พื้นฐานของการแปรรูปแม่พิมพ์

1. วิธีการขึ้นรูป – สามารถเลือกวัสดุพื้นฐานได้ 2 ประเภท

A) เหล็กกล้าเครื่องมืองานร้อน ซึ่งสามารถทนต่ออุณหภูมิที่ค่อนข้างสูงในการหล่อ การตีขึ้นรูป และการอัดขึ้นรูป

B) เหล็กกล้าเครื่องมืองานเย็น ซึ่งใช้สำหรับการตัดและตัด การขึ้นรูปเย็น การอัดขึ้นรูปเย็น การตีขึ้นรูปเย็น และการอัดผง

วัสดุพลาสติก – วัสดุพลาสติกบางชนิดทำให้เกิดผลพลอยได้จากการกัดกร่อน เช่น พีวีซี การกัดกร่อนยังอาจเกิดจากปัจจัยต่างๆ เช่น การที่วัสดุพลาสติกอยู่ในถังเครื่องฉีดเป็นเวลานาน การควบแน่นเนื่องจากการหยุดทำงาน ก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อน กรด วงจรการทำความเย็น/ความร้อน น้ำ หรือสภาวะการเก็บรักษา ในกรณีเช่นนี้ แนะนำให้ใช้สแตนเลส

ขนาดแม่พิมพ์ – แม่พิมพ์ขนาดใหญ่มักใช้เหล็กชุบแข็งล่วงหน้า เหล็กชุบแข็งมักใช้กับแม่พิมพ์ขนาดเล็ก

สรุป อายุ การใช้งานของแม่พิมพ์

แม่พิมพ์ที่มีไว้สำหรับการใช้งานระยะยาว (>1,000,000 รอบ) ควรทำจากเหล็กความแข็งสูงที่มีความแข็ง 48–65 HRC

แม่พิมพ์สำหรับการใช้งานระยะกลางถึงระยะยาว (100,000 ถึง 1,000,000 รอบ) ควรใช้เหล็กที่ผ่านการชุบแข็งแล้วซึ่งมีความแข็ง 30–45 HRC

แม่พิมพ์สำหรับการใช้งานระยะสั้น (<100,000 รอบ) อาจทำจากเหล็กเหนียวที่มีความแข็ง 160–250 HB

ความหยาบของพื้นผิว – ผู้ผลิตแม่พิมพ์ชิ้นส่วนพลาสติกหลายรายให้ความสำคัญกับการตกแต่งพื้นผิวที่ยอดเยี่ยม ตัวอย่างเช่น เมื่อเติมซัลเฟอร์เพื่อปรับปรุงความสามารถในการขึ้นรูป คุณภาพของพื้นผิวจะลดลง เหล็กที่มีกำมะถันสูงก็จะเปราะมากขึ้นเช่นกัน การรวมตัวของซัลไฟด์เหล่านี้ทำหน้าที่เป็นอนุภาคแข็ง ในระหว่างการขัดเงาโพรงแม่พิมพ์ในภายหลัง สามารถดึงออกหรือปล่อยให้เป็นหลุมขนาดเล็กมาก ซึ่งนำไปสู่ข้อบกพร่องที่พื้นผิว เช่น 'รูเข็ม' หรือ 'เปลือกส้ม' ซึ่งทำให้ไม่ให้ผิวเคลือบมันวาวสูง ดังนั้น สำหรับนักออกแบบแม่พิมพ์และผู้ซื้อ การเลือกวัสดุไม่ควรมุ่งเน้นไปที่ 'ความง่ายในการตัดเฉือน' เพียงอย่างเดียว ต้องให้ความสำคัญกับข้อกำหนดด้านคุณภาพพื้นผิวของแม่พิมพ์ขั้นสุดท้ายและอายุการใช้งานโดยรวม ดังนั้นจึงหลีกเลี่ยงการใช้เหล็กกล้าที่มีกำมะถันสูง ซึ่งจะมีราคาแพงและโง่เขลา

2. อะไรคือปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อความสามารถในการแปรรูปวัสดุ?

องค์ประกอบทางเคมีของเหล็กมีความสำคัญ โดยทั่วไป ยิ่งปริมาณโลหะผสมของเหล็กสูงเท่าไร การตัดเฉือนก็จะยิ่งยากขึ้นเท่านั้น เมื่อปริมาณคาร์บอนเพิ่มขึ้น ความสามารถในการแปรรูปจะลดลง

โครงสร้างของเหล็กก็มีความสำคัญอย่างมากต่อความสามารถในการแปรรูปเช่นกัน โครงสร้างที่แตกต่างกัน ได้แก่ การฟอร์จ การหล่อ การอัด การรีด และการตัดเฉือน การตีขึ้นรูปและการหล่อมักมีพื้นผิวที่ยากต่อการตัดเฉือนมาก

ความแข็งเป็นปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อความสามารถในการแปรรูป กฎทั่วไปคือ ยิ่งเหล็กแข็งเท่าใด การตัดเฉือนก็จะยิ่งยากขึ้นเท่านั้น เหล็กความเร็วสูง (HSS) สามารถใช้ตัดเฉือนวัสดุที่มีความแข็งสูงถึง 330-400 HB; HSS พร้อมการเคลือบไทเทเนียมไนไตรด์ (TiN) สามารถรองรับวัสดุได้ถึง 45 HRC; สำหรับวัสดุที่มีความแข็ง 65-70 HRC จำเป็นต้องใช้เครื่องมือซีเมนต์คาร์ไบด์ เซรามิก เซอร์เม็ท หรือคิวบิกโบรอนไนไตรด์ (CBN)

โดยทั่วไปการรวมอโลหะจะส่งผลเสียต่ออายุการใช้งานของเครื่องมือ ตัวอย่างเช่น Al2O3 (อลูมินา) ซึ่งเป็นเซรามิกบริสุทธิ์มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง

สุดท้าย ความเค้นตกค้างอาจทำให้เกิดปัญหาด้านเครื่องจักรได้ มักแนะนำให้ใช้การดำเนินการบรรเทาความเครียดหลังการตัดเฉือนหยาบ

3. ผลกระทบของเหล็กต่อ แม่พิมพ์ และแนวโน้มในอนาคต

ประสิทธิภาพ อายุการใช้งาน และต้นทุนของแม่พิมพ์ได้รับอิทธิพลโดยตรงจากการเลือกใช้เหล็ก ปัจจัยสำคัญ ได้แก่ :

องค์ประกอบและโครงสร้างทางเคมี: ปริมาณคาร์บอนและโลหะผสมเป็นตัวกำหนดความแข็ง ความเหนียว และความต้านทานต่อการสึกหรอ เหล็กกล้าอัลลอยด์สูงมีความทนทานต่อการสึกหรอแต่ตัดเฉือนได้ยาก ซึ่งต้องการความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและราคา ข้อบกพร่องที่พื้นผิวจากการตีหรือการหล่อเพิ่มความท้าทายในการตัดเฉือน

ความแข็งและความสามารถในการแปรรูป: ความแข็งสูงช่วยเพิ่มความต้านทานการสึกหรอแต่ทำให้ต้นทุนการตัดเฉือนเพิ่มขึ้น ต้องเลือกวัสดุเครื่องมือ (เช่น HSS คาร์ไบด์ CBN) โดยพิจารณาจากอายุการใช้งานของแม่พิมพ์ (เช่น มากกว่า 1 ล้านรอบต้องใช้เหล็ก HRC 48-65)

ข้อกำหนดด้านคุณภาพพื้นผิว: ความต้องการขัดเงาสูง (เช่น ผิวเคลือบกระจก) จำเป็นต้องใช้เหล็กที่มีซัลเฟอร์ต่ำและสะอาด เพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องที่เกิดจากการเจือของซัลไฟด์

การปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมพิเศษ: พลาสติกที่มีฤทธิ์กัดกร่อน (เช่น PVC) ต้องใช้สแตนเลส แม่พิมพ์ขนาดใหญ่มักใช้เหล็กชุบแข็งล่วงหน้าเพื่อลดความผิดเพี้ยนของการรักษาความร้อน

4. เฉือนแม่พิมพ์ แนวโน้มในอนาคตของ การตัด

การพัฒนาวัสดุประสิทธิภาพสูง: เหล็กกล้าแม่พิมพ์ใหม่ (เช่น เหล็กกล้าโลหะผง) ที่ผสมผสานความแข็ง ความเหนียว และความสามารถในการแปรรูปสูงเข้าด้วยกัน

การรักษาพื้นผิวขั้นสูง: การเคลือบ (เช่น TiN, DLC) เพื่อเพิ่มความต้านทานการสึกหรอและการกัดกร่อน ลดการพึ่งพาคุณสมบัติของวัสดุฐานที่รุนแรง

การเลือกวัสดุแบบดิจิทัลและอัจฉริยะ: ข้อมูลขนาดใหญ่และการจำลอง AI เพื่อจับคู่คุณสมบัติของเหล็กกับสภาพการทำงานของแม่พิมพ์อย่างแม่นยำ ปรับต้นทุนและอายุการใช้งานให้เหมาะสม

การผลิตที่ยั่งยืน: การส่งเสริมเหล็กกล้าแม่พิมพ์ที่ซ่อมแซมได้และโลหะผสมคาร์บอนต่ำเพื่อลดการใช้ทรัพยากร