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成为模具材料选择的大师

2018-12-20 00:00420

模具制造商在为各种终端市场提供模具设计、制造和维修服务的同时,一直在不断寻找能够改进模具制造的方法,而事实证明:模具材料的正确选择能够产生极其重要的影响。为不同的加工任务选择正确的材料,不仅能够节约时间和成本,更能够使您在竞争中保持优势。因此,当涉及对模具材料进行选择时,一些方面的工作是非常重要的,如追踪模具制造和维护成本,考虑耐磨损性、热导率、零件几何形状、生产周期、冷却周期和零件稳定性等,这还仅仅是其中几方面而已。

位于美国威斯康星州Germantown的MGS Mfg.集团,模具的制造者和设计者都是材料方面的专家。市场部经理John Berg解释说:“我们在耐磨性和热导率方面的选择属于商业机密。我们特别注意评估零件的几何形状,以尽可能达成最佳的制造。我们期望通过材料的选择来影响生产周期、冷却周期和零件稳定性。模具材料的选择效果与冷却水流道的选择效果同样惊人。”

通过不断研究,你会知道何时应当选用
新的模具材料,以及如何找到正确的材料

David Hirt是Ventra Plastics公司的一位模具工程师。他非常了解汽车外部照明灯产品所采用各种材料的优缺点(P20透镜等级、15-5 PH不锈钢和H-13),这些优缺点决定了各种材料应当在何时以及何处使用。“P20级透镜材料成本最低,但在A级表面上焊接时需要进行配色,并且是三种材料当中最柔软的一种,非常容易生锈。15-5 PH不锈钢焊接起来相当容易,不需要配色,不会生锈,抛光效果最好,但是成本高,热传导率最低。H-13在成本方面较为适中,表面硬度最高,有助于防划伤,而且在这三种材料中具有最好的热传导性能,但是也是三种材料中最难加工的材料,在A级表面上焊接时必须配色。”Hirt对这三种材料进行了分析。

据运营经理Andy Baker说,P-20、420SS和S7是他所在的Byrne Tool公司最常选用的型腔材料。随着Byrne公司的成长以及客户更快地完成加工任务的要求,他们已经开始尝试其他材料,如预硬化420不锈钢;他们也在寻找更新的备选材料,如一种被称为TOOLOX 44(预硬化至44RC硬度的)钢材。“我们一直在寻找能够节省时间和成本的方法,采用预硬钢则可以达到这一要求。但目前我们还没有能够完成这样的转换,原因是我们在试制新产品时遇到了困难,其结果是我们有可能需要更换新的材料。”Baker强调说。

而在General Electric Appliances and Lighting公司,模具工程师Tom Lynn解释说,多年来他一直采用淬硬钢来制造所有模具,大多数情况是根据塑料材料选则S7/H13钢或不锈钢。“我们许多生产任务要持续3~5年,在对模具制造和维护成本进行追踪后,我们决定改用高硬度的P20钢。”

据Lynn介绍,这些模具要求使用不锈钢的原因在于塑料原材料(大多数为RPVC)已经切换到预硬化不锈钢材料,这种转换显著节省了模具的制造成本。“完全硬化模具需要进行难度较大的机加工、热处理和表面加工。硬化钢材在机加工时耗时更长,热处理也需要不少时间和额外的成本。而采用预硬化钢材制造的模具可以更快速的制造完成,从使成本降低。对于大多数零件而言,高硬度P20钢材比S7或H13的价格略低。”Lynn这样说。

这家公司最新的举措是将高硬度P20钢更换为标准P20钢,这样可以节省更多的成本。“高硬度P20钢与P20钢的硬度差别不大,而标准P20钢比高硬度P20钢更容易买到。”Lynn强调说。

大型汽车OEM供应商GE Appliances and Lighting公司,在经过研究和审查后,决定将P20钢更换为QC等级的铝材。这种改变取决于一个特定模具制造零件的年度预期使用量。Lynn解释说:“铝材可能并不是所有情况的最佳选择,但当铝材适用时,就能够实现巨大的节约。这种节约在成本上并不显著,其体现在而模具的生产周期、效率和设计的自由度上。我们用铝材生产的第一批模具中,有的经过了10万次以上的生产周期后,仍然使用得非常好。我们希望这些模具能够使用最长5年,每年生产7~8万个零件。”

以上这些简单的实例证明了多进行研究的重要性,这样你就能够了解应当何时考虑新的模具材料选择,以及如何为客户找到最正确的材料。

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