Formstähle lassen sich in Kaltarbeits-, Warmarbeits- und Kunststoffformstähle unterteilen . Kunststoffformstähle machen über 50 % des gesamten Formstahlverbrauchs aus und werden zur Herstellung von Kunststoffformen mit unterschiedlichsten Anforderungen eingesetzt. Daher haben viele Länder eigene Normen für Kunststoffformstähle entwickelt. Gängige Normen sind beispielsweise AISI P20-P39 (niedriggekohlter, hochlegierter Kunststoffformstahl), die deutschen DIN 1.2738 und 1.2311 sowie der japanische NAK301. Diese Kunststoffformstähle lassen sich weiter unterteilen in Baustahl, Einsatzstähle, vorgehärtete Stähle, aushärtbare Stähle, korrosionsbeständige Stähle, leicht zerspanbare Stähle, durchgehärtete Stähle, Maraging-Stähle und hochglanzpolierte Stähle.
Formstahl aus Kohlenstoffkunststoff
Kohlenstoffhaltiger Werkzeugstahl für Kunststoffformen zeichnet sich durch gute Verarbeitbarkeit, niedrigen Preis und breite Rohstoffverfügbarkeit aus. Er findet breite Anwendung bei kleinen Formen mit einfacher Geometrie oder solchen mit geringer Präzision und kurzer Lebensdauer, wie beispielsweise C1045 und C1050. Diese Stähle weisen einen niedrigen Schwefel- und Phosphorgehalt, hohe Reinheit, geringe Schwankungsbreite des Kohlenstoffgehalts und stabile mechanische Eigenschaften auf. Für duroplastische Kunststoffformen mit hohen Härteanforderungen und geringen Abmessungen werden üblicherweise hochkohlenstoffhaltige Werkzeugstähle mit einem Wolframcarbidgehalt (WC) von 0.7 % bis 1.3 % verwendet.
Aufkohlter Kunststoffformstahl
Einige Kunststoffformhohlräume mit komplexen Formen verwenden das Kaltfließverfahren, das den Schneidprozess des Formhohlraums eliminiert und zur Massenproduktion der Form verwendet werden kann. Die Formverarbeitung nach dem Aufkohlen, Abschrecken, Tempern bei niedriger Temperatur mit hoher Härte, der hohen Verschleißfestigkeit der Oberfläche und der guten Zähigkeit der Kernorganisation kann eine Vielzahl von Anforderungen an eine Oberfläche mit hoher Verschleißfestigkeit und eine gute Zähigkeit des Kerns der Form stellen.
Aufgekohlter Kunststoffformstahl hat einen sehr niedrigen Kohlenstoffgehalt, im Allgemeinen 0.1% bis 0.2%, seine plastische Verformungsbeständigkeit ist sehr gering, die Glühhärte beim Erweichen beträgt weniger als 160HWW, der komplexe Hohlraum weniger als 130HBW. Typisches Material ist Schwedens 8416, die Vereinigten Staaten von Amerika P2 und P4, China 12CrNi3A und 12Cr2Ni4A, 20Cr2Ni4A usw., die zur Herstellung komplexer Formen und hochbelastbarer Kunststoffformformen verwendet werden können.
Vorgehärteter Kunststoffformstahl
Vorgehärteter Kunststoffformstahl ist eine Art kohlenstoffarmer niedriglegierter Stahl mit breiten Anwendungsmöglichkeiten, bei dem Stahlblöcke nach der Wärmebehandlung im Voraus in die Form geschmiedet werden, wenn die Härte von 23 bis 48 (HRC) verwendet wird, um aufgrund der Wärmebehandlung Verformungen und Rissprobleme zu vermeiden und ist zur Herstellung von großen und mittleren und hochpräzisen Kunststoffformen geeignet, um die Verformung beim Abschrecken der Wärmebehandlung wirksam zu vermeiden.
Um die Bearbeitungseigenschaften von vorgehärtetem Kunststoffstempelstahl zu verbessern, verbessert die Zugabe von freien Schneidelementen wie S, Ca, Pb und Sb die Schneideigenschaften von Stahl bei höherer Härte erheblich. Vorgehärtete freischneidende Kunststoffformstähle können nicht nur zur Herstellung von Spritzgussformen mit großer und mittlerer Präzision verwendet werden, sondern auch zur Herstellung von Präzisions- und komplexen Kaltarbeitsformen. Typische Stahlwerkstoffe sind P20, P21, 4240, 445 und ect.
Alterungshärtender Kunststoffformstahl
Obwohl der vorgehärtete Kunststoffformstahl das Problem der Formverformung während der Wärmebehandlung löst, erhöht seine hohe Härte die Schwierigkeit der Verarbeitung. Zu diesem Zeitpunkt wird der aushärtende Kunststoffformstahl entwickelt. Diese Art von Stahl hat einen niedrigen Kohlenstoffgehalt und durch Zugabe von Ni, Al, Ti, Cu, Mo und anderen Legierungselementen wird der Matrizenrohling nach fester Lösung unter geringer Härte verarbeitet. Nach dem Formen wird die Alterungsbehandlung durchgeführt. Da die Alterungstemperatur niedrig ist, ist die Verformung gering und regelmäßig. Alterungshärtender Kunststoffformstahl eignet sich zur Herstellung komplexer Formen, hochpräziser Superspiegel- und großer Kunststoffformen, insbesondere für thermoplastische Produkte.
Die alternden härtenden Kunststoffformstähle umfassen martensitische alternde härtende Stähle und ausscheidungshärtende Stähle. Typisches Material wie AISI 18 Ni (200), 18 Ni (250), 18 Ni (300), 18 Ni (350), Chinas PMS (LNi3Mn2CuAlMo), 06Ni (06Ni6CrMoVtial), 25CrNi3MoAl, Sm2 (20CrNi3AlMnMo) usw.
Korrosionsbeständiger Kunststoffformstahl
Einige Kunststoffprodukte wie PVC, Fluorkunststoff, flammhemmender Kunststoff usw. im Verarbeitungsprozess können die Form angreifen. Derzeit können wir martensitischen Edelstahl und ausscheidungshärtenden Edelstahl verwenden. Geringe Anforderungen an Kunststoffprodukte können auf der Oberfläche der Formschutzschicht verchromt werden. In den meisten Fällen muss jedoch korrosionsbeständiger Stahl verwendet werden, üblicherweise korrosionsbeständiger Kunststoffstempel: 420, 420 SS, 420J1, 420J2, 440C usw. Diese Art von Stahl eignet sich für Herstellungsanforderungen von hoher Verschleißfestigkeit, hoher Präzision und Korrosionsbeständigkeit von Kunststoffformen und kann die Lebensdauer der Form erheblich verlängern.
Magnetische Kunststoffprodukte führen zur Entwicklung von nichtmagnetischem Kunststoffdüsenstahl. Austenitischer Gesenkstahl kann durch Alterungshärtungsbehandlung die Anforderungen an Härte, Festigkeit und geringe magnetische Permeabilität erfüllen, wie z. B. Nak301 und Hitachi HPM75 usw. In Anbetracht der komplexen Struktur und Form der Kunststoffform, viele Sorten, geringe Oberflächenrauheit, Herstellungsschwierigkeiten. Daher sollte Stahl bei der Auswahl der Kunststoffform die Arbeitsbedingungen, das Versagen, die Leistung und andere Aspekte umfassend berücksichtigen, um die Lebensdauer und die Herstellungskosten der Kunststoffform zu verbessern.
