Заказчик пресс-формы получает три коммерческих предложения на один и тот же пластиковый корпус. Первый поставщик рекомендует P20, второй указывает NAK80, а третий настаивает на закаленной стали H13 или S136. Предложенные цены на пресс-формы, сроки изготовления и заявленный срок службы инструмента существенно различаются.
Выбор самой дешевой стали может привести к преждевременной эрозии литника, закруглению зазоров, коррозии, образованию заусенцев или необходимости повторной полировки. Использование высококачественной закаленной стали во всем инструменте может создать другую проблему: неоправданные затраты на материал, более длительную термообработку, более медленное внесение изменений в конструкцию и большие сложности с ремонтом.
Для принятия обоснованного решения о выборе между сталью P20, H13, NAK80 и S136 необходимо учитывать ожидаемые риски отказа пресс-формы. В этом руководстве по выбору стали для пресс-форм сравниваются четыре материала по таким параметрам, как смола, содержание наполнителя, твердость, коррозионная стойкость, качество поверхности, термообработка, техническое обслуживание и производственные требования.
В результате сравнения сталей для литьевых форм не удалось выявить одного универсального победителя. Сталь P20 подходит для экономичных и адаптируемых форм. Сталь NAK80 обеспечивает прецизионную обработку декоративных элементов без окончательной закалки. Сталь H13 защищает зоны с высокими нагрузками и абразивным воздействием. Нержавеющая сталь типа S136 отвечает требованиям по коррозионной стойкости, гигиеничности и высокой степени полировки.
Таким образом, наилучшей сталью для литьевых форм может быть комбинация материалов, а не один сорт, используемый во всей конструкции.
Что на самом деле означают P20, H13, NAK80 и S136?
P20 и H13 — это установленные категории инструментальных сталей, включенные в область действия спецификации ASTM A681 для легированных инструментальных сталей . Стандарт определяет требования к изделиям из кованых легированных инструментальных сталей, но в коммерческом предложении все равно необходимо указать точную марку, условия поставки, твердость и утвержденный эквивалент.
Обозначение P20 обычно относится к предварительно закаленной стали для пластиковых форм. В расценках могут быть указаны AISI P20, 1.2311, никелево-модифицированная 1.2738, 718H или эквивалент местного производства. Эти материалы могут иметь общий диапазон применения, но различаться по химическому составу, однородности твердости, чистоте стали, полируемости и эксплуатационным характеристикам в толстых блоках.
NAK80 — это запатентованная формовочная сталь с дисперсионным упрочнением, а не общее обозначение AISI. Обычно она поставляется с твердостью приблизительно 40 HRC и, как правило, обрабатывается без заключительного цикла закалки. Более высокая твердость до закалки, стабильность размеров и возможность качественной финишной обработки отличают ее от стандартной стали P20.
H13 — это инструментальная сталь для горячей обработки, обычно обозначаемая как 1.2344. Производители инструментов обычно обрабатывают её в отожженном состоянии, а затем закаляют и отпускают для достижения требуемой износостойкости, ударной вязкости и твердости.
S136 — это коммерческое обозначение нержавеющей стали для изготовления пресс-форм, часто используемое в расценках на азиатскую оснастку. Поскольку химический состав, состояние ESR, чистота и условия поставки могут различаться, покупатели никогда не должны принимать «эквивалент S136» без сертификата производителя и согласованных технических характеристик.
P20 против H13 против NAK80 против S136: краткое сравнение
В приведенной ниже таблице указаны практические начальные диапазоны. Она не должна заменять сертификат производителя стали, утвержденную процедуру термообработки или инженерную экспертизу конкретного проекта.
| Фактор выбора | P20 | NAK80 | H13 | нержавеющая сталь типа S136 |
|---|---|---|---|---|
| Типичные условия поставки | предварительно закаленный | предварительно закаленный | Мягкий отжиг | Отожженный или предварительно закаленный |
| Обычная рабочая твердость | Примерно 28–34 HRC | Примерно 38–42 HRC | Часто после лечения наблюдается снижение частоты сердечных сокращений до 44–52 ХРС. | Часто после лечения наблюдается снижение частоты сердечных сокращений до 45–52 ХРС. |
| Требуется окончательное затвердевание | Обычно нет | Обычно нет | Обычно да | Обычно требуется для полной производительности |
| Machinability | Очень хорошо | Хорошо подходит для своей твердости | Годен до затвердевания | Средняя |
| Риск деформации при термообработке | Низкий | Низкий | Должен быть под контролем | Должен быть под контролем |
| Зеркальная полировка | Хорошо подходит для чистой стали. | Очень хорошо | Зависит от класса | Прочная конструкция из высококачественной стали ESR. |
| Консистенция текстуры | Хорошо | Очень хорошо | Требуется контроль твердости. | Хорошо подходит для качественного процесса травления. |
| Устойчивость к коррозии | Низкий | Низкий | Низкий | Высокий |
| Устойчивость к абразивным смолам | Средняя | Средняя | Высокая при закалке | Высокий уровень при надлежащем затвердевании. |
| Пост-Т1 модификация | Относительно легко | Относительно легко | Труднее | Труднее |
| Относительная начальная стоимость | Самая низкая | Средний | Высокий | Высокий |
| Типичная роль | Общие полости и корпуса пресс-форм | Косметические прецизионные вставки | Задвижки, запорные клапаны, штифты, износостойкие вставки | Коррозионные, оптические или медицинские полости |
Твердость сама по себе не определяет срок службы инструмента. Вставка с твердостью 50 HRC, имеющая плохую термообработку, недостаточную прочность, острые внутренние углы или слабое охлаждение, может выйти из строя раньше, чем вставка с меньшей твердостью, разработанная с учетом фактической нагрузки.
Поэтому название стали следует рассматривать в совокупности с технологией производства, размерами сечения, микроструктурой, термообработкой, требованиями к полировке и геометрией пресс-формы.
Семь факторов, которые должны влиять на выбор стали для пресс-форм.
Состав смолы и наполнителя
Ненаполненные АБС-пластик, ПП, ПЭ и стандартный поликарбонат, как правило, вызывают меньший абразивный износ, чем полиамид PA66-GF30, полибутилентерефталат, наполненный стекловолокном, компаунды с минеральными наполнителями или термореактивные пластмассы. ПВХ, коррозионно-активные добавки, некоторые огнезащитные составы и конденсация увеличивают потребность в нержавеющей стали для литьевых форм.
Производственный спрос
Количество циклов впрыска дает представление о ситуации, но не гарантирует срок службы пресс-формы. Скорость потока через литниковый канал, давление впрыска, ориентация наполнителя, смазка, охлаждение, выравнивание ползуна, геометрия запорного клапана и профилактическое техническое обслуживание могут иметь большее значение, чем указанное количество циклов.
Косметические требования
Стандартная промышленная крышка не требует такой же чистоты стали, как оптическая линза из ПММА. Необходимые критерии полировки SPI, текстуры VDI, блеска, зернистости и наличия дефектов должны влиять на материал полости. Руководство Boona по пересчету SPI в VDI 3400 в Ra объясняет, почему метод полировки, измеренная шероховатость и внешний вид отлитой детали не могут рассматриваться как точные эквиваленты.
Воздействие коррозии
Проанализируйте воздействие смолистых газов, условия хранения во влажном климате, качество охлаждающей воды, конденсацию, химические вещества для очистки плесени и сезонные простои.
Инженерные изменения
Сплавы P20 и NAK80 позволяют проводить более быструю модификацию после термообработки T1, поскольку обычно позволяют избежать еще одного полного цикла закалки и чистовой шлифовки.
Локальное механическое напряжение
Для тонких штифтов, затворов, подъемников, запорных клапанов и скользящих элементов может потребоваться более высокая твердость или ударная вязкость, чем у основного блока полости.
Стоимость простоя
Использование высококачественной стали становится более оправданным в тех случаях, когда удаление литьевой формы, устранение ржавчины, повторная полировка или замена вставок могут нарушить работу высокотехнологичной производственной линии.
Когда P20 или NAK80 — лучший выбор
Выберите P20 — это экономичный и универсальный инструмент.
P20 — практичный выбор для изготовления деталей из ABS, PP, PE и некоррозионных конструкционных пластиков в условиях низкой и средней производительности. Предварительно закалённое состояние позволяет инструментальному производителю обрабатывать пресс-форму на станках, выполнять электроэрозионную обработку, полировку, сборку и испытания без окончательной закалки и отпуска.
Типичные области применения включают корпуса бытовой техники, промышленные крышки, крупные детали, не являющиеся оптическими, мостовые инструменты, а также проекты, которые могут измениться после первого испытания.
К недостаткам стали P20 относятся умеренная износостойкость, слабая защита от коррозии и переменчивые показатели зеркальной полировки при использовании в материалах с низкой степенью чистоты. В коммерческом предложении, содержащем только «эквивалент P20», следует указывать точное обозначение, твердость при поставке, источник стали и требования к сертификату.
Стратегия обработки также влияет на объем чистовой обработки. В исследовании 2024 года, посвященном фрезерованию стали AISI P20, сообщалось о примерно на 22% большей шероховатости поверхности при фрезеровании вверх по сравнению с фрезерованием вниз в условиях проведенных испытаний. Стратегия перекрытия «вверх-вверх» привела к примерно на 25% большей шероховатости, чем стратегия «вниз-вниз». Эти результаты не являются определяющими для всех операций обработки стали P20, но они показывают, почему планирование траектории движения инструмента влияет на время полировки и качество конечной полости.
Выбирайте NAK80 для высокоточных косметических инструментов.
Твердость стали NAK80 обычно составляет около 40 HRC, и после обычной механической обработки она не требует окончательной закалки. Она подходит для обработки полостей, требующих чистых кромок, стабильных размеров, контролируемой текстуризации, полировки и ремонта после термообработки T1.
Типичные области применения включают корпуса электронных устройств, компоненты фотокамер, элементы отделки салона автомобилей, отражатели и детали бытовой техники с тонкой текстурой.
NAK80 не является нержавеющей сталью и не должен автоматически заменять H13 в зонах интенсивного износа стекловолокна. Покупатель также должен отличать настоящий NAK80 от неуказанного местного материала, предлагаемого с аналогичной твердостью.
Когда лучше выбрать нержавеющую сталь типа H13 или S136
Для защиты от концентрированного износа и механических нагрузок выбирайте сплав H13.
H13 хорошо зарекомендовал себя в зонах, подверженных истиранию, сжатию, нагреву, многократным ударам или сильному скользящему контакту. Применение в литье под давлением включает в себя вставки в литниковые каналы, тонкие запорные клапаны, штифты сердечников, компоненты горячеканальных систем, износостойкие пластины, клинья и детали, обрабатывающие полимеры, наполненные стекловолокном или минералами.
Обычно инструментальщик выполняет черновую обработку стали H13 перед закалкой, оставляет припуск на размеры, подвергает пластину термообработке и отпуску, проверяет окончательную твердость, а затем выполняет шлифовку, электроэрозионную обработку и полировку.
Этот способ изготовления увеличивает сроки выполнения заказа, но позволяет получить более твердый и износостойкий компонент. H13 часто обеспечивает наилучшее соотношение цены и качества в качестве сменной вставки, а не в качестве цельного корпуса пресс-формы.
Выбирайте нержавеющую сталь типа S136, устойчивую к коррозии и требующую тщательной полировки.
Нержавеющая сталь типа S136 становится актуальной, когда проект обусловлен коррозией, гигиеническими условиями, хранением во влажном состоянии или наличием загрязнений на поверхности.
Типичные приложения включают в себя:
- Прозрачные компоненты из ПММА и поликарбоната
- Медицинские и лабораторные контейнеры
- ПВХ или химически агрессивные смоляные системы
- Плесень, подверженная воздействию конденсата
- Полированные полости, где появление ржавчины недопустимо.
- Системы охлаждения, в которых коррозия может снизить теплопередачу.
Сертифицированная нержавеющая сталь высокой чистоты может обеспечить отличную полируемость и коррозионную стойкость, но ее механическая обработка, термообработка, полировка, сварка и ремонт обходятся дороже. В запросе предложений следует указать, требуется ли материал ESR, и определить конечную твердость, а не полагаться только на название «S136».
Матрица выбора смолы и стали, а также стратегия использования гибридных пресс-форм.
| Смола или требования проекта | Рекомендуемая начальная стратегия | Инженерное обоснование |
|---|---|---|
| АБС, ПП или ПЭ в умеренном объеме | P20 | Стоимость, обрабатываемость и простота модификации |
| Высококачественный корпус из ABS-пластика или поликарбоната. | NAK80 | Стабильная предварительная твердость и однородность текстуры. |
| Прозрачный ПММА или оптический поликарбонат | Сертифицированная нержавеющая сталь с полостью | Польская защита от коррозии и укрепление |
| ПВХ или коррозионное соединение | нержавеющая сталь типа S136 | Устойчивость к окрашиванию и воздействию коррозионных веществ. |
| ПА66-GF30 | Корпус P20 или NAK80 с вставками H13 | Защищает задвижки, запорные краны и зоны износа с высокой пропускной способностью. |
| Стеклонаполненный ПБТ | Упрочненные вставки H13 | Концентрированный абразивный износ |
| Формование термореактивных пластмасс | H13 или сертифицированная закаленная нержавеющая сталь | Тепло, давление и истирание |
| Крупная форма с изолированными следами износа | Корпус P20 плюс сменные детали H13 | Контролирует общую стоимость оснастки. |
| Медицинский контейнер | Сертифицированная полость из нержавеющей стали | Гигиеничность и устойчивость к коррозии |
| Нежная косметическая текстура | NAK80 или проверенная чистая литейная сталь | Однородность текстуры и упрощение ремонта |
В гибридной пресс-форме каждый материал размещается там, где его наиболее прочное свойство создает измеримую ценность. Одна пресс-форма может сочетать в себе корпус из стали P20, декоративную полость из стали NAK80, литниковые и запорные вставки из стали H13, а также компоненты из нержавеющей стали вокруг зон коррозии.
Такой подход снижает затраты на сырье и термообработку, сохраняя при этом возможность замены компонентов, подверженных поломкам.
Спецификация смолы должна включать не только торговое наименование. Необходимо указать тип и процентное содержание наполнителя, огнезащитную систему, цвет, допустимый объем вторичной переработки, температуру формования, годовой спрос, конструкцию литниковой системы и критически важные зоны для придания изделиям эстетичного вида.
Компания Boona , предоставляющая услуги по изготовлению пресс-форм на заказ, позволяет выбирать материалы для корпуса пресс-формы, полостей, сердечников, направляющих, литниковых каналов и износостойких вставок.
Термическая обработка, обработка поверхности и планирование ремонта
Для предварительно закаленной и сквозной закалки стали требуются разные технологические процессы.
Материалы P20 и NAK80 обычно позволяют производить прямую механическую обработку в исходном состоянии. Это снижает риск деформации, сокращает сроки выполнения заказа и упрощает управление изменениями размеров после термообработки T1. Компромисс заключается в более низкой максимальной износостойкости по сравнению с правильно закаленной пластиной из стали H13 или нержавеющей стали.
Для стали H13 и отожженной стали типа S136 требуется контролируемая последовательность действий:
- Грубая обработка
- Снятие стресса там, где это необходимо.
- Припуск на размеры для закалки
- Закалка и отпуск
- Проверка твердости
- Чистовая шлифовка или электроэрозионная обработка
- Удаление перелитого слоя
- Финальная полировка или текстурирование
Требования к качеству поверхности должны влиять на план термообработки. Неравномерная твердость, обезуглероживание, включения, повреждения от электроэрозионной обработки и некачественная сварка могут возникнуть во время полировки до блеска или химической текстуризации.
Стратегия ремонта также имеет значение. Стали P20 и NAK80 обычно позволяют быстрее вносить инженерные изменения. Закаленная сталь H13 требует контролируемого предварительного нагрева и процедур после сварки. Для нержавеющей стали с полостью требуется совместимый присадочный материал и специальная полировка, чтобы предотвратить появление видимых зон ремонта.
💡 Полезный совет: указывайте точную марку материала, твердость при поставке, конечную твердость и требования к термообработке на каждом отдельном чертеже вставки. Одна-единственная пометка о «инструментальной стали» в сборке пресс-формы может привести к непреднамеренной замене полостей, литников, направляющих и изнашиваемых деталей.
Пример применения: Корпус разъема PA66-GF30
Рассмотрим корпус разъема, отлитый из PA66 с 30% стекловолокна. Прогнозируемый срок службы составляет 650 000 производственных циклов. Конструкция включает узкие замыкания, тонкие элементы сердечника и покрытие SPI B-2 на видимой поверхности корпуса. Инженеры также ожидают нескольких корректировок размеров после T1.
В первом предложении указано, что весь сердечник и полость изготовлены из стали H13. Это обеспечивает высокую износостойкость, но также увеличивает стоимость сырья, время термообработки, чистовую обработку и сложность последующих корректировок.
Более целенаправленная стратегия предполагает использование:
- P20 для износостойких конструкционных пластин и крупных опорных элементов.
- NAK80 для косметической вставки в полость полости
- Закалённая сталь H13 для затвора, тонкие запорные клапаны и износостойкие детали сердечника.
- Сменные вставки в местах, где поток стекловолокна вызывает концентрированную эрозию.
Для утверждения необходимы сертификаты прокатного производства, окончательные отчеты о твердости пластин H13, измерения посадки пластин и косметический осмотр после коррекции T1.
Техническое обслуживание сосредоточено на расширении затвора, скруглении перекрытий, образовании вспышек, износе стержней сердечника и эрозии волокон вблизи сужений потока.
Такая конструкция позволяет избежать затрат на закаленную сталь H13 по всей длине инструмента, одновременно защищая наиболее подверженные поломкам участки. Кроме того, она упрощает модификацию декоративной полости и позволяет ремонтной бригаде самостоятельно заменять изношенные детали.
Стоимость, сроки поставки и проверка поставщиков.
Цена на необработанную сталь представляет собой лишь часть общей стоимости пресс-формы. Полный расчет включает в себя обработку на станках с ЧПУ, электроэрозионную обработку, термообработку, снятие напряжений, шлифовку, полировку, текстурирование, сварку, контроль качества, испытания пресс-формы, антикоррозийную обработку, техническое обслуживание и замену вставок.
| стальная стратегия | Начальная стоимость | Эффект опережающего времени | Долгосрочная ценность |
|---|---|---|---|
| P20 | Самая низкая | Самый быстрый | Простая модификация и ремонт |
| NAK80 | Средний | Быстрое застывание без окончательного затвердевания | Косметическая консистенция |
| H13 | Высокий | Более длительный срок службы из-за термической обработки. | Износостойкость и устойчивость к нагрузкам |
| нержавеющая сталь типа S136 | Высокий | Более длительный процесс закалки и полировки | Сохранение коррозионной стойкости и качества покрытия |
| Гибридная конструкция | Зависит от проекта | Средняя | Инвестиции сосредоточены на зонах отказа |
Перед утверждением предложения поставщика запросите:
- Точное обозначение материала
- Производитель стали или утвержденный аналог
- Оригинальный сертификат производителя
- Химический состав
- Номер партии или партии
- Твердость при доставке
- Итоговый отчет о твердости
- Подтверждение ESR, где это необходимо.
- Запись термообработки
- Отдельные обозначения материалов для полостей, сердечников, литниковых каналов, направляющих и вставок.
Не следует использовать расплывчатые описания, такие как «эквивалент P20», «местный NAK80» или «S136 аналогичного качества», если поставщик не предоставит согласованную документацию.
Услуги компании Boona по литью пластмасс под давлением сочетают в себе проектирование оснастки с учетом технологичности производства (DFM), анализ смол, документацию по материалам, испытания пресс-форм и планирование производства, благодаря чему выбор стали соответствует готовой детали, а не только первоначальной смете.
Часто задаваемые вопросы о P20, H13, NAK80 и S136
NAK80 лучше, чем P20?
NAK80 обычно обеспечивает более высокую твердость до закалки, более качественную отделку и улучшенную однородность текстуры. P20 стоит дешевле, легче обрабатывается и подходит для стандартных пресс-форм или конструкций, которые могут меняться.
Необходим ли водород H13 для нейлона, армированного стекловолокном?
Не всегда для всей формы. H13 часто целесообразно использовать в местах соединения с литниками, штифтами, тонкими запорными отверстиями и участками, подверженными концентрированной эрозии стекловолокном.
Это нержавеющая сталь S136?
Обозначение S136 обычно относится к коррозионностойкой нержавеющей стали для изготовления пресс-форм. Покупателям следует проверить точный сорт, химический состав, статус ESR, условия поставки и сертификат.
Какая сталь лучше всего подходит для прозрачного поликарбоната или полиметилметакрилата?
Сертифицированная нержавеющая сталь для изготовления пресс-форм с высокой степенью чистоты, как правило, обеспечивает наилучшие исходные условия для защиты от коррозии и сложной оптической полировки.
Требуется ли закалка стали NAK80 после механической обработки?
Материал NAK80 обычно поставляется предварительно закаленным до твердости приблизительно 40 HRC, поэтому при стандартном изготовлении пресс-форм обычно не требуется заключительный цикл закалки. Заменяемые материалы могут отличаться.
Сможет ли P20 добиться результата SPI A-1?
Чистая, высококачественная сталь P20 позволяет добиться превосходной полировки, но оптические результаты зависят от наличия включений, однородности твердости, чистоты стали и мастерства полировщика. Сертифицированная нержавеющая сталь может быть более безопасным вариантом для ответственных оптических деталей.
Можно ли использовать в одной форме несколько марок стали?
Да. Гибридная конструкция часто обеспечивает лучшее соотношение цены и качества за счет сочетания экономичной конструкционной стали с декоративными, износостойкими и коррозионностойкими вставками.
Всегда ли более твердая сталь обеспечивает более длительный срок службы пресс-формы?
Нет. На срок службы также влияют прочность, коррозионная стойкость, геометрия, термообработка, соосность, давление формования, содержание наполнителя, охлаждение, смазка и техническое обслуживание.
P20 против H13 против NAK80 против S136. Окончательная рекомендация.
При выборе между пресс - формами P20, H13, NAK80 и S136 следует руководствоваться техническими и коммерческими рисками, связанными с конкретной пресс-формой, а не общей таблицей количества впрысков.
Для экономичных универсальных пресс-форм, крупных некоррозионных деталей и проектов, которые могут меняться, выбирайте P20. Для предварительно закаленных декоративных полостей, прецизионной обработки, однородной текстуры и уменьшения деформации при термообработке выбирайте NAK80.
Для задвижек, запорных клапанов, штифтов, износостойких пластин, зон контакта с абразивной смолой и механически нагруженных вставок используйте сталь H13. В случаях, когда коррозия, прозрачность деталей, гигиеничность, хранение во влажной среде или необходимость сохранения высокой степени полировки определяющие факторы применения, выбирайте нержавеющую сталь типа S136.
Наиболее экономичная производственная пресс-форма часто использует гибридную конструкцию. Корпус пресс-формы, декоративная полость, литник, направляющая, штифт сердечника и чувствительная к охлаждению область подвержены различным рискам отказа и не всегда требуют использования одной и той же стали.
Полный запрос предложений (RFQ) должен содержать информацию о смоле, процентном содержании наполнителя, ожидаемом объеме производства, внешнем качестве отделки, функциональности вставки, твердости, термообработке, сертификации и предположениях относительно технического обслуживания до того, как поставщики окончательно согласуют цену пресс-формы.
Связанные Чтение
- Таблица пересчета SPI в VDI 3400 в Ra для определения качества поверхности пресс-формы
- Руководство по стоимости оснастки для литья под давлением
- Сравнение алюминиевой и стальной оснастки для мелкосерийного производства
Запросите документально подтвержденную рекомендацию по выбору литейной стали.
Готовите запрос на коммерческое предложение по пресс-формам для литья под давлением? Отправьте в Boona ваши CAD-файлы, процентное содержание смолы и наполнителя, годовой объем производства, целевой срок службы пресс-формы, качество поверхности, допуски, требования к охлаждению и предпочтительные марки стали. Команда сможет оценить проект с помощью услуги по изготовлению оснастки для литья под давлением и предоставить обратную связь по DFM (технологичности для производства), документированную стратегию выбора материалов и коммерческое предложение по оснастке.
