急冷急热塑胶模具系统钢材问题解析与对策

    近年来由於消费性电子、光电產品、汽机车零组件的蓬勃发展，產品的开发週期相对缩短，尤其消费性电子產品塑胶件著重质轻、高亮面、薄壳应用也变得是主流趋势，且塑料添加30-50%玻璃纤维Glass Fiber增强机构强度也愈来愈被接受且普遍。薄壳、塑料玻纤添加攸关塑胶射出模具钢材模仁磨耗，抗压强度等问题须赖模具钢材技术评估，如採高速射出变模温方法射出生產（RHCM，IHTC），冷热模温系统将对模仁钢材韧性，抗压强度，抗热疲劳性，模座抗压强度，模具系统钢材热传导及热膨胀系属一致性等攸关终端產品轻、薄尺寸公差，变形变形等影响，正确评估选择模具系统钢材，才可有效率地解决產品与模具开发上的困难。

急冷急热模具钢材常见问题:

    以蒸汽式模具加热方式，模具设计者常忽略模仁钢材韧性，以冷却水孔离模面距离较近可较快降温而将冷却水孔中心点从原先模板厚度中心朝模面，水孔上缘处距离约3-4mm处，因水孔离模面肉厚减少相对钢性及韧性相对减少，加上模具射出应力应变產生水孔内分解应力增加，而增加模具从水孔延模面开裂风险。

    模仁硬度太高问题，钢材韧性与硬度相关函数关系，一般金属硬度愈高，动态韧性值会相对较低。急冷急热加热法，如钢材硬度较高且受应力或分解剪应力大时，热活化能将会增加模具开裂风险，适当硬度，抛光性，增加韧性值将是折衷方法。

解决方案:

    对於变模温或急冷急热模具加热射出成型生產，塑胶射出成型模具钢材需评估：

          （1）镜面钢材：M333及W8PH钢材抗弯曲强度：1600-1800N/mm2，硬度  HRC:40-45，减少射压剪应力应变造成抗弯韧性破坏

          （2）钢材镜面度：M333 或W8PH，硬度HRC:40-45之间，#10000。

          （3）钢材清净度需达Press Electric Slag Melting等级以上（PESR等级以上，非金属介 在物依DIN 50602 K1<5标準）。

          （4）不銹钢钢材热传导系数：M333 28W/mk ,100℃，金属导电性或热传导性需较快者

          （5）冷却水孔中心点离模面15mm以上避免韧性破裂风险。

          （6）冷却水质需接近PH:7+/-0.5减少Pitting corrosion点状腐蚀產生。

          （7）模仁真空热处理工艺掌握，攸关薄型化塑胶射出公差要求，需谨慎评估淬火、深冷、回火参数条件，M333，W8PH均可达尺寸时效变寸量0.005mm以内。

对於含PC含玻纤20-50%射出材料，模具钢材模仁及模具系统需评估：

        模仁钢材：M390 HRC:54-56，抗弯曲强度2700N/mm2，抵抗变模温对对钢材强度、韧性、耐磨性要求

          M390高耐磨性及耐蚀性要求，採梧济公司热处理工艺製程，提高模具耐 磨性

          模座钢材：抗压强度1500N/mm2 ，HRC:35-40，才可支撑模仁M390，HRC:54-56 高耐磨性及抗压强度要求。

 结论

    由於消费性电子產品日益追求轻、小、短、复杂度高，薄型化，交期快速趋势，塑胶射出成型採异型水路设计渐被採用，主要目的以达复杂產品成型週期快速、有效冷却效率提高，成型面无结合线，尺寸公差极小化等优势。模具钢材的*化选择及评估影响甚鉅。

模具钢材需依不同產品应用选择适当的热处理工艺及模具钢材料一同面对薄型化，快速成型週期的塑胶射出件市场的挑战。掌握此模具钢材的关键因素，才可在竞争中持续保持，為射出成型產业架构起新的竞争优势，开拓另一片蓝海。