注塑模具分类及模具用钢介绍，影响模具质量和寿命的因素有哪些？

模具的制造是一个复杂的过程，从设计、加工、装配、调试等步骤，到最后投入使用，在整个生命周期中，影响模具质量的因素有很多，但是影响模具寿命的最主要因素应该是模具钢材，当然这也和模具的成本息息相关，今天我们就来聊聊注塑模具的分类以及模具所用的钢材。

模具分类：

按硬度分类：软模、硬模（淬火处理）；

按质量级别划分：一级、二级、三级、四级；

按难度分级：A级、B级、C级、D级；

按模具尺寸分类：特大、大、中、小。

模具硬模与软模的定义：

1.模具硬度：软模、硬模

1）软模：模具钢已经预硬，不需要淬火处理，但硬度较低，HB在400以下，生产寿命相对较短。

2）硬质模具：模具钢经退火处理，加工分为粗加工、精加工两步，粗加工后淬火，硬度在HRC48°以上，粗加工后应留0.2左右的加工余量，工件变形后，为防止工件达不到精加工的要求。生产寿命在50万至100万次以上，小型模具应用最为广泛。

模具质量等级

一流的模具品质

1.模具：必须能开模一百万次以上

2、一级模具的要求如下：

（1）详细的模具设计（包括计算机图形和材料）；

（2）模架硬度至少须达到HB280；

（3）模芯必须至少硬化到HRC50，所有滑块及附件也必须硬化；

（4）应安装中间支撑边管引射器；

（5）滑道必须有耐磨板；

（6）根据可行性，在模具、柜体或排内安装温控监视器；

（7）建议对所有冷却通道进行镀镍，以防止生锈并方便清洁；

（8）分型面需加定位锁。

二次模具质量

1、模具：模具必须能开启50万次以上。

2、对二次模具的要求如下：

（1）建议进行详细的模具设计

（2）模架硬度至少要达到HB280

（3）模芯的硬度至少要达到HRC48，所有滑块及附件也必须经过热处理。

（4）必须根据可行性安装温度控制监视器

（5）分型线上需要定位锁

（6）以下要求将在个人请求和报价时确定。

三级品质模具

1、模具：模具必须能开启25万次以上。

2、三级模具的要求如下：

（1）建议做模具设计

（2）模架硬度至少要达到HB165

（3）模芯至少要达到HB280

（4）除以上三项基本要求外，其他均视为可选附加要求

四级品质模具

1、模具：模具要求开模次数在10000次左右。

2、四级模具的要求如下：

（1）建议做模具设计

（2）模架可用普通铜或铝制成

（3）模具可按照客户同意采用铝或钢材质制作。

（4）除以上三项基本要求外，其他均视为可选附加要求

模具难度：

A级：结构非常复杂的模具，如多滑块、多分型面倾斜顶部、抽芯和旋转抽芯。

B类：模具结构比较复杂，有多处（二至四个）滑块位置，两至三个分型面，并有抽芯。

C类：简单的点浇口注塑​​模具，带有一个或两个滑块、斜顶部和其他一般结构。

D级：大型浇口模、双板模、无滑块、无斜顶等结构简单的模具。

模具尺寸: 特大 大 中 小

特大：模具宽度超过800mm。

大型：宽度在600~800mm之间（不包括800）的模具。

中型：宽度在350至600之间（不包括600）的模具。

小型：模具宽度小于350的模具。

苏州威通工程塑料Wintone Z63是一款耐磨、耐腐蚀、坚韧的扣具专用于鞋扣、鞋眼扣、相机扣、快挂腰扣等内部耐磨功能件等各类扣具应用的工程塑料，与传统的POM、尼龙材料相比，Z63材料耐磨性更佳，强度高于尼龙，且不受水分影响，Z63注塑流动性极佳，机械性能强，大大提高扣具熔接痕强度。

Z63材料强的机械性能在-40摄氏度到80摄氏度的温度下均能保持，这可以帮助解决POM扣件耐磨性不足、韧性不足、易脆（特别是低温脆）的问题。Z63材料的含水量对扣件功能件的拉伸强度影响很小。Z63材料在注塑后具有很强的机械性能，不需要进行水处理。此外，Z63材料的机械性能比POM更好。Z63材料的耐腐蚀性能比PA66等传统材料更好。它耐酸、碱、盐、海水和水解，可以在多种恶劣环境下工作。

模具用钢：

钢材是模具质量的决定性因素，选择合适的钢材至关重要。选择钢材的标准是：

①对注塑材料的要求——不同的塑料需要不同的钢材，比如要求高抛光、耐腐蚀等；

②价格：钢材要能用，不要贵的，考虑到模具成本，要根据模具寿命来选择模具钢材，避免不必要的浪费，一般P20的寿命在30万左右，50万没问题，H13/2344一般在80-100万以上，大家根据情况选择即可；

③热处理。模具的表面处理也很重要。氮化可以增强钢材的表面硬度，有效延长模具的寿命；电镀可以对模具钢材进行有效的改性，可以用于一些要求高亮度、耐腐蚀的塑件。电镀是用来强化和改善钢材性能的。

钢材的定义：

钢是指含碳量为0.0218%~2.11%的铁碳合金。合金钢是在普通钢中添加Cr、Mo、V、Ni等合金成分而得。我司的模具钢均为合金钢。

碳（C）

增加淬火组织的硬度；

形成碳化物，提高耐磨性；

降低韧性；

可焊性降低

铬（Cr）

增加钢的硬度，形成坚硬而稳定的碳化铬，从而提高耐磨性；

可以提高钢的淬透性；

当Cr含量超过12%时，具有耐腐蚀性能，并提供良好的抛光性能。

钼（Mo）

Mo是强碳化物形成元素，提高耐磨性；

Mo＞0.5%可抑制由其他合金元素引起的回火脆性；

提供红硬性和热强度；

提高淬硬性和回火稳定性

钒（V）

能形成高硬度的碳化物，提高耐磨性；

细化钢的晶粒，降低过热敏感性

提高钢的强度、韧性和回火稳定性

镍（Ni）

Ni能提高钢的淬硬性；

Ni 可以细化晶粒

硫（S）

它常以MnS形式存在于钢中，破坏基体的连续性，恶化材料的韧性、耐蚀性、抛光性、电火花加工性和蚀刻性，能提高材料的切削能力。

在各类加捻纱综丝的应用中，苏州文通工程塑料Wintone Z63高流动性、强韧耐磨工程塑料可以帮助解决传统POM材料在应用中可能遇到的问题：POM棕丝不够耐磨、棕边易起毛、韧性不够易脆断、内应力及后结晶造成尺寸不稳定等。

苏州文通Z63材料在纱罗综丝、加捻综丝应用上的特点是：耐磨性能优异、流动性高且易于注塑成型、棕眼光滑不掉毛、强度高且不受水分影响、耐脆断、耐寒耐高温、耐酸碱、耐腐蚀、注塑内应力小且后结晶效应小、尺寸稳定性高。可帮助解决常规POM材料（如杜邦的POM 900P）耐磨、耐疲劳性不足的问题，韧性高，纤维不足、棕丝毛羽、棕丝尺寸不稳定等问题将迎刃而解。

模具钢按用途分类

1.冷作模具钢

冷作模具钢主要用于制造在冷状态下对工件进行压制成型的模具。如冷冲裁模、冷冲压模、冷拉伸模、压花模、冷挤压模、螺纹压制模、粉末压制模等。冷作模具钢的范围很广，从各种碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢到粉末高速工具钢和粉末高合金模具钢。

2.热作模具钢

热作模具钢主要用于制造在高温条件下对工件进行压力加工的模具。如热锻模、热挤压模、压铸模、热镦模等。常用的热作模具钢有：含碳量中、高合金模具钢，并加入一定量的Cr、W、Mo、V等合金元素；对有特殊要求的热作模具钢，有时也采用高合金奥氏体耐热模具钢。

3.塑料模具钢

由于塑料的种类繁多，对塑料制品的要求千差万别，对制造塑料模具的材料也提出了各种性能要求。因此，许多工业发达国家已形成了应用范围广泛的塑料模具钢系列。其中包括碳素结构钢、渗碳塑料模具钢、预硬化塑料模具钢、时效硬化塑料模具钢、耐腐蚀塑料模具钢、易切削塑料模具钢、整体硬化塑料模具钢、马氏体时效钢以及镜面抛光用塑料模具钢等。

以塑料齿轮注塑模具为例，我们来看看齿轮注塑模具模具钢需要注意的几点：

塑料齿轮模具型腔用钢的性能要求

①机械加工性能好。选用易于切削加工、加工后能获得较高精度和表面质量的模具钢。为此，应主要采用中碳合金模具钢。

②强度高、韧性好。在齿轮注射成型过程中，型腔齿圈分型面易被塑料废料压坏而形成凹坑，造成轮齿溢料和飞边，因此要求选用热处理强度高、韧性好、不易崩刃的优质合金模具钢。

③ 良好的火花加工性能。现代模具工业已普遍采用电火花线切割、电火花成型作为齿轮型腔的最终成型工艺，一般不能采用后续的磨削、抛光等加工方法（有磨料流设备的单位除外），因此要求采用电加工变形和表面粗糙度较小、变质硬化层较薄的优质模具钢。

④耐磨、抗疲劳性能好。塑料齿轮的注塑压力较高，齿轮型腔不仅要受到高压塑料熔体的冲击，还要受到冷热交变的温度应力。一般高碳合金钢，经热处理可获得较高的硬度，但韧性较差，易形成表面裂纹或轮齿易崩齿，不能使用。另外，齿轮型腔一旦发生任何损坏，一般是无法修复的。因此，要求耐磨、抗疲劳性能好的中碳合金优质模具钢。

⑤耐化学腐蚀能力强。聚甲醛等塑料对模具有一定的腐蚀作用，特别是没有经过除湿干燥处理的比较潮湿的聚甲醛，在注射过程中容易产生气体和空气的混合，对型腔和模具造成损坏。对型芯、螺杆、料筒等都会产生化学腐蚀。因此应选用耐腐蚀能力强的优质合金模具钢。

塑料齿轮模具型腔材料选择参考

根据塑料齿轮型腔、型芯的尺寸，可直接用棒材或板材加工而成。自20世纪80年代以来，我国开始引进国外生产的优质模具钢，制造齿轮注塑模具型腔、型芯等关键成型零部件，主要是美国、日本、德国生产的预硬化模具。同时，国产模具钢也不断涌现，对降低注塑模具制造成本起到了积极作用。

国内常用的塑料齿轮模具钢有哪些？

1.预硬钢

国产P20(3Cr2Mo)预硬钢硬度可达36~38HRC，抗拉强度为1330MPa，不需热处理就能保证模具零件具有较高的形状和尺寸精度，而且易于切削和抛光，适用于注塑成型，成型次数在10万模次左右。在预硬钢中添加硫，可提高其切削性能。

国产SMI(55CrNiMnMoVS)、5NiSCa(5CrNiMnMoVSCa)预硬后硬度为35~45HRC，但切削性能与中碳调质钢相近，适用于注塑模次数20万次左右的成型模块。

国产718（3Cr2NiMo）预硬钢是国产P20钢的改良型，质量上有很大提高，弥补了P20的不足，除要求耐腐蚀的塑料模具零件外，是目前国内应用最广泛的一种。

是塑料模具钢的典型钢种，比较适合成型15万次左右的模块。

2.镜面钢

镜面钢多为沉淀硬化钢又称时效硬化钢，采用真空熔炼生产，此钢在真空环境下经500~550℃时效5~10h，钢中弥散析出复合合金化合物，使钢获得硬化，硬度可达40~45HRC，耐磨性好，加工过程中变形小。由于材质纯净，可做镜面抛光，并可光刻精细图案，电火花加工性、耐磨性好。还有一种氮化高硬度钢25CrNiMoAl，淬火回火后硬度为23~25HRC，时效后硬度为38~42HRC，氮化后表面硬度可达70HRC以上，适用于玻璃钢注塑成型件。

3.耐腐蚀钢

国产PCR（6Cr16NiCuNb）属于不锈钢，但强度较高，切削、抛光性能比普通不锈钢好，热处理时变形较小，使用温度小于400℃，空冷淬火可达42~53HRC，适用于含氮、阻燃剂等腐蚀性塑料的注塑加工。

在各类高载荷、温升较大的齿轮传动应用场景中，苏州维通工程塑料Wintone T31耐热蠕变、高扭矩耐磨齿轮专用料可以让您的塑料齿轮从低温-40摄氏度到高温125摄氏度都可以使用，并且在长期高载荷条件下，T31齿轮的扭矩几乎可以保持不变。

在高耐磨行星减速机塑料行星齿轮及内齿圈、蜗轮减速机塑料蜗轮及塑料斜齿轮、电动推杆塑料斜齿轮、滑动丝杠螺母等各类减速机塑料齿轮的应用中苏州威本工程塑料Wintone T31高耐磨、超高扭矩、高耐热蠕变齿轮材料可以帮助您解决传统齿轮材料可能遇到的一些问题：

1、玻纤增强PA66工程塑料在50摄氏度到150摄氏度的温度范围内力学性能下降很快，齿轮传动受热受力时容易发生塑性变形而失效，玻纤增强尼龙66齿轮存在扭矩不够以及耐磨性、抗疲劳寿命不足的问题；

2、传统POM齿轮和玻璃纤维增​​强POM齿轮的抗热蠕变性能较差；

3、PPS高温塑料性脆，容易断齿，齿轮传动噪音较大。

4.PA46耐高温塑料吸水率比较大，PA46齿轮的扭矩和尺寸受水分影响较大，而玻纤增强的PA46齿轮则存在扭矩不足的情况。

5.PEEK高温塑料在某些齿轮应用上具有较高的成本压力。

T31是一种高耐磨、超高扭矩、高抗热蠕变的特种齿轮材料，其在齿轮应用中的特点是：优异的耐磨性和疲劳寿命，可承受超大扭矩，可承受从室温到150摄氏度高温的温度，齿轮扭矩变化小，尺寸稳定性优良，吸湿性低。

国外引进的较常用的塑料齿轮模具钢有哪些？

我国在精密塑料齿轮的批量生产中，注塑模具齿轮型腔采用了数种从国外进口的模具钢。

1.P20预硬模具钢

进口美国P20中碳铬钼塑料模具钢有P20、P20H、P20Ni等牌号，出厂硬度29~32HRC，适合制作塑料模具型腔，材料硬度均匀，切削、磨削、抛光性能好。为了增加模具型腔的使用寿命，可以对预硬钢进行淬火+低温回火或氮化处理，以提高硬度。

淬火+低温回火处理：淬火时，先在500~600℃预热2~4h，再在850~880℃保温2h以上，在油中冷却至50~100℃后空冷至室温。淬火硬度可达50~52HRC。为防止开裂，应立即进行200℃低温回火处理。回火后硬度可保持48HRC以上，模具使用寿命明显提高。

氮化处理：可获得高硬度的表面组织，氮化后的表面硬度可达650~700HV（57~60HRC），而且氮化层材料组织致密，表面光滑，使得型腔的脱模性、耐湿气性和耐碱腐蚀性能得到提高。

P20经预处理至HB285~330，相当于瑞典618、德国GS-2311的状态，可直接用于模具制作，尺寸稳定性好，此种预硬钢价格相对便宜，适用于一般精密塑料齿轮注塑件。

2.718预硬钢

718模具钢，我国牌号3Cr2NiMo，是P20（3Cr2Mo）的改进钢种，质量上有很大提高，使得它填补了P20模具钢的不足，满足了P20模具钢不能满足要求的场合。除性能要求较高的塑料模块外，是目前我国通用塑料模具钢应用最广泛的典型钢种。

ASSAB 718预硬钢具有优异的抛光和光蚀刻性能。718HH预硬钢是718预硬钢的改进型，淬火回火后硬度可达HB340~380，可进行氮化和火焰硬化处理，以提高型腔表面硬度和耐磨性。718HH材料保持高纯度和低硫含量的品质，具有优异的抛光、光蚀刻和氮化性能。具有镜面抛光性能的718HH被广泛应用于生产透明塑料产品的模具上。

3.2083模具钢

2083是德国布德鲁斯的专用塑料模具钢，此钢为高Cr不锈钢，耐磨性、耐酸腐蚀性能优良，机械加工和抛光性能良好；淬透性好，变形小；淬火回火后型腔更耐磨；电火花加工性能好，适用于酸性塑料及表面粗糙度要求极低的模具型腔。

4.S136

瑞典S136模具钢Cr含量为13.6%，组织纯净、均匀、细密；具有优良的耐腐蚀性能和抛光性能；耐磨性、机械切削和电火花加工性能良好，磨削抛光性能优良；淬硬时尺寸稳定性优良。是一种耐腐蚀性能优良的镜面塑料模具钢。

5.日本大同NAK55预硬钢

真空冶炼后通过锻造使组织均匀化，再经过热处理、时效处理，可直接切割、雕刻成模具。切削性能良好，硬度为40HRC，但切削性能仅相当于97HRB，低于40HRC。SCM4钢具有优良的机械加工性。电火花加工后钢材表面不会硬化，易于磨削。

可获得优良的镜面效果和满意的光泽度。高硬度、高耐磨、耐高压、模具寿命长，适用于精密塑料齿轮模具型腔。

6.8407 合金工具钢

德国8407是含铬、钼、钒的中碳合金工具钢，是采用特殊的炼钢工艺和严格的质量控制而得到的高纯度、细组织钢。8407的各向同性（isotropy）比普通钢要好，传统精炼的H13更好。这对于模具的机械疲劳和热应力疲劳抗力更有价值，如压铸模、锻造模、挤压模、塑料模等对质量要求较高的模具，因此，使用8407的模具硬度可比普通H13提高1~2HRC，而不牺牲其韧性。

8407在我国作为高精度塑料齿轮、蜗杆注塑模具型腔钢种使用，该材料具有以下优点：

①优异的抗热震性和抗开裂性；

②较高的高温强度；

③无论尺寸大小，韧性和延展性都很高，且各向同性；

④优良的加工性能和抛光性能；

⑤淬透性优良，热处理后尺寸稳定性好。

对其热处理及磨削有如下要求：

A.球化退火

将模毛坯在保护环境下加热至850℃，均匀加热后在炉内以10℃/h的速度冷却至600℃，然后在空气中冷却。

B.消除应力回火

模具毛坯在粗加工后必须进行消除应力处理。将半成品加热至650℃，保温2小时，炉冷至550℃，然后空冷至室温。

C. 淬火

预热温度：600~800℃，淬火温度：980~1080℃（通常为1020℃），保温时间：（50±3）min。在200~550℃保温1~100min，然后空冷或油冷。将钢冷却至70~100℃时应立即回火，目的如下：

① 为了使模块获得最合适的性能；

②在保证不发生严重变形或开裂的条件下，淬火冷却速度应尽可能快。

D. 回火

至少两次，时间大于2h，最低回火温度180℃，每次回火后必须冷却至室温后才能进行下一次回火。回火时应避开425~525℃之间的回火脆性区。

E. 一些建议

①型腔硬度在48HRC以上，每注射2000~4000次后需进行额外回火。

②放电加工后需进行回火。

③模具设计时，尽量采用较大的圆角半径，避免应力集中。

F.氮化处理

为了使模块表面更加耐磨，可以进行氮化处理，使模块表面形成更坚硬的氮化层。525℃氮化可达到1000~1250HV的表面硬度。当固化时间分别为20h/30h/60h时，硬化层深度分别可达0.20mm/0.25mm/0.30mm。

G.研磨抛光技术

正确的磨削工艺可以防止模块表面产生裂纹，增加模块使用寿命。如果模块在低温回火状态下磨削，裂纹的敏感性很高。只能采用开放式粒料砂轮，并要求采用适当的磨削速度和良好的冷却液。

H.电火花加工

若模具在淬火+回火状态下进行电火花加工，则电火花加工后还需对型腔进行进一步的回火处理，置于比原回火温度低25℃的环境中，以消除其内应力。

苏州威通工程塑料Wintone ZG6是一款高承载、高疲劳寿命、耐磨、降噪的滑轮专用材料，在各类门窗滑轮的应用中，ZG6材料可以大大提高门窗滑轮的耐磨性和疲劳寿命，同时降低滑轮滚动时的分贝噪音和杂音，可以帮助您解决传统玻纤增强POM滑轮和玻纤增强尼龙滑轮遇到的以下问题：

1、玻纤增强POM滑轮耐磨性不够，易磨损成粉末，噪音大（特别是滚动噪音），疲劳寿命不足，性脆（受到强烈冲击时易断裂）；

2、玻璃钢滑轮承载力及尺寸受水分影响较大，耐磨性、稳定性不够好，噪音较大，疲劳寿命不够，耐水解性不够好；

ZG6材料在门窗滑轮上的应用特点是：承载能力高、耐磨性和疲劳寿命高、降低噪音、耐腐蚀、防爆抗冲击、坚固坚韧、不受湿气影响。

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