فولاد قالب پلاستیک برای ساخت قالب وسایل پلاستیکی یکی از پر مصرف ترین فولاد ها می باشد . قطعات خودرو، تلفن همراه، عینک و شاسی کامپیوتر همگی با قالب تولید می شوند. با این حال، مواد مورد نیاز برای ساخت این قالب ها اغلب به ویژگی های منحصر به فرد و سخت نیاز دارند. به همین دلیل است که انتخاب نوع فولاد مناسب برای قالب های خاص بسیار مهم است.
معرفی فولاد قالب پلاستیک
در ساخت قالب پلاستیکی انتخاب نوع و عناصر آلیاژی فولاد نقش تاثیر گذاری در عمر، عملکرد و هزینه قالب دارد.
هزینه و قیمت تولید قالب پلاستیکی به صورت غیر مستقیم وابسته به فولاد است که در صورت عدم انتخاب فولاد آلیاژی مناسب، هزینه های اضافی را به قالب تحمیل می کند.
خصوصیات قطعه که برای ساخت قالب پلاستیکی و انتخاب فولاد آلیاژی مربوطه مؤثر است عبارتند از:
- صافی سطح
- ماشینکاری
- ضد سایش بودن
- دقت ابعادی
- تیراژ تولیدی
انواع فولاد قالب پلاستیک
نحوه تولید فولاد قالب پلاستیک به صورت سختکاری می باشد. فولادهای قالب پلاستیک ، متناسب با نوع عملیات حرارتی و چقرمگی که دارند به چهار دسته تقسیم می شوند :
- فولادهای پیش سخت شده
- فولاد های آنیل شده
- فولادهای پیر سخت شونده
- فولادهای پیش سخت شده
یکی دیگر از مشخصات فولاد قالب پلاستیک این است که این فولاد ها به صورت سخت کاری شده و باز پخت شده به بازار ارائه می شوند و می توان نقش قالب مورد نظر را روی آنها به صورت مستقیم اجرا و بهره برداری کرد. همچنین از جمله معایب آنها میتوان به سختی آن اشاره کرد زیرا سختی این گونه فولاد ها به تدریج از عمق کم می شود. در نتیجه اکثر قالب هایی که از این طریق ساخته می شوند دارای سختی یکسانی نیستند.
خواص فولاد قالب پلاستیک
فولاد های قالب پلاستیک بدلیل مقاومت بسیار خوب در برابر حرارت ، پولیش کاری خوب ، مقاومت در برابر ضربه بالا و ویژگی های سایش خوب معروف هستند. در هنگام خرید فولاد قالب پلاستیک توجه داشته باشید که از مشخصات فولاد قالب پلاستیک خوب میتوان به صافی سطح ، میزان خورنده بودن ، زمان ساخت و عمر فولاد، نوع فولاد استفاده شده در آن ، قابل ماشینکاری بودن آن و همینطور عدم وجود درز و ترک در آن اشاره کرد. در نتیجه حتما هنگام خرید این موارد را مدنظر داشته باشید.
فولاد قالب پلاستیک گرید های مختلفی دارد و این تفاوت گرید ها باعث می شود تا هرکدام از اینها قابلیت پولیشکاری یا ماشینکاری بهتری را ارائه دهند. همچنین برخی از آنها مقاومت به خوردگی بهتری از خود نشان داده اند که باعث شده است ساخت آنها به ویژه برای تولید پلاستیک های تهاجمی شیمیایی مناسب باشد. اکثر فولاد های قالب پلاستیک از فولاد های از پیش سخت شده تهیه می شوند.
فولاد P20 چیست؟
فولادی قالب پلاستیک است که با توجه به ۰٫۴ درصد کربنی که در داخل این فولاد موجود است، نمی‌بایست انتظار داشت که آلیاژ p20 از نوع فولاد سخت شونده در روغن باشد، پدیده کوئنچ کردن نیز بعد از رسیدن به دمای ۸۳۰ درجه سلسیوس انجام می‌شود. P20 به علت چکش‌خوار بودن دارای کاربرد های زیادی نیز می‌باشد: در دمای ۷۸۰ درجه به حالت خمیری می رسد و به واسطه خنک کاری توسط هوا می‌تواند در دما های پایین نیز نرم باشد.
به انجام رساندن این پدیده ممکن است، برای مثال، در دمای خیلی پایین مثل ۱۰۰ درجه سلسیوس بخش میانی را تا ۵۱ راکول c نیز سخت کند، مهمتر از این، در دمای حدود ۴۸۰ درجه و با خنک کاری توسط هوا، قبل از انجام ماشین کاری نهایی روی قطعه، سطح تنش در ماده به دلیل ساختار آن کاهش می‌یابد. تمامی شرایط دمایی چه بالا و چه پایین با توجه به منابع اطلاعاتی زیادی که موجود است، کاملا معین و قابل کنترل بوده و می‌تواند اجازه سنگ‌زنی با سرعت بالا را داشته باشد همچنین توانایی آزاد سازی تنش را قبل از اتمام برش های نهایی از خود نشان می‌دهد.
زمانی که مقدار سختی ثبت شده برای فولاد پایه ۵۰ HRC می‌باشد، p20 می‌تواند مقداری بیش از ۵۰ HRC سخت شود، حتی اگر مقدار سختی بیشتر و مقاومت شیمیایی بالاتر از این آلیاژ انتظار رود میتوان با نیتریده کردن آن سختی را تا ۶۰ HRC افزایش داد. میتوان سختکاری عمقی نزدیک به نیم میلیمتر در قطعه ایجاد کرد. استفاده از روکش کروم را نیز میتوان به عنوان روشی دیگر دانست، البته به منظور جلوگیری از ترد شدن به واسطه هیدروژن دمای متوسط مشخصی پیشنهاد شده است.
استفاده از p20 در عملیات حرارتی دو مزیت عمده را دارا می‌باشد، اول اینکه افرادی که عملیات حرارتی را انجام می‌دهند با ساختار ماده کاملا آشنا می‌باشند و راه های زیادی برای رسیدن به یک فرم خاص پیشنهاد شده است. دومین دلیل نیز این می باشد که به راحتی میتوان p20 را قبل از انجام سختی سازی ماده و یا در حین عملیات حرارتی ماشین کاری کرد، در نتیجه ماده برای انجام ماشین کاری نهایی در صورت نیاز نیز آماده خواهد بود.
همانند اکثر کاربرد های ابزار های فولادی، انتخاب مواد بر اساس مقایسه و معاوضه خواسته های مختلف انجام می‌شود. برای مثال آلیاژهای از فولاد که دارای سولفور می‌باشند، خاصیت ماشینکاری خوبی از خود نشان می‌دهند، اما به سختی میتوان سطح آنها را صیقل داد. در آلیاژهای تقویت شده p20 به منظور به دست آوردن خاصیت قابل قبول صیقل دهی دارای مقداری نیکل می‌باشند.
خاصیت صیقل دهی خوب از جمله خواص مهم و قابل قبول p20 می‌باشد، اما برای سطوحی که نیاز به پرداخت با تلرانس خیلی کمی دارند، نوعی از آلیاژ اصلاح شده p20 وجود دارد که در کاربردهای خاص مانند قالب های لنز می‌تواند مورد استفاده قرار بگیرد.در پرداخت سطوح به یک سختی یکنواختی در طی سطح ماده نیاز است تا از بروز مشکلاتی مانند گودی، ناصافی و جلوگیری شود. پرداخت به واسطه اسید زمانی که اسید شروع به از بین بردن دانه‌های فلز در مرز فلز می‌کند نیز می‌تواند مشکلات مربوط به ترکیبات فلز را ایجاد می‌کند. در سطح فولاد هایی که دارای ترکیبی نامتقارن می‌باشند با قرار گرفتن در معرض اسید و پرداخت به وسیله آن حفره هایی ایجاد می‌شوند.
عوامل مختلف موجود در یک آلیاژ برای تحکیم ساختاری فلز اهمیت زیادی دارند، اما روش و چگونگی قالب‌گیری نیز دارای اهمیت زیادی می باشد. روش‌های تولید پیشرفته مانند ذوب مجدد در خلاء و متالوژی پودری می‌توانند ساختاری بسیار پیوسته از فولاد را ارائه دهند، اما طبیعی است که هزینه این روش‌ها نیز بیشتر خواهد بود.
انواع فولاد قالب سازی
فولاد 1.2311 (M201)، فولاد 1.2738 (M238) ، فولاد 2312 و فولاد 2083 از انواع فولادهایی می باشند که برای قالب سازی استفاده می شوند. کاربرد فولاد های 1.2312 و 1.2083 در متن زیر به طور کامل شرح داده شده است.
کاربرد های فولاد 2312
قالب های پلاستیک با سایز متوسط و بزرگ
ابزار جهت فرایند پلاستیک مصنوعی
قالب های پلاستیک ضربه ای
دمای فورجینگ ( Forging) :1050-850
درجه آنیلینگ ( Annealing) : 740-720
دمای سختی پذیری( Hardening) : 880-860 ، ۸۶۰-۸۴۰
محیط خنک کردن (Quench) : روغن – هوا
دمای برگشت ( Tempering) : 650-600
* دماها برحسب سانتی گراد می باشد.
کاربرد های فولاد 1.2083
قالب پلاستیک برای شرایط شیمیایی و سایش
دمای فرجینگ ( Forging) :1050-850
درجه آنیلینگ ( Annealing) : 780-730
دمای سختی پذیری( Hardening) :1000 – 1050
محیط خنک کردن (Quench) : روغن
دمای برگشت ( Tempering) : 100 – 200
*دماها برحسب سانتی گراد می باشد.
