فولاد قالب پلاستیک
فولاد قالب پلاستیک
فولاد قالب پلاستیک نوعی فولاد ابزار است که برای ساخت قالب‌های تزریق پلاستیک و سایر فرآیندهای شکل‌دهی پلاستیک استفاده می‌شود. این نوع فولاد باید دارای ویژگی‌هایی مانند سختی مناسب، مقاومت در برابر سایش، قابلیت ماشین‌کاری خوب، مقاومت به خوردگی و پایداری ابعادی باشد.
انواع فولاد قالب پلاستیک:
- فولادهای پیش‌سخت شده (Pre-hardened Steel)
- این فولادها قبل از ماشین‌کاری سخت می‌شوند و نیازی به عملیات حرارتی پس از ساخت قالب ندارند.
- مثال: P20 (1.2311)، P20+Ni (1.2738)
- فولادهای سخت‌شونده در روغن یا خلأ (Through-hardened Steel)
- این نوع فولادها پس از ماشین‌کاری و پرداخت نهایی عملیات حرارتی می‌شوند تا سختی و مقاومت به سایش بالاتری داشته باشند.
- مثال: 1.2083 (AISI 420)، 1.2316، 1.2343 (H11)، 1.2379 (D2)
- فولادهای مقاوم به خوردگی (Stainless Plastic Mold Steel)
- این فولادها برای قالب‌هایی که در محیط‌های مرطوب یا برای تولید پلاستیک‌های خورنده استفاده می‌شوند، مناسب‌اند.
- مثال: 1.2083 (AISI 420)، 1.2316
ویژگی‌های مهم:
- ماشین‌کاری خوب: برای تولید قالب‌های با دقت بالا ضروری است
- مقاومت در برابر سایش و خستگی حرارتی: به‌ویژه برای قالب‌هایی که در تولید انبوه به‌کار می‌روند
- چقرمگی مناسب: جلوگیری از ترک‌خوردگی و شکست در اثر فشار زیاد
- مقاومت به خوردگی: برای موادی که دارای افزودنی‌های خورنده هستند (مانند PVC)
انتخاب فولاد مناسب بستگی به نوع پلاستیک، تعداد تولید، فشار تزریق و شرایط قالب‌گیری دارد.
خواص فولاد قالب پلاستیک
خواص فولاد قالب پلاستیک بسته به ترکیب شیمیایی و نوع عملیات حرارتی متفاوت است، اما برخی ویژگی‌های کلی که برای کاربردهای قالب‌سازی پلاستیک ضروری هستند، شامل موارد زیر می‌شوند:
۱. سختی و استحکام مناسب
- فولادهای قالب پلاستیک معمولاً دارای سختی در محدوده ۳۰ تا ۵۵ راکول سی (HRC) هستند.
- فولادهای پیش‌سخت شده مانند P20 معمولاً در محدوده ۳۰-۳۵ HRC قرار دارند، درحالی‌که فولادهای سخت‌شونده مثل 1.2083 تا ۵۵ HRC سخت می‌شوند.
۲. قابلیت ماشین‌کاری خوب
- فولادهای قالب پلاستیک باید قابلیت تراشکاری، فرزکاری و پرداخت سطحی خوبی داشته باشند تا بتوان قالب‌هایی با جزئیات دقیق ساخت.
- فولادهای دارای سولفور و فسفر کنترل‌شده (مانند P20) ماشین‌کاری بهتری دارند.
۳. مقاومت به سایش و فرسایش
- برای قالب‌هایی که در تماس مداوم با پلاستیک‌های پرکننده (مانند پلاستیک‌های دارای الیاف شیشه) هستند، مقاومت به سایش اهمیت زیادی دارد.
- فولادهای پرکربن و دارای عناصر آلیاژی مانند کروم و وانادیم، مقاومت به سایش بالاتری دارند (مثلاً 1.2379).
۴. چقرمگی و مقاومت به ضربه
- فولاد باید چقرمگی بالایی داشته باشد تا در برابر ضربه و فشار ناشی از تزریق پلاستیک ترک نخورد یا دچار شکست نشود.
- فولادهای کم‌کربن و با عناصر آلیاژی نیکل و مولیبدن، چقرمگی بالاتری دارند.
۵. مقاومت به خوردگی و زنگ‌زدگی
- در قالب‌هایی که برای تولید پلاستیک‌های خورنده (مانند PVC) یا در محیط‌های مرطوب به کار می‌روند، فولادهای ضدزنگ (مانند 1.2083 و 1.2316) انتخاب بهتری هستند.
۶. قابلیت پولیش‌پذیری بالا
- برای ساخت قالب‌های تولید قطعات شفاف (مانند لنزهای پلاستیکی) یا براق، فولاد باید قابلیت پولیش‌پذیری بالایی داشته باشد.
- فولادهای دارای گوگرد کم و ساختار همگن مانند 1.2083 برای این کاربرد مناسب‌ترند.
۷. پایداری ابعادی و مقاومت در برابر تغییر شکل حرارتی
- قالب‌های پلاستیک معمولاً در معرض دمای متغیر هستند، بنابراین فولاد باید کمترین میزان انقباض و تغییر شکل را داشته باشد.
- فولادهایی با ترکیب یکنواخت و عملیات حرارتی دقیق، مانند 1.2738، پایداری ابعادی بهتری دارند.
انتخاب فولاد مناسب به نوع قطعه تولیدی، تیراژ تولید و شرایط قالب‌گیری بستگی دارد.
انواع فولاد قالب پلاستیک بر اساس فرآیند تولید
فولادهای قالب پلاستیک را می‌توان بر اساس فرآیند تولید و عملیات حرارتی آن‌ها به سه دسته کلی تقسیم کرد:
۱. فولادهای پیش‌سخت شده (Pre-Hardened Steel)
ویژگی‌ها:
- قبل از ماشین‌کاری عملیات حرارتی شده و سختی آن تنظیم می‌شود (معمولاً ۳۰ تا ۴۰ HRC).
- نیازی به عملیات حرارتی بعد از ماشین‌کاری ندارند، بنابراین خطر تغییر ابعاد و اعوجاج کاهش می‌یابد.
- مناسب برای تولید قالب‌هایی با تیراژ متوسط تا بالا.
- قابلیت ماشین‌کاری و پرداخت سطحی خوبی دارند.
نمونه‌ها:
- P20 (1.2311): فولاد پرکاربرد برای قالب‌های پلاستیک با سختی ۳۰-۳۵ HRC.
- P20+Ni (1.2738): مشابه P20 اما با درصد نیکل بیشتر، که باعث بهبود سختی‌پذیری و پایداری ابعادی می‌شود.
- 1.2312: نسخه‌ای از P20 با گوگرد بیشتر برای بهبود ماشین‌کاری.
کاربردها:
- قالب‌های تزریق پلاستیک برای قطعات خودرو، لوازم خانگی و قطعات صنعتی.
۲. فولادهای سخت‌شونده (Through-Hardened Steel)
ویژگی‌ها:
- در شرایط نرم (آنیل شده) ماشین‌کاری شده و سپس عملیات حرارتی برای افزایش سختی انجام می‌شود.
- سختی نهایی بین ۵۰ تا ۵۵ HRC است، که مقاومت بالایی در برابر سایش و فرسایش ایجاد می‌کند.
- به دلیل سختی بالا، ماشین‌کاری این فولادها دشوارتر است.
نمونه‌ها:
- 1.2083 (AISI 420): فولاد زنگ‌نزن با کروم بالا، مقاوم در برابر خوردگی و مناسب برای پلاستیک‌های خورنده.
- 1.2343 (H11) و 1.2344 (H13): مقاوم در برابر حرارت، مناسب برای قالب‌های با دمای بالا.
- 1.2379 (D2): دارای کروم بالا، مقاومت سایشی عالی برای پلاستیک‌های پر از الیاف شیشه‌ای.
کاربردها:
- قالب‌هایی که باید مقاومت به سایش و عمر طولانی داشته باشند، مانند تولید قطعات با الیاف شیشه‌ای.
۳. فولادهای مقاوم به خوردگی (Corrosion-Resistant Steel)
ویژگی‌ها:
- دارای درصد بالایی از کروم و گاهی مولیبدن هستند که مقاومت بالایی در برابر زنگ‌زدگی و خوردگی ایجاد می‌کند.
- مناسب برای قالب‌هایی که در تماس با محیط‌های مرطوب یا پلاستیک‌های خورنده (مانند PVC) قرار دارند.
- قابلیت پولیش‌پذیری بالا برای تولید قطعات شفاف مانند لنزهای پلاستیکی.
نمونه‌ها:
- 1.2083 (AISI 420): فولاد ضدزنگ با کروم بالا و مقاومت در برابر خوردگی.
- 1.2316: نسخه بهبودیافته 1.2083 با کروم و مولیبدن بیشتر برای مقاومت بالاتر در برابر زنگ‌زدگی.
- 1.4401 (AISI 316): فولاد زنگ‌نزن آستنیتی برای کاربردهای خاص با مقاومت شیمیایی بالا.
کاربردها:
- تولید قطعات پزشکی، ظروف بسته‌بندی مواد غذایی و قطعات اپتیکی.
جمع‌بندی
فولادهای پیش‌سخت شده → قالب‌های با تیراژ متوسط و ماشین‌کاری آسان (P20, 1.2738)
فولادهای سخت‌شونده → قالب‌های با تیراژ بالا و مقاومت سایشی بالا (1.2083, 1.2344)
فولادهای ضدزنگ → قالب‌های مقاوم در برابر خوردگی برای پلاستیک‌های خاص (1.2316, 1.2083)
انتخاب نوع فولاد بستگی به شرایط قالب‌گیری، نوع پلاستیک و میزان تولید دارد.
مزایا و معایب فولادهای قالب تزریق پلاستیک
مزایا و معایب فولادهای قالب تزریق پلاستیک
مزایا:
- مقاومت بالا به سایش و خستگی حرارتی
- فولادهای سخت‌شونده مانند 1.2379 و 1.2344 دوام بالایی در برابر سایش دارند.
- مناسب برای تولید انبوه قطعات پلاستیکی.
- ماشین‌کاری و پرداخت‌پذیری خوب
- فولادهای پیش‌سخت شده (مانند P20) به راحتی ماشین‌کاری می‌شوند.
- برخی فولادها قابلیت پولیش بالایی دارند (1.2083 مناسب برای قالب‌های شفاف).
- مقاومت در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی
- فولادهای زنگ‌نزن مانند 1.2083 و 1.2316 برای محیط‌های مرطوب و پلاستیک‌های خورنده مناسب هستند.
- پایداری ابعادی و کاهش اعوجاج
- فولادهایی مانند 1.2738 به دلیل ترکیب یکنواخت و عملیات حرارتی مناسب، تغییر شکل کمتری دارند.
- عمر طولانی قالب‌ها
- فولادهای سخت‌شونده و مقاوم به سایش (1.2343، 1.2379) طول عمر بالایی دارند و در تولیدات پرتیراژ استفاده می‌شوند.
معایب:
- هزینه بالا
- فولادهای مقاوم به خوردگی و سخت‌شونده گران‌تر از فولادهای معمولی هستند.
- هزینه عملیات حرارتی و ماشین‌کاری برخی فولادهای سخت بیشتر است.
- کاهش ماشین‌کاری‌پذیری در فولادهای سخت‌شونده
- فولادهای سخت‌شده (مثلاً 1.2379) به دلیل سختی بالا، به ابزارهای برشی خاص نیاز دارند.
- احتمال ترک‌خوردگی در برابر تنش‌های بالا
- فولادهای با سختی بالا ممکن است تحت ضربه یا فشار زیاد دچار ترک شوند.
- فولادهای چقرمه‌تر مانند P20 در برابر این مشکل مقاوم‌ترند.
- نیاز به عملیات حرارتی در برخی فولادها
- فولادهای سخت‌شونده باید پس از ماشین‌کاری عملیات حرارتی شوند، که باعث تغییر ابعاد و نیاز به اصلاحات می‌شود.
- زمان و هزینه پولیش و آماده‌سازی سطح
- قالب‌هایی که به سطحی فوق‌العاده صاف نیاز دارند (مانند قالب‌های تولید لنز)، به فرآیند پولیش پیچیده‌تری نیاز دارند.
جمع‌بندی:
اگر به ماشین‌کاری آسان نیاز دارید: P20 و 1.2312 انتخاب‌های مناسبی هستند.
اگر مقاومت به خوردگی مهم است: 1.2083 یا 1.2316 گزینه‌های خوبی هستند.
اگر تیراژ تولید بالا و مقاومت سایشی اهمیت دارد: 1.2343 و 1.2379 انتخاب بهتری خواهند بود.
اگر به سختی بالا نیاز دارید، ولی ماشین‌کاری هم مهم است: 1.2738 تعادل خوبی بین سختی و ماشین‌کاری‌پذیری دارد.
انتخاب فولاد مناسب بستگی به نوع قطعه، شرایط کاری و هزینه‌های تولید دارد.
قیمت فولاد قالب پلاستیک
قیمت فولاد قالب پلاستیک به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله نوع فولاد، کیفیت آن، حجم خرید، شرکت تولیدکننده، و شرایط بازار. به طور کلی، قیمت فولاد قالب پلاستیک می‌تواند به صورت تقریبی در محدوده‌های زیر باشد:
- فولادهای پیش‌سخت شده (Pre-hardened Steel):
- فولادهایی مانند P20 یا 1.2311 که برای قالب‌های تزریق پلاستیک با تیراژ متوسط مناسب هستند، معمولاً بین ۴ تا ۷ دلار به ازای هر کیلوگرم قیمت دارند.
- فولادهای سخت‌شونده (Through-hardened Steel):
- فولادهایی مانند 1.2344 (H13) یا 1.2379 که برای کاربردهای با تیراژ بالا و نیاز به مقاومت بالا به سایش استفاده می‌شوند، قیمت آن‌ها ممکن است بین ۷ تا ۱۵ دلار به ازای هر کیلوگرم متغیر باشد.
- فولادهای ضدزنگ (Corrosion-resistant Steel):
- فولادهایی مانند 1.2083 و 1.2316 که برای قالب‌های پلاستیک‌های خورنده یا کاربردهای خاص استفاده می‌شوند، معمولاً در محدوده ۸ تا ۱۸ دلار به ازای هر کیلوگرم قرار دارند.
عواملی که می‌توانند قیمت را تحت تاثیر قرار دهند:
- حجم خرید: خرید عمده ممکن است منجر به تخفیف‌های قابل توجهی شود.
- موقعیت جغرافیایی: قیمت‌ها بسته به منطقه و دسترسی به منابع مختلف می‌توانند متفاوت باشند.
- کیفیت و استانداردها: فولادهایی که کیفیت بالاتر یا استانداردهای خاص (مانند فولاد ضدزنگ) دارند، معمولاً قیمت بالاتری خواهند داشت.
- شرکت تولیدکننده و برند: برندهای معتبر و شناخته‌شده ممکن است قیمت‌های بالاتری داشته باشند.
برای به‌دست آوردن قیمت دقیق‌تر و مناسب برای نیاز خاص خود، بهتر است با تأمین‌کنندگان و تولیدکنندگان فولاد در ارتباط باشید تا قیمت‌ها و شرایط خرید خاص را جویا شوید.