模具的最新和最佳新材料
| 模具制造商一直堅持不懈地尋找用于制造模具的最新和最佳的材料，而材料供應商對提供更好的表面硬度、更高的強度、更佳的可焊性、更高的拋光性和更容易的可加工性的工具鋼和合金材料則一直充滿信心。模具制造商之所以始終對新材料充滿興趣，這是因為新材料可降低加工周期和減少對于模具制造商加工模具所用機床的磨損和損傷，從而幫助模具制造商降低零件成本。以下提供若干材料制造商對模具材料發展趨勢的闡述以及一些關于模具材料常見問題的回答。 1. 請你預測今年模具材料方面的主要進展是什么？這些進展是如何影響模具制造商、模具設計人員和模具加工工藝的？ 銅和黃銅銷售公司（Southfield，MI）全國產品經理John M. Perryman先生：我所看到的是在關于鋁合金模具材料的表面硬度和更高的強度方面正在獲得很大的進展。這使得鋁合金的淬透性具有更好的一致性，材料厚度達12英寸及以上。隨著機械性能的提高，這些合金仍然具有人們使用鋁合金材料時已經習慣的很高的導熱性能。再者，許多高強度鋁合金的耐蝕性能將大幅提高。對于這些鋁合金，模具制造商將看到加工時更高的進給量和速度并伴隨著更好的表面粗糙度，使得粗、精加工的成本更為節約。設計人員在使用鋁合金替代鋼件時將獲得更好的柔性，還使他們能確定類似于鋼制注塑模的流道和其它尺寸。 ThyssenKrupp特種鋼公司（Clinton Township，MI）有色金屬產品北美地區經理Bob Mang先生：多數汽車OEM供應商現在希望看到在生產加工中可使用能替代P20 的材料。這些進展將為模具制造商、模具設計人員和模具制造工藝提供更好的通用性。模具廠不能再只提供鋼制模具─他們必須要適應于其它材料和工藝。 Bohler-Uddeholm集團公司（Rolling Meadows, IL）塑料應用部門技術經理Ed Severson先生：正在發展中的趨勢之一來自最終用戶不斷提高的要求，這些要求包括：模具能出色地通過初始零件加工的批準，并可長時間無問題運轉。這已經迫使模具制造商堅決要求模具材料在拋光性能、韌性和可焊性方面必須不斷改進。 Performance合金公司/Performance模具產品公司（Germantown，WI）總裁/副總裁Cliff Moberg先生：由于對工作場所安全性以及公司可靠性的重視不斷提高，因此有關安全夾持、加工和處理鈹銅合金等問題重新受到強調，公司需要全面考慮地使用或者不再把鈹銅合金作為一種模具結構材料。環境必須要受到保護，至少要遵循和堅持OSHA/NIOSH的安全性規定。我們不斷地擴大不含鈹的銅合金產品的供應，成功地替代鈹銅合金產品，這有助于用戶徹底避免鈹元素帶來的問題。 國際模具鋼公司（Florence，KY）Paul Britton先生：我們有一種新的模具鋼，它能被熱處理到HRC 62/64并且比H-13、S-7模具材料耐用。我們的一些客戶開始把這種材料用于塑料和橡膠模具。 Brush Wellman有限公司（Cleveland，OH）塑料/加工部門的應用工程和市場總監Doug Veitch先生：模具材料的進展之一緣于一些模具制造商不得不優先選用不含鈹元素的材料。我們的模具用銅合金在響應那種優先性的同時仍然提供極佳的可加工性，它能縮短模具加工時間。我們已經找到了在高速機床上能獲得接近鋁合金的加工速度和進給量的銅合金。 模具制造行業最近關注的問題是原材料的持續漲價，導致塑性樹脂的價格變得更高。模具界需要大量地降低成本，而為數不多的一些方法之一是使用能縮短加工周期的模具材料。模具材料起初可能確實相對昂貴，但是由于其更高的生產率，投資回收期通常不到六個月。 以大型平板形式提供模具合金是制造商對于使用高強度、高傳導性銅合金的大型模具應用所需大型盤類零件的一種響應。這使得加工周期和所有型芯、型腔應用時直壁比率得以縮減。你現在能從整塊金屬料上加工模具，與其相反的是要使用一組鑲嵌件。這為模具加工提供更好的完整性，減少模具維護并簡化模具設計。 2．模具制造商關于模具材料最常見的問題是什么？你的答案是什么？模具制造商關于今日的模具材料所面臨的常見挑戰是什么？ 銅和黃銅銷售公司Perryman先生：如今由注塑模具制造商提出的最常見問題是關于有色金屬模具材料承受耐磨樹脂引起的磨損的能力、分型線上的支撐能力、模具材料的導熱性和模具承受模具工不正確使用的能力。吹塑模具制造商很關心在使用鋁合金時，流道內由金屬各向異性引起的晶粒間的腐蝕。 然而，非常耐磨的樹脂會擦傷和損傷許多鋁合金、銅合金的表面，對于今日廣泛使用的很多常見樹脂，這不是一個問題。這些樹脂中的很多種非常適用于有色合金型腔，不會損壞表面，即使在百萬次的模具注塑加工之后。很多模具工認為必須對鋁合金模具施加極高的夾緊力以防止模具內的噴濺。高強度鋁合金和銅合金能輕易地承受保持模具閉合所需的夾緊力。此外，你能設計有色合金模具并有許多途徑保護分型線，如在A和B板上使用鋼制鑲嵌件。鋁合金和銅合金的導熱性大約比鋼件高兩到十倍，所以它們把樹脂上的熱量傳遞到流道要比鋼件快得多，降低了加工周期。 腐蝕問題要比多數模具制造商的認識復雜得多，它涉及幾種不同類型的問題。晶粒間腐蝕通常由較差的水冷工況或添加到水中的化學物所引起。這種腐蝕多數能夠被控制并通過材料加工時的控制轉變成非破壞性的點蝕。這還防止模具內的裂紋或應力腐蝕裂紋的擴散。這些裂紋可由以下三個必須列出的因素進行模擬：應力、腐蝕工況和材料的敏感性。通過消除材料的敏感性，你能把問題最小化。電腐蝕能夠在某種程度上以類似的方式被控制，也可通過鍍層或一些其它手段來分離金屬的擴散。 ThyssenKrupp公司的Mang先生: 如何才能削減模具成本？你可以不去通過控制每磅材料的價格來消減成本，而是通過注重導熱性、加工和其它與模具相關的成本項目來達到目的。模具加工的挑戰包括鋼件和鋁合金的價格上漲和如何把這些成本轉嫁到客戶身上。公司自身必須與其競爭對手在模具材料的切削性能上區分開來。 Performance合金公司/Performance模具產品公司的Moberg先生：價格和供應方面的穩定性是關鍵。考慮到過去四年的經濟形勢，工廠和倉庫的供貨一直是勉強夠用。許多工廠還未對近來市場的快速增長做好準備。原材料價格、美元貶值和產品及產能的海外需求也對美國市場有一定的影響，而且這些因素有共同的影響力。將這些和業務上的增長相結合，才能找到解困的良方。當你得到加工任務時，挑戰轉變為需要提供足夠的原材料，而且要在規定時間內完成采購，直到你找到需要的材料。 國際模具鋼公司的Britton先生：一般碰到客戶的問題是：要多少錢？我什么時候能拿到產品？除了這些，真正問及模具鋼的問題并不多。這真是一種羞恥，因為就P20來說，所有的材料各不相同。這些不同會很大地提高或降低模具制造商的模具加工成本。那是當今模具制造行業面臨的最大問題之一。另外一個是海外競爭。可是，如果我們了解我們正在使用的材料，那么面對海外競爭時，我們將具有優勢。 Brush Wellman公司的Veitch先生：碰到過一些有關鍍層和我們的材料是否能被鍍層的問題。是的，它可以。我們提供了用于提高耐磨性的各種表面處理方法的清單。其它問題包括： ◆ 銅合金確實能提供更為一致的模具溫度嗎？是的，除了更快的散熱，和P20或H13相比，它們還能提供更一致的模具溫度。紅外成像技術是一種查看冷卻一致性的途徑。它讓一系列的快照來實時捕捉出模時的熱成像。來自那些快照上的熱量數據，加上專家的解讀，能推薦并討論如何改變模具設計才能生成零件更一致的熱成像。. ◆ 銅鈹合金（CuBe）加工時安全嗎？是的，如果模具制造商想確信他們的供應商正致力于維護健康和安全的工作現場，他們將獲取保證安全性的必要資料和程序。 ◆ 鑲嵌銅合金來優化模具性能的最佳場合在哪里？通過和有豐富經驗的供應商合作，模具制造商將有權使用能推薦鑲嵌物的大小和位置以獲得最佳性能和成本的技術團隊。 盡管實際上那是一個充滿挑戰的市場，模具材料制造商和供應商能應付自如地滿足模具制造商對于高質量材料的需求，使其供應的材料具有更好的韌性、可焊性和更高層次的拋光性能，實現更短的加工周期、較少的模具維護和更高質量的模具。 |