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如何选择最适合的钢材制作押出模具?
2023.04

多数人都有过去知名餐厅享用美味的经验,每一道佳肴的背后除了厨师的好手艺之外,食材也是不容忽视的重要基础,好的食材加上妥善的处理与烹煮,才能成就令人垂涎的美味;同样的,一组表现稳定而耐用的押出模具,除了精良的加工技术之外,要如何选用适切的钢材,也是一门鲜为人知的专业。

选用适合押出模具钢材有几个考量点;

1. 押出模具运作的生产条件 (包含温度,压力等)。

每种产品的制程都不尽相同,因此不同种类的押出模具在机台上实际运作时,就会面临到因为制程而多种不同的温度压力条件组合,押出模具操作温度多半都介于250-350 ℃,但有些特殊操作条件需要再更高温(450℃)下操作,有些制程需要较高的压力协助塑料进入模具,有的则不用,入模前的压力从100-250bar不等。考虑押出模具长期在特定温度与压力下的使用,钢材本身的稳定性和耐受度就是首要考量点

2. 押出模具制程中的各种加工方式 (CNC加工,电镀,延磨抛光等)。

许多人都有这样的迷思:硬度越高的钢材越耐用。事实上要根据应用来选用适合的钢材,对于押出模具来说,钢材硬度约莫在HRC28-40之间是最适合的,主要是考虑模具流道加工、钻孔以及各零件组配的因素,硬度过硬的钢材,除增加加工的困难度以及耗损等影响加工品质外,硬度过高的钢材甚至无法加工。早期我们采用多数人熟知的2311系列钢材(硬度HRC28-33),随着钢材锻造的工艺不断进步,原本的2311系列钢材也不断改良,所以虽然都是2311系列,但我们不断选用更适合的钢材来制作押出模具。



( 选择钢材还要考虑模具流道加工、钻孔以及各零件组配的因素 )

从2023年开始,我们发现改质过后的BPM系列钢材,虽然成本较2311来的高,但相较起来不仅钢材稳定度提升,改良后硬度HRC38-40,但不增加加工的困难度,反而在抛光加工表现以及耐温度方面优于2311,而且在全球都倡导节能减碳的风潮下,BPM系列钢材的导热快30%,对于押出模具使用者来说,节省许多能源以及生产成本。

除了加工之外,电镀是押出模具中很重要的制程,镀铬层的主要作用是为了降低塑料与钢材之间的磨擦系数,减少塑料表面产生的鱼骨现象,对于生产薄制品或透明制品的用户来说,这点至关重要,而镀前的抛光质量越好,镀层的表现就越好,这也是为什么我们会采抛光加工表现好的BPM系列钢材的主因。



(镀前的抛光质量越好,镀层的表现就越好 )

另外还有一个长远的考量,那就是日后的「维修与保养」。模具在长期使用下,难免产生损伤需要进行修补制程,在我们过往数十年替客户维修不同厂牌的模具经验中发现,如果押出模具的钢材不正确,不仅缩短押出模具的使用寿命,而且在损伤修补会增加困难度,甚至无法修补,所以对于使用者来说,好的钢材制作的押出模具不仅耐用寿命长,还可以避免日后高额的维修保样成本。

3. 押出模具与塑料间适配性。

针对这类特殊塑料或配方的用户,除了在押出模具设计以及加工上会调整之外,也会特别选用不同的钢材来适配。比如PVC塑料,我们就会选用2316系列的钢材加上镀铬,这支钢材本身的耐蚀性高,而且在抛光加工后能保持镜面水准,对模具用户来说,不会因为使用特殊塑料生产而找不到适合的押出模具。

和PVC相比,某些生产配方中因为含有氟,其腐蚀性更强,连2316系列钢材都无法因应,这时我们会采用目前耐腐蚀度最高的C276 (哈式合金),但C276对加工来说是很大的挑战,素有「加工恶魔」之称的钢材,就连超过30年模具加工经验的团队,也费了好大一番功夫才找出C276最佳的加工技法,制作出符合客户期望的押出模具。



( 左: 2311钢材是多数人熟知的模具钢材 右: C276钢制作的模具用于处理含氟塑料 )

除了押出模具外,针对涂布模具也选用不同的钢材。涂布和押出模具在使用上有着极大的不同,比如说:涂布模具的操作温度多半为常温,涂布模具使用的各类胶料黏度相差甚大,有些胶料具有腐蚀性,涂布后还可能有其他的不同制程等,因此涂布模具在抛光加工的精度、模唇的R角等要求较高,不仅在涂布模具加工制程做必要的调整,钢材特别选用W8PH系列钢材,具有良好耐蚀性,再加工表现上也相对稳定。



( 左: BPM钢材用于制造押出模具 右: W8PH用于制造涂布模具 )

钢材之于模具,如同房子的钢筋,如果没有稳固的根本,就无法做出符合客户期望的押出模具,钢材没有好坏之分,如何在上百种材料中选用最适合的钢材,是身为一个模具制造商的该有的专业,这份专业也才能为客户做好完美的品质把关。