一、总述 PPS(聚苯硫醚)塑料是一种高性能工程塑料,具有优异的耐热性、耐化学性和机械性能。在制造PPS塑料制品时,常常需要使用模具进行成型,而选择合适的模具钢材对于制造高质量的PPS塑料制品至关重要。 二、PPS塑料的特性对模具设计的影响
1.应力集中与产品设计:由于PPS为结晶性树脂,在产品角度和壁厚变化处会产生应力集中,容易产生裂纹、尺寸变化和冲击强度降低等问题。因此,PPS产品设计时应在上角部加R,并尽可能使壁厚均匀,以提高制品的强度和质量[3^]。
2.流道设计:模具的流道形状宜选择圆形或梯形,同时开设冷料井。对于不可避免地出现熔接痕的制品,可以在模具熔接痕发生处设置溢流区,改变树脂的流动方向,以提高熔接痕强度,从而提升制品的整体性能[5^]。
3.成型收缩率:PPS树脂为结晶性树脂,成型过程中结晶度随着模具温度的变化而改变,导致成型收缩率随模具温度相应变化。在流向和垂直方向上的收缩也不相同,一般流动方向上收缩率为0.1%~0.3%,垂直方向收缩率为0.4%~0.8%。此外,还需要考虑退火对尺寸变化的影响[3^]。
三、PPS塑料模具钢材的选择要点
1.耐热性:PPS塑料的熔点较高,通常在280-300℃之间,因此模具钢需具备良好的耐高温性能,以保证在高温条件下不发生变形或损坏[6^]。
2.耐腐蚀性:PPS塑料具有较强的耐化学性,对酸、碱、溶剂等具有较好的稳定性。所以,模具钢应具备良好的耐腐蚀性,防止在与PPS塑料接触时发生腐蚀或变质[6^]。
3.机械性能: PPS塑料制品通常需要具备较高的强度和刚度,这就要求模具钢具有良好的机械性能,以确保制品的强度和刚度要求得到满足[6^]。
四、常用模具钢材料及特点
1.P20钢:具有较好的综合性能,可加工性和抛光性良好,常用于制造一些对尺寸精度和外观要求较高的PPS塑料模具零件。其硬度适中,能够在一定程度上满足PPS塑料成型的要求,且价格相对较为合理。
2.S136钢:属于不锈钢材质,耐腐蚀性优良,适用于制造对耐蚀性有较高要求的PPS塑料模具,如一些接触腐蚀性介质的注塑件模具。其镜面抛光效果好,可使制品表面具有较高的光泽度和精度。
3.NAK80钢:具有良好的机械加工性能和较高的硬度,能够承受较大的注射压力和摩擦力。该钢种的尺寸稳定性较好,有助于制造出高精度的PPS塑料模具,广泛应用于汽车、电子等行业的PPS塑料制品模具制造。
4.SKD系列(如SKD11等):是高碳高铬合金工具钢,具有高强度、高硬度和良好的耐磨性。经过适当的热处理后,其硬度可达HRC58-62左右,能够有效抵抗PPS塑料在成型过程中的磨损和变形,适用于制造大型、复杂和高精度的PPS塑料模具。
五、模具钢的表面处理工艺 为了进一步提高模具的性能和使用寿命,通常会对选定的模具钢进行表面处理。常见的表面处理方法有电镀、化学镀、PVD(物理气相沉积)、CVD(化学气相沉积)等。例如,通过电镀可以在模具表面形成一层耐磨、耐腐蚀的金属涂层;PVD处理能够在模具表面生成一层硬质薄膜,显著提高模具表面的硬度和耐磨性。这些表面处理工艺可以根据具体的模具要求和使用条件进行选择和应用。
六、总结 选择合适的模具钢对于制造高质量的PPS塑料制品至关重要,需要综合考虑耐热性、耐腐蚀性和机械性能等因素[4^]。常用的模具钢材料如P20、S136、NAK80等都具备一定的优良特性,可以根据实际情况进行选择[4^]。同时,合理的表面处理工艺能够进一步提升模具的性能和使用寿命。 推荐阅读》
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