Đặc tính của các bộ phận trong khuôn mẫu

Trong bộ khuôn mẫu  gồm vỏ khuôn, lõi khuôn và linh kiện khuôn mẫu:

• Vỏ Khuôn: Được chế tạo từ các khối thép đặc, vỏ khuôn có kích thước của cả bộ khuôn. Do vậy việc lựa chọn vật liệu cho vỏ khuôn ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng và giá thành của bộ khuôn.
• Lõi Khuôn: Lõi khuôn là chi tiết tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm, nên vật liệu dùng làm lõi khuôn thường là loại thép tốt trên thị trường. Tùy kích cỡ sản phẩm làm khuôn mà kích thước của lõi khuôn có diện tích tương ứng. Ngoài ra, chất liệu của sản phẩm đúc có ảnh hưởng đến cách chọn vật liệu khuôn. 
• Linh kiện khuôn mẫu: Vật liệu của linh kiện khuôn mẫu tùy thuộc vào linh kiện ở vị trí làm việc nào mà có những vật liệu phù hợp.

Vật liệu thép trong quá trình sản xuất khuôn mẫu

          Khi nói đến chế tạo khuôn, thép hoặc nhôm là vật liệu chính cấu tạo nên một bộ khuôn và chiếm hơn 60% chi phí để sản xuất. Việc lựa chọn vật liệu làm khuôn phù hợp có thể tạo ra sự khác biệt rất lớn về chất lượng và giá thành sản phẩm. Lựa chọn sai có thể gây ra những vấn đề rất nghiêm trọng đến quá trình sản xuất, khuôn có thể bị biến dạng do không chịu được áp lực lên đến hàng trăm tấn trong quá trình ép. Thép không đạt tiêu chuẩn có thể bị nứt gãy trong quá trình ép. Đề lựa chọn được vật liệu phù hơn thông thường nhà sản xuất cần trả lời những câu hỏi sau:

• Khối lượng sản sản phẩm sản xuất trên bộ khuôn là bao nhiêu?

• Độ hoàn thiện bề mặt mong muốn sản phẩm như thế nào?

• Thời gian chu kỳ dự kiến ​​là bao nhiêu?

• Vật liệu nhựa sử dụng là gì ?

• Sẽ có những khu vực thép mỏng dễ bị nứt không?

• Công nghệ dùng để gia công sản phẩm nhựa (phun, ép thổi, &hellip)

• Khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn hóa học.

• Khả năng gia công cắt, nhiệt độ chảy, khả năng quang hóa&hellip

Đặc điểm của các thành phần của thép dùng để chế tạo khuôn mẫu

            Để xác định loại thép phù hợp để làm khuôn, chúng ta cần xác định rõ tính chất của từng nguyên tố có trong thép từ đó có thể lựa chọn được loại thép phù hợp nhất với nhu cầu sản xuất mong muốn.

1. Cacbon (C): Carbon là yếu tố quan trọng nhất trong thép, mức độ carbon kiểm soát độ cứng và độ bền của vật liệu, cũng như đáp ứng với xử lý nhiệt, độ dẻo, khả năng gia công sẽ phù thuộc lớn đến mật độ Cacbon trong thép.

2. Mangan (Mn): Mangan có thể là nguyên tố quan trọng thứ hai sau Carbon trên thép. Mn có các hiệu ứng tương tự như carbon và nhà sản xuất thép sử dụng kết hợp hai yếu tố này để thu được vật liệu có các đặc tính mong muốn. Vai trò của MN trong thép.

• Là một chất khử oxy nhẹ hoạt động như một chất tẩy rửa lấy lưu huỳnh và oxi ra khỏi thép nóng chảy vào xỉ.
• Tăng độ cứng và độ bền tuy nhiên giảm độ dẻo của thép
• Nó kết hợp với lưu huỳnh để tạo thành sunfua mangan gia tăng khả năng gia công của thép

3. Photpho (P): Mặc dù nó làm tăng độ bền kéo của thép và cải thiện khả năng gia công, nhưng nó thường được coi là tạp chất không mong muốn do nó có tác động bất lợi đến khả năng chống ăn mòn và làm tăng xu hướng vật liệu bị nứt trong quá trình hàn.

4. Lưu huỳnh (S): Lưu huỳnh thường được coi là tạp chất. Lưu huỳnh cải thiện khả năng gia công nhưng làm giảm độ dẻo ngang và độ bền va đập, ít ảnh hưởng đến các tính chất cơ học theo chiều dọc. Nó còn tác động bất lợi đến khả năng chống ăn mòn và khả năng hàn.

5. Silic (Si): Si là một trong những chất khử oxy chính cho thép. Si giúp loại bỏ bong bóng oxy từ thép nóng chảy. Đây là nguyên tố được sử dụng phổ biến nhất để sản xuất thép.

6. Crom (Cr): Chromium được thêm vào thép tăng độ cứng của thép và tăng khả năng chống ăn mòn. Thép không gỉ có thể chứa hơn 12% crôm. Khi tỷ lệ phần trăm của crom trong thép lớn hơn 1,1%, một lớp bề mặt được hình thành giúp bảo vệ thép chống lại quá trình oxy hóa.

7. Vanadi (V): Tác dụng của nguyên tố hóa học Vanadi tương tự như của Mn, Mo và Cb. Khi được sử dụng với các yếu tố hợp kim khác giúp tăng độ cứng, độ bền gãy và khả năng chống sốc. Làm mềm ở nhiệt độ cao, khả năng chịu lực và chống mài mòn được cải thiện. Vanadi được sử dụng trong thấm nitơ, gia nhiệt thép lò xo cùng với các nguyên tố hợp kim khác.

8. Vonfram (W): Vonfram được sử dụng với crom, vanadi, molypden hoặc mangan để sản xuất thép sử dụng trong các dụng cụ cắt. Giúp thép vẫn giữ được độ cứng ở nhiệt độ cao.

9. Molypden (Mo): Molypden có tác dụng tương tự mangan và vanadi, Nó làm tăng độ cứng và khả năng làm việc ở nhiệt độ cao cũng cải thiện khả năng chống ăn mòn.

10. Coban (Co): Cobalt cải thiện khả năng làm việc của thép ở nhiệt độ cao và tính thấm từ. Tăng độ cứng, cũng cho phép nhiệt độ làm nguội cao hơn (trong quy trình xử lý nhiệt).

11. Niken (Ni): Ngoài tác dụng tăng  khả năng chống ăn mòn của thép, Ni được thêm vào thép để tăng độ cứng. Niken thường được sử dụng kết hợp với các nguyên tố hợp kim khác, đặc biệt là crom và molypden. Nó là thành phần chính trong thép không gỉ nhưng ở nồng độ thấp được tìm thấy trong thép. Thép không gỉ chứa từ 8% đến 14% niken.

12. Đồng (Cu): Đồng được thêm vào thép để tăng cường khả năng chống ăn mòn của thép.

13. Nhôm (Al): Nhôm là một trong những chất khử oxy quan trọng nhất với số lượng rất nhỏ trong vật liệu, và cũng giúp hình thành một cấu trúc tinh thể hạt mịn hơn và tăng độ bền của thép. Nó thường được sử dụng kết hợp với silic.

14. Nitơ (N): Nitơ hoạt động rất giống với Carbon trong hợp kim. N thay thế C với số lượng nhỏ để tăng độ cứng và khả năng chống ăn mòn. Do Nitơ ít tạo thành Chromium nitride(CrN) hơn Carbon tạo thành Chromium carbide(Cr₃C₂), giúp cải thiện khả năng chống ăn mòn.

15. Titan: Titanium được thêm vào để ổn định cacbua đặc biệt là khi vật liệu được hàn. Nó kết hợp với carbon để tạo thành các cacbua titan(TiC), khá ổn định và cứng hòa tan trong thép, có xu hướng giảm thiểu sự xuất hiện của ăn mòn.

Lựa chọn vật liệu thép để chế tạo khuôn mẫu

            Các nhà thiết kế khuôn mẫu xem xét nhiều yếu tố khi lựa chọn kim loại khuôn bao gồm, tính dễ gia công, khả năng hàn, khả năng chống mài mòn, độ cứng, chống ăn mòn và độ bền. Các kim loại có thể bao gồm từ các hợp kim mềm, nhiệt độ nóng chảy thấp được sử dụng trong các khuôn mẫu với chi phí thấp, kim loại xốp được sử dụng trong các miếng đệm lỗ thông hơi. Kim loại được chọn không chỉ dựa trên các yêu cầu về chi phí, sản xuất và hiệu suất của khuôn hoặc thành phần, mà còn dựa trên kinh nghiệm và nguồn cung của đơn vị làm khuôn.

1. Thép SKD61

          SKD61 có tỷ lệ carbon thấp, có khả năng chịu nhiệt và kháng mài mòn cao. Sau khi nhiệt luyện sẽ đạt được độ cứng từ 52 HRC đến 55HRC. Đây là độ cứng phù hợp cho gia công cắt gọt và tạo hình.

         SKD61 là mác thép được sử dụng phổ biến để làm khuôn đúc nóng và các chi tiết khuôn như: khuôn đúc áp lực, lõi đẩy, khuôn rèn dập, chốt hồi khuôn&hellip

2. Thép SKD11

          SKD11 là mác thép có sự cân bằng hoàn hảo giữa độ cứng và độ dẻo dai, sau khi nhiệt luyện SKD11 có thể đạt đến độ cứng từ 58 HRC đến 60 HRC. Vì thế mác thép này là lựa chọn hàng đầu khi cần gia công chế tạo các loại khuôn dập nguội.

3. Thép SKH51

          SKH51 là mác thép được đánh giá là có những tính chất cơ lý ưu việt hơn các mác thép tương đương như: độ cứng của chúng sau khi nhiệt luyện dao động trong khoản từ 62 HRC đến 65 HRC. Đặc biệt SKH51 còn được bổ sung thêm vonfram với mục đích ngăn cản quá trình chuyển pha và hạn chế sai lệch tốc độ làm nguội của vật liệu. Tính ứng dụng của chúng phụ thuộc vào mục đích làm khuôn

4. Thép P20

           P20 là mác thép tiêu chuẩn Mỹ (AISI). Chúng có mác thép tương đương là 1.2311 tiêu chuẩn Đức (DIN). Đây là loại thép hợp kim sở hữu nhiều đặc tính nổi bật như: khả năng kháng mài nóng, chịu được gia công bằng tia lửa điện, có độ bền và khả năng thấm nitơ cao, ít có các đường sọc thô, độ cứng đồng nhất và sở hữu khả năng gia công cắt hoàn hảo.

P20 được sử dụng để gia công các loại khuôn như:

• Khuôn nhựa có độ chính xác và tuổi thọ cao.

• Khuôn ép phun.

• Khuôn thổi.

• Khuôn định hình.

• Khuôn ép nén Melamine.

• Khuôn ép chịu lực hợp kim kẽm, chì, thiếc.

• Khuôn thiết bị điện tử.

• Khuôn đồ gia dụng như: thùng tivi, đèn ôtô, máy lạnh, máy giặt

5. Thép S50C

          S50C là mác thép cường độ cao, tỷ lệ carbon trung bình. Mác thép này sở hữu các đặc tính nổi bật như: có độ bền và độ dẻo dai, khả năng kháng oxy hóa mạnh, chịu nhiệt cao, độ cứng sau nhiệt luyện dao động từ 46 HRC đến 52 HRC. Mác thép này được ứng dụng để làm các loại khuôn như:

• Làm vỏ khuôn

• Các loại khuôn nhựa thường.

• Khuôn đóng gạch.

• Khuôn cao su.

• Khuôn phụ kiện, chi tiết xe.

• Khuôn đồ gia dụng như: bàn ghế nhựa, hellip