УралТехноСтрой
E-mail: 007@utse.ru

Выбор стали для изготовления форм в промышленности переработки пластмасс

Брындин Игорь Викторович,
канд.техн.наук, Генеральный директор ЗАО «Уддехольм Тулинг СНГ», Санкт-Петербург

Стоимость инструментальной стали для изготовления формы, обычно составляет 5-10% стоимости готовой формы (и еще меньшую долю в общих издержках производства).

Изготовитель формы должен также учитывать стоимость содержания и ухода за формой (переполировка, замена изношенных или сломанных деталей и т.д.). Следовательно, инструментальщик должен решить проблему максимального увеличения срока службы формы, тем самым обеспечить надежное производство и снижение стоимости единицы готовой продукции.

Одним из главных условий достижения этого, является правильный выбор стали. Сделать этот выбор не всегда просто. В большинстве случаев это компромисс между желаниями изготовителя и заказчика.

Инструментальщик заинтересован в хорошей обрабатываемости и полируемости стали, благоприятных свойствах при термической обработке. Изготовитель пластмассовых изделий нуждается в надежной форме, обладающей достаточной для его целей износо- и корозионностойкостью и требующей минимального ремонта и обслуживания. В конечном итоге, все решает цена формы. Однако заказчик должен понимать, что чудес не бывает, и стоимость качественной формы выше, но выше не в разы, а на проценты, а срок службы выше не на проценты, а в разы.

При выборе материала для рабочих деталей формы надо учитывать несколько важных вопросов, перечисленных ниже.

1. Какой тип пластмассы будет использован для производства готовой продукции:
- если материал обладает выраженными коррозионными свойствами, например, ПВХ, то необходимо использовать нержавеющую сталь или производить дополнительное хромирование поверхности деталей; цена нержавеющей стали ниже, чем стоимость одной переполировки или замены детали из углеродистой стали;
- если материал абразивный (армированный, наполненный), то необходимо использовать легированные стали, с достаточным содержанием углерода и карбидообразующих элементов, для образования твердых комплексных карбидов.

2. Каков предполагаемый объем производства пластмассовых изделий: малый; средний; большой.
Для малых серий (до 100 000) производства пластмассовых изделий можно использовать отожженные стали или дюраль с твердостью порядка 160-250 НВ.
Для средних серий (100 000 - 1 000 000) производства изделий, следует использовать предварительно закаленные инструментальные стали с твердостью порядка 30-45 HRC; это позволяет снизить стоимость и срок изготовления формы за счет отсутствия термообработки и последующей механической обработки по устранению закалочных деформаций и обезуглероженного слоя.
Для больших серий (свыше 1 000 000 изделий) надо использовать инструментальные стали с последующей закалкой и отпуском до твердости 48-65 HRC.

3. Какова технология применяемой поверхностной отделки: полировка зеркальная ими оптическая, текстурирование.
Полировка - это высококвалифицированный ручной труд, и поэтому её цена порой составляет до 30% от общей стоимости формы. Если требуется качественная полировка, то необходимо использовать стали с однородной структурой, с низким содержанием серы и низким содержанием неметаллических включений, т.е. это стали, прошедшие или ЭШП, или вакуумную дегазацию (или и то, и другое).

Текстурирование поверхности создается фотографическим травлением, поскольку нержавеющие стали тяжело поддаются травлению; лучше использовать среднелегированные стали с низким содержанием серы.

Кроме перечисленных вопросов, конструктор и технолог, выбирающие сталь, должны учитывать такие особенности, как обрабатываемость и стабильность в процессе закалки и т.д.

Стоимость механической обработки составляет примерно 35% в общей структуре цены и использование материалов с однородной структурой и повышенным содержанием серы позволяет уменьшить продолжительность изготовления, расход инструмента и тем самым снизить себестоимость.

Российскими изготовителя форм наиболее часто используются стали 45, 40Х, 4Х5МФС, 40X13, ХВГ, У10. В таблице приведены стали шведской компании Uddeholm Tooling AB, которые используются зарубежными фирмами дня изготовления форм. Эти стали поставляются на российский рынок через дочернее предприятие-ЗАО «Уддехольм Тулинг СНГ». Их можно разбить на три группы:
- стали для формообразующих деталей (характеризуются высокой чистотой и однородностью); состояние поставки: отжиг для последующей закалки; закалка + высокий отпуск;
- стали для плит; имеют повышенное содержание серы для облегчения механической обработки (например, сверления множества отверстий);
- цветные сплавы; эти сплавы (дюраль и бериллиевые бронзы) имеют высокий коэффициент теплопроводности, что снижает продолжительность циклов и позволяет упростить систему охлаждения, а также обладают хорошей коррозионностойкостью; могут быть использованы как для формообразующих деталей, так и для деталей систем охлаждения.

UDDEHOLM
ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ ДЛЯ ФОРМ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ ПЕРЕРАБОТКИ ПЛАСТМАСС

Марка стали

Немецкий аналог

Российский
аналог

Твердость при
поставке, НВ

Химический состав, %

С

Si

Мn

Сr

Мо

Ni

V

Другие

Стали для формообразующих деталей

IMPAX SUPREME

1.2738

 


310*

0,37

0,3

1,4

2,0

0,2

1,0

 


<0,01S

IMPAX HiHard

1.2738

 


40 HRC*

0,37

0,3

1,4

2,0

0,2

1,0

 


 


NIMAX

 


 


40 HRC*

0,1

0,3

2,5

3,0

0,3

 


 


0,007S

UNIMAX

 


 


185

0,5

0,2

0,5

5,0

2,3

 


0,5

 


STAVAX ESR

(1.2083)

(40Х13+ЭШП)

215

0,38

0,9

0,5

13,6

 


 


0,3

 


STAVAX SUPREME

 


 


450

0,24

0,3

0,5

13,3

0,35

1,4

0,35

0,12N

POLMAX

(1.2083)

(40Х13+ЭШП +доп. очистка)

200

0,38

0,9

0,5

13,6

 


 


0,3

 


ORVAR SUPREME

1.2344

(4Х5МФ1С +ЭШП)

180

0,39

1,0

0,4

5,2

1,4

 


0,9

 


ELMAX**

 


 


240

1,7

0,8

0,3

18,0

1,0

 


3,0

 


GRANE

(1.2721)

(5XH3M)

230

0,55

0,3

0,5

1,0

0,3

3,0

 


 


CORRAX

 


 


330

0,03

0,3

0,3

12,0

1,4

9,2

 


1.6А1

Стали для плит

RAMAX 2

 


 


350*

0,12

0,2

1,3

13,4

0,5

1,6

0,2

0,1N; 0,1S

HOLDAX

1.2312

 


310*

0,4

0,4

1,5

1,9

0,2

 


 


<0,07S

Цветные стали

ALUMEK<160

 


дюраль

160

 


 


 


 


 


6,0 Zn

2,0 Сu

89.7 Al

ALUMEK>160

 


160

 


 


 


 


 


6,0 Zn

2,0 Сu

89.7 Al

MOLDMAX HH

 


бериллевая бронза

40 HRC

 


 


 


 


 


2.5Ni+Co

 


1.9Be; 97,8Cu

MOLDMAX XL

 


30 HRC

 


 


 


 


 


9,0

 


6Sn; 85 Cu

PROTHERM

 


190

 


 


 


 


 


1,8

 


0,4Be; 97,8Cu

Нержавеющая
фольга для
термообработки

 


 


620х0,05 мм
рулон 10 метров

0.05

 


 


17,0

 


10,0

 


0,6 Ti

* предварительно закаленная и отпущенная порошковая сталь
** порошковая сталь
(....) соответствие лишь приблизительное

Здесь Вы можете получить подробные технические рекомендации по выбору товара