Руководство по сталям для литьевых форм: сравнение марок P20, H13 и S136

Самым важным элементом в процессе литья пластмасс под давлением является не пластмассовая смола и даже не литьевая машина, а сама форма. Изготовление пресс-форм требует значительных первоначальных капиталовложений, и выбор марки стали для пресс-форм напрямую определяет срок службы пресс-формы, качество изготавливаемых пластмассовых деталей и общую рентабельность инвестиций (ROI).

Если выбрать слишком мягкую сталь, форма износится ещё до завершения производства. Если же выбрать неоправданно твёрдую сталь, вам придётся переплатить за инструмент и увеличить сроки изготовления.

В этом подробном руководстве мы сравним три наиболее распространенных в отрасли марки стали для литьевых форм — P20, H13 и S136 — и поможем вам выбрать наиболее экономически выгодное решение для вашего следующего производственного проекта.

Почему так важен выбор стали для пресс-форм

Сталь, из которой изготавливаются полость и сердечник вашей формы для литья под давлением, влияет на ряд важнейших аспектов производства:

1. Срок службы (долговечность): Более твердые стали способны выдерживать миллионы циклов литья под давлением без потери точности размеров.
2. Качество деталей и качество поверхности: Некоторые марки стали можно отполировать до зеркального блеска, что имеет решающее значение для оптических деталей или потребительских товаров с высоким уровнем глянца.
3. Время цикла: Высококачественные стали с грамотно спроектированными каналами охлаждения быстрее отводят тепло, сокращая время, необходимое для охлаждения и выталкивания пластиковой детали.
4. Устойчивость к коррозии и износу: Абразивные пластмассы (например, нейлон, армированный стекловолокном) или коррозионно-активные пластмассы (например, ПВХ) быстро разрушают стандартную сталь, в связи с чем требуются специальные марки стали.

«Большая тройка»: P20, H13 и S136

1. Сталь P20: «рабочая лошадка» промышленности

P20 — это предварительно закаленная низколегированная инструментальная сталь. Это наиболее широко используемый материал для изготовления универсальных форм для литья под давлением.

• Твёрдость: Как правило, поставляется в предварительно закалённом состоянии с твёрдостью 28–32 HRC (по шкале Роквелла).
• Преимущества: Благодаря своей относительной мягкости материал P20 легко и быстро поддается механической обработке. Он не требует термообработки после обработки, что позволяет снизить затраты на инструмент и сократить сроки изготовления.
• Наилучшее применение: производство средних партий (до 300 000–500 000 отливок). Идеально подходит для стандартных неабразивных пластиков, таких как АБС, ПП, ПК и ПЭ.

2. Сталь H13: лидер по объёмам производства

H13 — это универсальная хромомолибденовая инструментальная сталь для горячей обработки. Она разработана для того, чтобы выдерживать экстремальную термическую усталость и механические нагрузки.

• Твёрдость: Материал подвергается механической обработке в мягком состоянии, а затем проходит вакуумную термообработку для достижения твёрдости 48–52 HRC.
• Преимущества: Исключительная износостойкость и прочность. Не деформируется под высоким давлением впрыска и способна обеспечить надежную работу в течение более 1 миллиона циклов (форма класса 101 по классификации SPI).
• Идеально подходит для: массового производства с большими объёмами. Это оптимальный выбор для формования абразивных материалов, таких как пластики, армированные стекловолокном (например, PA66+GF30).

3. Сталь S136: эталон блеска и чистоты

S136 — это мартенситная нержавеющая инструментальная сталь премиум-класса. Она славится своей исключительной чистотой и устойчивостью к ржавчине.

• Твёрдость: Как правило, проходит термообработку до 48–52 HRC.
• Преимущества: Благодаря своей коррозионной стойкости охлаждающие каналы не подвергаются коррозии с течением времени, что обеспечивает стабильную эффективность охлаждения. Что ещё более важно, материал S136 обладает чрезвычайно однородной микроструктурой, что позволяет придать ему безупречную зеркальную поверхность оптического качества (SPI A-1 или A-2).
• Наилучшее применение: оптические компоненты (линзы, световоды), медицинское оборудование, прозрачные пластики (ПММА, прозрачный поликарбонат) и коррозионноактивные смолы, такие как ПВХ или ПОМ.

Инженерные данные в сфере B2B: сравнительная таблица сталей для литьевых форм

3 ключевых фактора при выборе инструментальной стали

Если вы не уверены, какую сталь указать в следующем запросе на предоставление коммерческого предложения (RFQ), обратите внимание на следующие три фактора:

1. Каков ваш общий объем производства? Если для тестирования рынка вам требуется всего 50 000 деталей, то переплачивать за пресс-форму из стали H13 — пустая трата денег. В этом случае вполне достаточно стали P20 (или даже алюминия). Если же вы планируете продать 2 миллиона единиц за 3 года, то использование стали H13 является обязательным условием, чтобы избежать простоев, связанных с ремонтом пресс-формы.
2. Содержит ли ваш пластик добавки? Стеклянные волокна, углеродные волокна и антипирены обладают высокой абразивностью. При прохождении через форму они действуют как наждачная бумага. Если в составе вашей смолы высокое содержание стекловолокна, необходимо использовать закаленную сталь, например H13, чтобы предотвратить преждевременный износ в местах впрыска и литниковых каналах.
3. Какую поверхность вы хотите получить? Если вам требуется глянцевая поверхность или абсолютная прозрачность, вы не сможете использовать P20. В этом случае необходимо указать высококачественную нержавеющую сталь, такую как S136 или NAK80.

Доверьте изготовление прецизионного инструмента компании BFY Mold

Чтобы принять правильное решение в отношении инструмента, необходимо найти баланс между первоначальными затратами и долгосрочной эффективностью производства. В компании BFY Mold мы не просто занимаемся литьем пластмасс — мы являемся мастерами-инструментальщиками с более чем 20-летним опытом изготовления пресс-форм на заказ.

• Собственные производственные мощности по изготовлению инструментов: Мы изготавливаем всю продукцию собственными силами с использованием высокотехнологичных 5-осевых станков с ЧПУ и электроэрозионных станков, что позволяет обеспечить жесткие допуски в пределах ±0,005 мм.
• Прозрачность в выборе поставщиков стали: мы используем исключительно подлинную сертифицированную сталь для литейных форм (такую как стандартные основания LKM и оригинальные стальные вставки ASSAB/Schmolz+Bickenbach), чтобы гарантировать долговечность инструмента.
• Индивидуальные решения: от недорогих и быстро изготавливаемых алюминиевых прототипных форм до серийных форм из закаленной стали H13, соответствующих стандарту SPI Class 101, — мы разрабатываем инструмент с учетом вашего бюджета и объемов производства.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос 1: В чём заключается разница между марками стали P20 и 718H?

718H, по сути, представляет собой усовершенствованную версию стали P20. Она отличается несколько более высоким содержанием легирующего элемента (никеля) и имеет более высокую степень предварительной закалки (33–38 HRC). Эта сталь обладает лучшей полируемостью и более длительным сроком службы инструмента по сравнению со стандартной сталью P20, что делает её популярным вариантом среднего ценового сегмента.

Вопрос 2: Сколько стоит стальная литьевая форма?

Стоимость сильно варьируется в зависимости от размера детали, сложности конструкции (подрезы, ползуны) и выбранной марки стали. Простая форма из стали P20 для небольшой детали может стоить от 3 000 до 5 000 долларов, тогда как сложная многогнездная форма из закаленной стали H13 может стоить от 15 000 до 50 000 долларов и более.

Вопрос 3: Можно ли отремонтировать поврежденную стальную форму?

Да. Если стальная форма поцарапана, изношена или требует изменения конструкции, её часто можно отремонтировать с помощью лазерной сварки или сварки TIG. Повреждённый участок сваривают с использованием подходящей присадочной проволоки, а затем с помощью ЧПУ-обработки или электроэрозионной обработки восстанавливают его исходные размеры.

Начните свой путь в мире изготовления форм

Готовы ли вы воплотить свои CAD-проекты в реальность в виде серийной продукции? Наши специалисты по изготовлению пресс-форм готовы помочь вам в этом.

[Получите бесплатное предложение по изготовлению пресс-форм уже сегодня] – Загрузите свои 3D-модели, укажите предполагаемый объем производства, и инженерная команда BFY Mold в течение 24 часов подберет для вашего проекта оптимальный вариант стали для пресс-форм.