پلاستیک گرید مواد غذایی قرار می‌گیرد. در مقایسه با سایر مواد قالب، نرم‌تر بوده و برای تولید با حجم بالا مناسب است.

ویژگی‌ها:

• حداکثر مقاومت در برابر خوردگی را پس از سخت شدن کامل فراهم می‌کند.
• حفظ لبه برجسته و مقاومت در برابر سایش.
• در بین تمام گریدهای فولاد ضد زنگ، سخت‌ترین ماده قالب است.
• ماشینکاری فولاد ضد زنگ 420 ساده می‌باشد.
• قالب‌گیری تزریقی سفارشی با این فولاد، امکان‌پذیر است.

فولاد قالب تزریق پلاستیک

عواملی مهم در انتخاب مواد فولادی قالب تزریق

هنگام انتخاب فولاد مناسب برای قالب‌های تزریق پلاستیک باید به چند نکته توجه کرد:

سختی

مقاومت یک ماده در برابر سایش و خوردگی سختی آن گفته می‌شود. فولادها معمولاً در معرض مقدار مشخصی سخت شدن قرار می‌گیرند تا ظرفیت آنها برای مواجهه با مواد ساینده افزایش یابد. فولادهای سخت شده برای تولید بالا عالی هستند زیرا مقاومت در برابر سایش را بهبود می‌بخشند و هزینه‌های نگهداری در طولانی مدت را کاهش می‌دهند.

مقاومت در برابر سایش

فولاد ابزار قالب ممکن است به طرق مختلف مقاومت سایشی داشته باشد، اغلب با سخت شدن فلز یا افزودن اجزای آلیاژی که خواص فلز را تغییر می‌دهد. مهمترین ویژگی فولاد قالب، مقاومت در برابر سایش است که تأثیر زیادی در عمر قالب، دقت کار، و... دارد. برای افزایش طول عمر قالب باید از فولاد با سطح مقاومت سایش قوی استفاده شود.

چقرمگی

چقرمگی مواد برای طراح قالب به دلیل شرایطی که در طول قالب‌گیری تزریقی با آن مواجه می‌شود، (یعنی بارهای چرخه‌ای با فشار نسبتاً بالا) مهم است. بارهای فشاری بالا باید بدون ایجاد شکاف یا ترک بر روی مواد اعمال شود.

در قالب تزریق، سطح محصول مستقیماً تحت تأثیر زبری سطح حفره قالب قرار می‌گیرد. مواد سازنده قالب باید به اندازه کافی قوی و بادوام باشند تا در برابر آسیب‌های ساختاری مقاومت کنند، از طرفی برای تحمل ضربه‌های متعدد به حد کافی انعطاف‌پذیر نیز باشند.

ماشین‌کاری

فولاد با سختی کم که می‌توان آن را با ماشین‌کاری معمولی برش داد، بهترین انتخاب است. با این حال، تضمین طول عمر قالب و دقت دستگاه با این نوع فولاد چالش‌برانگیز می‌شود. در نتیجه، برای ساخت ماشین‌آلات قالب‌سازی از فولاد پیش سخت شده استفاده می‌شود که ماشین‌کاری آسانی دارند.