RU2729280C1 - Экономичные пуансоны оснастки для литья пластмасс для штампов и пресс-форм - Google Patents

Экономичные пуансоны оснастки для литья пластмасс для штампов и пресс-форм Download PDF

Info

Publication number
RU2729280C1
RU2729280C1 RU2020102148A RU2020102148A RU2729280C1 RU 2729280 C1 RU2729280 C1 RU 2729280C1 RU 2020102148 A RU2020102148 A RU 2020102148A RU 2020102148 A RU2020102148 A RU 2020102148A RU 2729280 C1 RU2729280 C1 RU 2729280C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
max
punch
tooling
steel
die
Prior art date
Application number
RU2020102148A
Other languages
English (en)
Inventor
Люис-Филипп Лапиерре-Боире
Original Assignee
А. Финкл энд Сонс Ко.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US16/251,469 external-priority patent/US11045987B2/en
Application filed by А. Финкл энд Сонс Ко. filed Critical А. Финкл энд Сонс Ко.
Application granted granted Critical
Publication of RU2729280C1 publication Critical patent/RU2729280C1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/26—Moulds
    • B29C45/37—Mould cavity walls, i.e. the inner surface forming the mould cavity, e.g. linings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/26—Moulds
    • B29C45/2602—Mould construction elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D25/00—Special casting characterised by the nature of the product
    • B22D25/02—Special casting characterised by the nature of the product by its peculiarity of shape; of works of art
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/42—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the shape of the moulding surface, e.g. ribs or grooves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/76—Cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/26—Moulds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/25—Hardening, combined with annealing between 300 degrees Celsius and 600 degrees Celsius, i.e. heat refining ("Vergüten")
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/002—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/005—Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/008—Heat treatment of ferrous alloys containing Si
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/13—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by hot working
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
    • C22C33/06—Making ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2905/00—Use of metals, their alloys or their compounds, as mould material
    • B29K2905/08—Transition metals
    • B29K2905/12—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0037—Other properties
    • B29K2995/007—Hardness

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области производства стальной оснастки для литья пластмасс. Раскрывается пуансон оснастки для литья пластмасс, предназначенный для использования совместно с матрицей оснастки, при этом пуансон имеет следующий состав, мас.%: 0,25-0,55 углерода, 0,70-1,50 марганца, кремния максимум 0,80, 1,40-2,00 хрома, 0,10-0,55 молибдена, максимум 0,040 алюминия, максимум 0,025 фосфора, максимум 0,20 серы, остальное - железо и случайные примеси. Изобретение позволяет получать материал для штампов и пресс-форм, имеющих разный состав для матриц и пуансона комплекта оснастки, которые позволяют производить конечные изделия высокого качества при низкой стоимости. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Данная заявка является частично продолжающей заявку на патент США №14/998,669, зарегистрированную 1 февраля 2016 года, согласно Разделу 35 Кодекса законов США, §120.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0002] Данное изобретение направлено на решение проблемы в области производства оснастки для литья пластмасс, связанной с получением поверхностей без дефектов на форме и компонентах штампов и пресс-форм, находящихся в контакте с частями изделия при отливке, которые видны конечному потребителю. Изобретение также направлено на решение постоянной проблемы получения материалов для штампов и пресс-форм, имеющих разный состав для пуансона и матрицы комплекта оснастки для литья пластмасс, которые позволяют производить конечные изделия высокого качества при очень низкой стоимости.
ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Было обнаружено, что две половины, составляющие комплект штампов или пресс-форм для литья пластмасс, должны иметь разный состав и рабочие характеристики для получения деталей высокого качества при низкой стоимости, при поперечном сечении материала порядка двадцати дюймов (около 0,5 м) и более. В частности, матрица оснастки для литья пластмасс, как правило, должна быть выполнена из высококачественной стали для формирования предельно свободной от дефектов поверхности отливаемой детали. В отличие от нее, к пуансону оснастки применяются не такие строгие требования, как к матрице оснастки, однако она должна подходить под те жесткие условия эксплуатации, в которых используется указанный пуансон.
[0004] Стандартные стали, такие как P-20, которые имеют следующий номинальный состав:
C 0,28-0,40
Mn 0,60-1,00
Si 0,20-0,80
Cr 1,40-2,00
Mo 0,30-0,55
Cu 0,25
P 0,030
S 0,030
доказали отличные эксплуатационные свойства для матрицы в оснастке. Однако эта и подобные марки сталей являются неэкономичными при их использовании для изготовления пуансона оснастки, так как рабочие свойства таких сталей значительно превышают свойства, достаточные для пуансона оснастки. Таким образом, для производителей деталей при сегодняшнем стремлении к минимизации производственных затрат, использование вышеупомянутой марки стали для изготовления пуансона оснастки представляет собой необоснованное увеличение стоимости по сравнению с более дешевым, но пригодным для этой цели сплавом. Поскольку детали оснастки - это значительная составляющая цены для производителя, существует потребность в легированной стали для пуансона оснастки для литья пластмасс, которая будет ниже по стоимости вышеуказанного сплава, но при этом будет демонстрировать удовлетворительные свойства при использовании в сочетании с вышеуказанным сплавом, в частности, в оснастке толщиной не менее 20 дюймов.
[0005] Особенно важно то, что после изготовления в пресс-форме нескольких тысяч деталей, поверхность деталей, формируемая в матрице оснастки, должна оставаться такой же гладкой и не иметь дефектов, как и поверхность деталей, изготовленных в самом начале производства. Однако для стали, из которой изготавливается пуансон, не требуется такая же чистота поверхности, как для стали на матрице, так как внутренняя сторона детали не видна. Пуансон не требует эстетически совершенной полировки.
[0006] Было обнаружено, что для сохранения линии разъема матрицы оснастки (то есть линии раздела между двумя половинами пресс-формы) желательно, чтобы твердость линии разъема пуансона пресс-формы была несколько меньше. Таким образом, когда происходит износ, излишек материала, выдавливаемого из формы после инжекции пластмассы под давлением, не будет виден на матрице оснастки.
[0007] В попытке решить эти проблемы, для изготовления пуансона оснастки использовалась сталь, имеющая следующий состав:
C 0,38-0,43
Mn 0,75-1,00
C 0,15-0,30
Mo 0,15-0,258
Cr 0,80-1,10
P 0,035x
S 0,040x
Однако данный состав подойдет только для сечений около 20 дюймов. Более этой толщины, данный состав может не сохранять ожидаемые механические свойства в глубине материала. В частности, при толщине более 20 дюймов, эта сталь демонстрирует слишком сильное падение жесткости на линиях разъема. Это может быть связано с массовым эффектом при закалке деталей толщиной более 20 дюймов.
[0008] Таким образом, для сталей для блоков пуансона сечением 20 дюймов и более в оснастке для литья пластмасс требуется новый состав для пуансона оснастки для литья пластмасс, который будет обладать всеми физическими и механическими свойствами, необходимыми для 20-дюймовых штампов и пресс-форм, но иметь более низкую стоимость, чем имеющиеся на рынке материалы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0009] В соответствии с одной особенностью данного раскрытия предмета изобретения раскрывается стальная оснастка для литья пластмасс, имеющая матрицу и пуансон. Пуансон этой оснастки может иметь следующий состав, мас.%: 0,25-0,55% углерод, 0,70-1,50% марганец, максимум 0,80% кремний, 1,40-2,00% хром, 0,10-0,55% молибден, максимум 0,040% алюминий, максимум 0,025% фосфор, максимум 0,20% сера, остальное - железо и случайные примеси.
[0010] В соответствии с одной особенностью данного раскрытия предмета изобретения раскрывается пуансон оснастки для литья пластмасс, предназначенный для использования совместно с матрицей оснастки. Пуансон может иметь следующий состав, мас.%: 0,25-0,55% углерод, 0,70-1,50% марганец, максимум 0,80% кремний, 1,40-2,00% хром, 0,10-0,55% молибден, максимум 0,040% алюминий, максимум 0,025% фосфор, максимум 0,20% сера, остальное - железо и случайные примеси.
[0011] Эти и другие особенности и признаки данного раскрытия предмета изобретения будут более понятны в сочетании с прилагаемыми рисунками.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ
[0012] На Фиг. 1 показан общий вид пуансона оснастки для литья пластмасс;
[0013] На Фиг. 2 показан общий вид матрицы указанной оснастки для литья пластмасс;
[0014] На Фиг. 3 показано сечение части упрощенной пресс-формы;
[0015] На Фиг. 4 увеличена область 4 на Фиг. 3;
[0016] На Фиг. 5 показана блок-схема последовательности этапов, которые может содержать процесс изготовления пуансона оснастки для литья пластмасс.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0017] На Фиг. 1 позицией 10 обозначен пуансон оснастки для литья пластмасс в целом, 11 - пуансон и 12 - плоскость линии разъема.
[0018] На Фиг. 2 позицией 20 обозначена матрица оснастки для литья пластмасс в целом, 21 - матрица и 22 - плоскость линии разъема. Следует понимать, что когда пуансон 10 и матрица 20 находятся в сопряжении для отливки, плоскости линий разъема 12 и 22 будут прилегать друг к другу и формировать линию разъема 23 (см. Фиг. 3), а пуансон 11 будет внутри матрицы 21.
[0019] Так как размеры пуансона 11 несколько меньше, чем размеры матрицы 21, деталь будет формироваться в пространстве 24 между пуансоном и матрицей (см. Фиг. 4). Две половины 10 и 20, естественно, будут удерживаться в фиксированном положении при помощи средств, известных в данной области техники и не показанных здесь.
[0020] На Фиг. 4, в частности, видно, что линия разъема 23 формирует четкую линию разделения, когда поверхность пуансона 10 и поверхность матрицы 20 находятся в контакте. Когда порции расплавленной пластмассы под значительным давлением будут впрыскиваться в полость 24 отливной формы, указанная пластмасса будет контактировать с поверхностями как пуансона 10, так и матрицы 20. Однако, так как пуансон 10 изготовлен из более мягкой стали, чем матрица 20, указанный пуансон 10 будет изнашиваться быстрее, чем матрица 20. В проиллюстрированном варианте осуществления изношенная область пуансона 10 показана позицией 13 на Фиг. 4. Хотя на рисунке показана равномерная глубина износа, следует понимать, что некоторые области могут быть мягче, чем соседние, поэтому пространство, образовавшееся в результате износа, будет иметь нерегулярную глубину от точки к точке. Однако сталь, из которой формируется пуансон 10, всегда мягче, чем сталь, из которой формируется матрица 20, поэтому такая сталь больше подвержена износу, чем сталь, из которой изготовлена матрицы. Как следствие, какие бы компоненты не содержал пуансон, после множества циклов использования может образовываться скопление излишка материала. Однако, так как поверхность пуансона литой детали не видна наблюдателю, излишек материала, показанный областью 13 пуансона 10, допускается.
[0021] Если рассмотреть только пуансон 10, указанный пуансон по данному изобретению формируется из стали, имеющей следующий широкий состав, мас.%:
Углерод 0,25-0,55%
Марганец 0,70-1,50%
Кремний макс.0,80%
Хром 1,40-2,00%
Молибден 0,10-0,55%
Алюминий макс.0,040%
Фосфор макс.0,025%
Сера макс.0,20%
Железо оставшаяся часть и случайные примеси.
[0022] В пределах вышеуказанного диапазона состав пуансона 10 может быть следующим, мас. %:
Углерод 0,30-0,50%
Марганец 1,05-1,45%
Кремний макс.0,60%
Хром 1,50-2,00%
Молибден 0,10-0,45%
Алюминий макс.0,035%
Фосфор макс.0,020%
Сера 0,05-0,15%
Железо оставшаяся часть и случайные примеси.
[0023] В пределах вышеуказанных диапазонов состав пуансона 10 может быть следующим, мас.%:
Углерод 0,30-0,45%
Марганец 1,15-1,35%
Кремний макс.0,40%
Хром 1,50-1,90%
Молибден 0,10-0,30%
Алюминий макс.0,030%
Фосфор макс.0,015%
Сера 0,05-0,10%
Железо оставшаяся часть и случайные примеси.
[0024] Углерод служит для обеспечения необходимой твердости и износостойкости. Если содержание углерода значительно выше 0,55 мас.%, блок пресс-формы будет иметь плохую обрабатываемость и полируемость. Для обеспечения хорошей обрабатываемости предпочтительно, чтобы содержание углерода составляло не более 0,50%. Если содержание углерода значительно меньше 0,25 мас.%, износостойкость и механические свойства будут неподходящими для условий эксплуатации, в которых используются блоки пресс-формы. Для обеспечения приемлемой износостойкости, твердости и механических свойств, предпочтительно, чтобы содержание углерода составляло не менее 0,30%. Наиболее предпочтительно, чтобы содержание углерода было в диапазоне 0,35-0,45 мас.%, с желательным значением 0,40%.
[0025] Марганец необходим для закаливаемости и как раскислитель в процессе получения стали. Он также используется для контроля содержания сульфидов при операциях штамповочной поковки. В сочетании с другими легирующими элементами, если его содержание составляет значительно более 1,50 мас.%, существует риск присутствия остаточного аустенита. Если содержание марганца значительно ниже 0,70 мас.%, то закаливаемость блока пресс-формы будет понижена. К тому же для обеспечения контроля содержания серы количество марганца должно превышать содержание серы более чем в 20 раз. Марганец также влияет на износостойкость, хотя и в меньшей степени, чем другие карбидообразующие элементы. Предпочтительное содержание марганца должно быть в диапазоне 1,05-1,45 мас.%, и наиболее предпочтительно 1,15-1,35 мас.%.
[0026] Кремний включается в процесс изготовления стали за его раскисляющие свойства. Если он присутствует в количестве значительно большем, чем требуется по составу сплава, конечное изделие будет предрасположено к хрупкости.
[0027] Хром необходим для формирования карбидов, для достижения закаливаемости и износостойкости. Если хром присутствует в количестве значительно большем 2,00 мас.%, температура закаливаемости будет слишком высокой для процесса закалки при обычном производстве. Содержание хрома менее указанного минимума 1,40 мас.% будет отрицательно влиять на износостойкость. Предпочтительное содержание хрома должно быть в диапазоне 1,50-2,00 мас.%, и наиболее предпочтительно 1,50-1,90 мас.%.
[0028] Молибден - это ключевой элемент, отвечающий за закаливаемость и износостойкость, так как он является сильным карбидообразующим элементом. Его положительные свойства проявляются при содержании в диапазоне 0,10-0,55 мас.%, но предпочтительно, чтобы содержание было в нижнем диапазоне 0,10-0,45 мас.%, и наиболее предпочтительно 0,10-0,30 мас.%.
[0029] Алюминий необходим для измельчения зерна, но он также может оказывать отрицательный эффект на качество стали, вызывая образование алюминатов - нежелательной примеси. Следовательно, важно минимизировать содержание алюминия максимум до 0,040 мас.% в составе конечного сплава. Наиболее предпочтительное содержание алюминия 0,020 мас.% позволит достичь измельчения зерна.
[0030] Фосфор мог бы улучшить обрабатываемость, но его негативные воздействия в инструментальных сталях, таких как увеличение температуры перехода из вязкого состояния в хрупкое, перевешивают любые его положительные качества. Соответственно, содержание фосфора не должно превышать указанный в составе максимум 0,025 мас.%, и предпочтительно, должно быть менее 0,015 мас. %.
[0031] Сера - это основной элемент, отвечающий за обрабатываемость, и обычно считается, что ее содержание в инструментальной стали более 0,045% приведет к приемлемой обрабатываемости. Однако для сохранения возможности контроля над содержанием сульфидов необходимо не допускать превышение содержания серы более 0,20 мас.%. Сера должна присутствовать в количестве 0,05-0,15 мас.%, и наиболее предпочтительно, в диапазоне 0,05-0,10 мас.%, с желательным значением 0,07 мас.%.
[0032] Необходимо, чтобы конечный состав прошел закалку водой для достижения требуемых рабочих характеристик. Однако секции пуансона и матрицы должны быть выполнены с разной твердостью, таким образом, чтобы пуансон оснастки имел меньшую твердость, чем матрица.
[0033] Таким образом, подходящий диапазон твердости для матрицы будет 277-321 BHN, а подходящий диапазон твердости для пуансона 269-277 BHN, то есть твердость пуансона будет всегда ниже твердости матрицы. Сохраняя разную твердость между двумя половинами, при этом половина пуансона будет мягче, чем половина матрицы, линия разъема матрицы сохранится; то есть, износ линии разъема скорее будет происходить скорее на пуансоне, чем на матрице. Как следствие, гладкая поверхность без дефектов матрицы отразится на конечной отлитой детали, и для матрицы детали потребуется минимальная послеотливочная обработка или не потребуется вовсе.
[0034] Со ссылками на Фиг. 5, способ изготовления блоков из низколегированной стали для пуансона форм или матриц толщиной 20 дюймов и более состоит в следующем:
Расплав стали приготавливается в электродуговой печи путем:
а. расплавления массы состава стали, содержащей большинство компонентов сплава для получения расплава стали, подходящего для перелива его в резервуар (блок 202),
б. последующего нагрева, сплавления и рафинирования плавки для приведения этой плавки к конечному составу (блок 204),
в. вакуумной дегазации, разливки и отливки указанной плавки для формирования слитков путем сифонной разливки (блок 206),
г. горячей обработки указанных слитков для формирования низколегированного блока штампа или матрицы (блок 208),
д. последующей температурной обработки блока формы или матрицы с помощью водной закалки и отпуска для формирования изделия для горячей обработки (блок 210).
[0035] Следует понимать, что после обработки стали способом, описанным выше, изделия горячей обработки должны быть подвергнуты аустенизации при температуре между 800° и 900°C (блок 212), закалке в воде (блок 214) и отпуску при температуре 500-700°C (блок 216).
[0036] Следуя указанному процессу обработки, получившееся изделие будет иметь микроструктуру, включающую в основном бейнит и, возможно, смесь бейнита и перлита, которая будет расположена глубже
Figure 00000001
толщины блока.

Claims (23)

1. Стальная оснастка для литья пластмасс, имеющая пуансон и матрицу, при этом пуансон имеет следующий состав, мас.%:
C 0,25-0,55 Mn 0,70-1,50 Si макс. 0,80 Cr 1,40-2,00 Mo 0,10-0,55 Al макс. 0,040 P макс. 0,025 S макс. 0,20 Fe оставшаяся часть и случайные примеси
2. Стальная оснастка для литья пластмасс по п. 1, отличающаяся тем, что пуансон в оснастке имеет следующий состав, мас.%:
C 0,30-0,50 Mn 1,05-1,45 Si макс. 0,60 Cr 1,50-2,00 Mo 0,10-макс. 0,45 Al макс. 0,035 P макс. 0,020 S 0,05-0,15 Fe оставшаяся часть и случайные примеси
3. Стальная оснастка для литья пластмасс по п. 1, отличающаяся тем, что пуансон в оснастке имеет следующий состав, мас.%:
C 0,30-0,45 Mn 1,15-1,35 Si макс. 0,40 Cr 1,50-1,90 Mo 0,10-0,30 Al макс. 0,030 P макс. 0,015 S 0,05-0,10 Fe оставшаяся часть и случайные примеси
4. Пуансон стальной оснастки для литья пластмасс, предназначенный для использования совместно с матрицей оснастки, имеет следующий состав, мас.%:
C 0,25-0,55 Mn 0,70-1,50 Si макс. 0,80 Cr 1,40-2,00 Mo 0,10-0,55 Al макс. 0,040 P макс. 0,025 S макс. 0,20 Fe оставшаяся часть и случайные примеси
5. Пуансон по п. 4, отличающийся тем, что он имеет следующий состав, мас.%:
C 0,30-0,50 Mn 1,05-1,45 Si макс. 0,60 Cr 1,50-2,00 Mo 0,10-0,45 Al макс. 0,035 P макс. 0,020 S 0,05-0,15 Fe оставшаяся часть и случайные примеси
6. Пуансон по п. 5, отличающийся тем, что он имеет следующий состав, мас.%:
C 0,30-0,45 Mn 1,15-1,35 Si макс. 0,40 Cr 1,50-1,90 Mo 0,10-0,30 Al макс. 0,030 P макс. 0,015 S 0,05-0,10 Fe оставшаяся часть и случайные примеси
7. Пуансон по п. 4, отличающийся тем, что он имеет толщину по меньшей мере 20 дюймов.
8. Пуансон по п. 7, отличающийся тем, что он изготовлен из расплава стали, подготовленного в электродуговой печи путем:
а. расплавления массы состава стали, содержащей большинство компонентов сплава для получения расплава стали, подходящего для перелива его в резервуар,
б. последующего перелива, нагрева, сплавления и рафинирования плавки для приведения этой плавки к конечному составу,
в. вакуумной дегазации, разливки и отливки указанной плавки для формирования слитка путем сифонной разливки,
г. горячей обработки слитка для формирования низколегированного блока штампа или матрицы,
д. последующей температурной обработки блока штампа или матрицы с помощью водной закалки и отпуска для формирования изделия для конечной горячей обработки.
9. Пуансон по п. 8, отличающийся тем, что изделие для конечной горячей обработки последовательно подвергают:
аустенизации при температуре 800-900°C,
закалке в воде,
отпуску при температуре 500-700°C для формирования микроструктуры, состоящей в основном из бейнита и, возможно, смеси бейнита и перлита, которая будет расположена глубже
Figure 00000002
толщины блока, из которого будет сформирован пуансон.
RU2020102148A 2019-01-18 2020-01-20 Экономичные пуансоны оснастки для литья пластмасс для штампов и пресс-форм RU2729280C1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/251,469 US11045987B2 (en) 2016-02-01 2019-01-18 Economical plastic tooling cores for mold and die sets
US16/251,469 2019-01-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2729280C1 true RU2729280C1 (ru) 2020-08-05

Family

ID=69185433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020102148A RU2729280C1 (ru) 2019-01-18 2020-01-20 Экономичные пуансоны оснастки для литья пластмасс для штампов и пресс-форм

Country Status (10)

Country Link
EP (1) EP3683028A1 (ru)
JP (1) JP2020117802A (ru)
KR (1) KR20200090140A (ru)
CN (1) CN111452264A (ru)
AU (1) AU2020200368A1 (ru)
BR (1) BR102020001319A2 (ru)
CA (1) CA3068500A1 (ru)
MX (1) MX2020000739A (ru)
RU (1) RU2729280C1 (ru)
TW (1) TW202037733A (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003138342A (ja) * 2001-10-31 2003-05-14 Daido Steel Co Ltd ダイカスト金型用プリハードン鋼
RU100451U1 (ru) * 2009-12-24 2010-12-20 Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО НИАТ) Оснастка для изготовления стеклопластиковой токосъемной штанги троллейбуса
RU2495744C1 (ru) * 2012-04-02 2013-10-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Устройство для изготовления длинномерной панели с ребрами жесткости из полимерного композиционного материала
US20150144233A1 (en) * 2013-11-27 2015-05-28 Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. Hybrid mold steel and manufacturing method thereof
US20170226605A1 (en) * 2016-02-05 2017-08-10 A. FinkI & Sons Co Plastic injection mold tooling and a method of manufacture thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1251187B1 (de) * 2001-04-17 2003-07-02 Edelstahlwerke Buderus Ag Verwendung eines Werkzeugstahles für Kunststoffformen
US10239245B2 (en) * 2016-02-01 2019-03-26 A. Finkl & Sons Co. Economical plastic tooling cores for mold and die sets
CN108724620B (zh) * 2017-04-14 2022-09-16 芬可乐父子公司 用于塑模和冲模套件的经济性塑料加工工具型芯

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003138342A (ja) * 2001-10-31 2003-05-14 Daido Steel Co Ltd ダイカスト金型用プリハードン鋼
RU100451U1 (ru) * 2009-12-24 2010-12-20 Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО НИАТ) Оснастка для изготовления стеклопластиковой токосъемной штанги троллейбуса
RU2495744C1 (ru) * 2012-04-02 2013-10-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Устройство для изготовления длинномерной панели с ребрами жесткости из полимерного композиционного материала
US20150144233A1 (en) * 2013-11-27 2015-05-28 Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. Hybrid mold steel and manufacturing method thereof
US20170226605A1 (en) * 2016-02-05 2017-08-10 A. FinkI & Sons Co Plastic injection mold tooling and a method of manufacture thereof

Also Published As

Publication number Publication date
CA3068500A1 (en) 2020-07-18
AU2020200368A1 (en) 2020-08-06
BR102020001319A2 (pt) 2020-08-04
JP2020117802A (ja) 2020-08-06
TW202037733A (zh) 2020-10-16
EP3683028A1 (en) 2020-07-22
KR20200090140A (ko) 2020-07-28
CN111452264A (zh) 2020-07-28
MX2020000739A (es) 2020-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20150061516A (ko) 금형강 및 그 제조방법
KR20120007557A (ko) 몰드 및 사출 몰드 프레임용 마텐자이트 스테인리스 스틸
KR20040108699A (ko) 플라스틱 재료용 사출 성형 몰드 또는 가공 금속용 부품을제조하기 위한 벌크 스틸
JP4154623B2 (ja) プラスチック用金型の製造で用いられる溶接修復可能な鋼
KR100960088B1 (ko) 균일경도 및 가공성이 우수한 플라스틱 금형강
US10239245B2 (en) Economical plastic tooling cores for mold and die sets
US20170226605A1 (en) Plastic injection mold tooling and a method of manufacture thereof
KR102329951B1 (ko) 플라스틱 사출 금형 툴링 및 이의 제조방법
US10260122B2 (en) Plastic injection mold tooling and a method of manufacture thereof
JP5641298B2 (ja) プラスチック成形金型用鋼の製造方法
US20040037731A1 (en) Cast steel and casting mold
RU2729280C1 (ru) Экономичные пуансоны оснастки для литья пластмасс для штампов и пресс-форм
JP6900226B2 (ja) 金型およびダイセット用の安価なプラスチック工具コア
CN108724620B (zh) 用于塑模和冲模套件的经济性塑料加工工具型芯
US11045987B2 (en) Economical plastic tooling cores for mold and die sets
JP2008308751A (ja) プラスチック成形金型用鋼材およびその製造方法
JP2012149277A (ja) プラスチック成形金型用鋼の製造方法
EP3385051B1 (en) Economical plastic tooling cores for mold and die sets
JPH0375333A (ja) 耐食性金型用鋼
JP7050423B2 (ja) プラスチック射出成形金型工具およびその製造方法
KR101986187B1 (ko) 주조강
JP3808322B2 (ja) 鏡面仕上げ性に優れた快削プラスチック成形金型用鋼
KR101909501B1 (ko) 굽힘강도가 우수한 주강 및 이를 이용한 금형 및 공구
CA2957061A1 (en) Economical plastic tubing cores for mold and die sets
KR20160082630A (ko) 내구성이 우수한 사출성형 몰드용 마르텐사이트 스테인리스강 및 그 제조방법