GE 塑料 提供的模具设计资料

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模具材料
模具钢材的选择对于塑料的成功应用，与树脂的选择对于模塑
产品的最终性能要求，具有同等的重要性。正如树脂需按方配
制，以满足塑料在应用中的性能要求一样，钢也需合金化，以
满足使用中的特定性能要求。
某些应用需要高硬度、高耐磨性的模具钢，以增强分模线的耐
用性，而其它的应用则需更高韧性的模具钢，以抵抗机械疲劳。
一般来说，具有更高硬度和耐磨性能的钢更易脆，而几乎是所
有的情况下，韧性更强的钢，其耐钢与钢磨蚀(粘附磨蚀)、与
耐玻璃纤维或矿物充填树脂磨蚀的性能会有所减弱。
模具制作者可选择用不锈钢，来模塑对其它大部分钢有腐蚀作
用的树脂。第1-5页的表1-1列有一些模具制造中最常用的材料。
钢材硬度越高(洛氏55 或更高)，分模线的完整性会明显增，在
分模线处，钢与钢的合模沿口会产生抽芯，一个或全部两个钢
面的硬度范围应在洛氏55至洛氏58之间。
为了防止玻璃或矿物充填树脂对模具的磨蚀，建议考虑在浇口
处嵌入A-2、D-2 或M-2 钢，并在与浇口相对的型芯处嵌入
耐磨钢。

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P-20 钢
塑料模具虽没有“通用”的模钢，但P-20 钢被认为是工业上
的多用途钢。预先硬化至RC 30-32状态的这种钢非常坚硬，但
却相当容易加工。当模腔尺寸超过12 × 12 × 12 英寸(303.6
×303.6 × 303.6 毫米)时，它是一种应加以考虑的优良钢材，因
为该尺寸的热处理块，其成本和有关风险须严格控制。当已预
知模具循环周期不超过500,000次时，P-20 钢还可用于较小尺
寸的模腔，以省去热处理的时间和费用。

当制造P-20钢体模具时，需要有滑块、提升器、其它斜导
销及活动件，建议这些活动钢件由不同合金和硬度的钢制
成，以减少磨损或高粘附磨蚀。制造大型P-20钢体模具的
通常做法是，使用经热处理至RC50-52硬度的H-13 钢体滑
块或提升器，和/或使用硬度在RC 55至RC 58范围内的局部
磨擦钢面。

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H-13 和S-7 钢
这些钢都具有极高的韧性和抗机械疲劳性，其中H-13钢
(RC50-52)韧性较高，而S-7钢由于硬度较高(RC 55-57)，所
以具有更好的耐用性。两种钢都没有特别的耐玻璃或矿物
树脂充填剂磨蚀的性能。在充填树脂应用中，通常在浇口
处嵌入A-2、D-2 或M-2 钢。
大于8 × 8× 8 英寸(202.4 × 202.4 × 202.4 毫米)、硬度和韧
性需高于P-20的模腔，常选用H-13钢。较小模腔和型芯常
用S-7钢制成。S-7钢可在空气淬火中热处理成2 1/2 英寸
(63.25 毫米) 或更小的横断面，并通过此加工过程，获得
很好的尺寸稳定性。H-13和S-7的大断面必须特别地在油中
骤冷。

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常用模具制造材料

M-2   Rc 62-64
硬度极高，韧性好，极强的耐磨和粘附磨蚀性。用
于浇口嵌件，型芯销，合模沿口或分模区
因其具有耐磨性，机器加工和研磨难
度大、成本高

D-2     Rc 57-59
硬度高，耐磨性好，用于会产生玻璃或矿物充填剂
高磨损的浇口嵌件和模腔区
较脆，研磨与组装有一定困难

A-8 Rc 56-58
很好的抗粘附磨蚀性能，很高的韧性，用于滑块，
提升器，斜导销
耐磨性尚可

A-6 Rc 56-58
热处理稳定性优异，硬度和压缩强度很高，口碑不
错的通用空气硬化钢。
韧性一般

A-2 Rc 55-57 热处理稳定性好，耐磨性好韧性一般

S-7 Rc 55-57 优异的抗机械疲劳性能，卓越的硬度/韧性耐磨蚀、粘附磨蚀性能一般

O-1 Rc 56-58
口碑不错的通用油硬化钢，中上的耐粘附磨蚀性能。
用于小嵌件和型芯
韧性中等偏下

L-6 Rc 55-57 很好的韧性，油硬化，具有良好的热处理稳定性硬度中等，耐磨性中等偏下

P-5 Rc 55-57
延展性高。用作切压制模钢材表面硬化，型芯硬度很低，耐用性和
热处理稳定性低

P-6 Rc 55-57 容易机加工和焊接热处理稳定性低，耐用性中等偏低

P-20 Rc 28-32
视为工业标准钢，韧性非常好，易于机加工。制造
较大模腔的好材料
活动的钢制零件应用不同合金和强度
的钢制造，以防止磨损或高粘附磨蚀

H-13 Rc 50-52 韧性非常高硬度低

SS 420 Rc 48-50
优异的耐化学剂性硬度低，抗机械疲劳性能极少，导热
性低

Amco*金属945
Rc 31
导热性能高，用于需较高冷却稳定程度的模腔或型
芯区域
耐用性和耐磨损性。

Amco*金属940
< Rc 20
与Amco 945相比具有很高的导热性硬度、耐用性很差

QC-7  Rc 16      6061-T651 Rc 8


用于低容量的模具。比钢软，机加工快捷、成本低不具备钢的耐用性

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防腐蚀
在高湿度环境下模塑时，镀镍或不锈钢有助于防止模具腐
蚀。当使用会产生冷凝、接着是氧化现象的冷模具，或者
使用的模具材料会释放对大部分钢材有腐蚀性的气体时，
最容易产生腐蚀。GE树脂，在正常情况下无需镀镍或不锈
钢模具，因为模具温度不应低于140°F (60°C) ，而且只有
一些GELOY树脂注塑牌号有腐蚀性的(PVC)成分。如果有
模具长期存放、除了预喷涂还需要其它防腐措施的情况时，
一般来说建议使用镀镍。

与鉻或其它技术相比，无电镀镍具有卓越的防化学剂性，且相对
较便宜，而且与大部分树脂脱模更为方便。
最后，镀镍给钢材选择留有余地，使其比不锈钢具有更高的机械
性能和导电性能，如韧性、硬度、耐粘附磨蚀性等。

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试验模具
软模具、低成本模具很有价值，它们能提供预生产制件，满足市
场研究、制造装配需求、与尺寸有关的重要性能；或给设计者提
供一个评估某些不常见功能的机会。
所有的铸塑和电镀加工，均需一个可原原本本复制的模具，试验
模具的质量和耐用性，取决于加工过程。某些模具生产量不足100
件，而其它模具则有可能高达数干件，究竟采用何种方法，决定
因素应是项目成本和时间。
从试验模具中还可以得到一些重要的模塑资料，稍后可用于正式
的生产模具。然而，由于试验模具的热性能和其它特性经常与那
些生产模具不同，所以不应期望加工参数和制件性能，与生产中
的实际情况完全一致。生产试验模具的一些常见方式如下：
常规的机器加工
&#8226; 钢材(未经硬化处理)
&#8226; 铝
&#8226; 黄铜
铸塑加工&#8226; Kirksite* – 一种金属铸塑材料
&#8226; 铝
&#8226; 塑料，环氧树脂
液镀加工
结构复杂的壳模可在母模上镀镍，然后托模并嵌入模架中。
火焰涂喷
火焰涂喷金属可以迅速生产出1/8 英寸(3.16毫米) 厚的壳模，
在进一步托模后，将此壳模置于规则的模架中。多种丝状金属可
用于此加工。

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冷注道
建议在注道的底部安一个冷料阱，以承接首先是从注嘴流出的
冷材料。典型的冷料阱直径应与注道的最大直径相等，深度则
是该直径的1-1/2 倍。流道系统也应每90°配备冷料阱，延长流
道至少其直径的1-1/2 倍。见第1-9页的图1-6 。
每英尺锥度为1/2 或3/4 英寸(12.7 或19.05毫米) 的标准注道
衬套，其“O“尺寸至少应为直径7/32 英寸(5.56毫米)。分模
线上的注道直径应等于或略大于流道直径。流道交叉段上的注
道直径如果超过规格，会延长模塑循环。流道交叉段上的注道
衬套半径应为1/32 至1/16 英寸(0.79 至1.59毫米)。逆锥度或
燕尾式冷料阱，在流道交叉段可用作注道残料顶销。(图1-1).
通过缩小冷料阱的直径（2）和/或在注道任一侧增加边折板
（3）或（4），可得到更积极的注道排气. ，从而可缩短循
环时间(图1-2),

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未完，待续

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对于GE PLASTICS树脂，建议使用纯圆形和梯形流道(图
1-3)。合适的流道直径选择，主要依赖于流道长度(图1-4)。
对于三瓣模具，建议使用梯形流道(图1-5).

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图1-6标明了冷料阱的尺寸和流道排气槽的位置。
有主、次流道的多模腔模具，其主流道应与次流道交汇后继续
延伸，以便在流道的流动前段安装冷料阱。

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流道长度应保持最短。要求对多模腔模具有精确尺寸控制
的制件，应有对称流道系统(图1-7)。紧公差制件不应设计
为成套制品模具。

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热注道
GE 树脂可在大部分型号的加热注道衬套中加工，但建议使
用外部加热型衬套(图1-8)。对于热注道衬套和歧管，建
议其使用加热器功率为50 瓦/立方英寸的加热钢板。另外，
接触面应消除应力，如有可能，还应使用不锈钢或钛嵌件
以绝缘。在承接器尖端，应保持精密的温度控制，以确保
正确的模塑。加热器应沿着承接器的整个长度安放，并确
定好位置，以便向浇口区直接提供数量合适的热量。热电
偶应装在尽可能靠近承接器尖端的位置(图1-9)。承接器
和模具之间的接触面积，应维持在最小程度(图1-8)，这
可以通过退切承接器周围大部分的钢获得。承接器内直径
应不小于5/16 英寸(7.94毫米).

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因为热流道系统的特定结构，随不同的独立应用要求而不同，
下面的资料仅是为热流道系统的选择和设计，提供一般性的指
南。
热流道系统已成功地用于多模腔模具的小制件制造，以及多浇
口的大制件，如商业机器外壳和汽车仪表盘。
在热流道系统中，树脂由机器注嘴注射加热的分配歧管。树脂
保持熔融状态，通过歧管的内部流道，流入模具模腔。歧管是
加热筒的延伸，因此，提供精确的温度控制是十分重要的。不
建议采用内部加热的无流道模塑系统，因为这些系统存在着固
有的无流动区和较高的压力降。这会导致滞留时间延长、材料
降解和过量的压力或出现不充填的情况。

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热流道的优点
&#8226; 虽然模具更昂贵，但它为更薄壁、更经济型材提供了机会，这
些取决于设计，而不受流动制约。
&#8226; 制件可以在多个位置浇注，使设计更灵活。热流道系统可以有
效地缩短长制件或多模腔模具的流动长度。
&#8226; 有消除回用料和二次操作的潜在可能无须清除流道和注道以
及再粉碎)。.
&#8226; 通过消除注道/流道交叉段，及设立注道所需要的等待，从而减
少循环时间。
&#8226; 模腔的热熔体有助于改善质量。流道中没有显著的温度和压力
损失，模塑残余应力更少。

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热流道系统的注意事项如下：
热流道系统
1. 通道应通过外部加热，并且在设计上考虑消除过热点(即4个加
热器对称地摆放在流动通道四周)。
2. 为使歧管能够正确加热，应使用最小50瓦/立方英寸的钢体，加
热器要均匀地分布在歧管上。
3. 歧管通道应最小为0.50英寸(12.7毫米)。大件和较长流动长度
的制件需较大的直径。
4. 各通道应设计成流线形，没有物料挂模和降解的死角。转角的
地方应有凸型端塞。
5. 建议采用电压比例温度控制，以保持温度一致。
6. 注嘴应该短且直，超过6英寸长的注嘴，应设两个温度控制区。
7. 歧管分路接头和下料管口，应与合模钢板做好适当的绝缘。两
者之间要有0.03英寸（0.79毫米）的气隙，使金属面连接最少，
同时要使用不锈钢或钛金属支撑垫片。
8. 注嘴下料管应有外部加热器，并至少延伸至到达或超过最小模
孔。
9. 对每个注嘴应有独立的封环控制器。
10. 在歧管和下料管中的树脂熔体温度，应与料桶中的熔体温度相
同。
11. 保温流道系统不适用于工程热塑性树脂。
12. 对于ULTEM树脂，因为固有的挂模区会使制件产生条纹，因
此，要清楚该用何种特殊的阀式浇口热流道系统。