(1)机械加工性能优良
塑料模具型腔的几何形状非常复杂,而且要求加工深孔、深沟槽、窄缝等难加工部位。钢材必须具有易切削的性能,在选择钢材时,如果其他条件都能满足,则这一条件是最后选定时的依据。
(2)抛光性能优良
无论何种塑料模具,其型腔的允许表面粗糙度极小,几乎都要求能做到镜面光泽。而要达到镜面光泽,钢材必须具有≥38HRC的硬度,而硬度达到55HRC为最佳,要达到镜面光泽,首先钢材中的夹杂物要尽量少,而且不能有气泡存在,并且显微组织均匀。在大量生产中用的模具,表面粗糙度也是重要条件。
(3)良好的表面腐蚀加工性
很多模具要求成型的塑件表面为各种其他物质的花纹,如皮革、绸纹、布纹、精细图案等,这就要求钢材的质地细而均匀,否则腐蚀后的效果不佳。
(4)耐磨性和韧性好
塑料模具是长期承受热交变负荷的,而且又是长期经受摩擦的。如仅考虑其耐摩擦的一面,而不考虑其受热交变负荷的一面,使用冷冲模具的高碳高合钢制造时,必然会出现韧性不足而引起开裂。
(5)淬透性好、变形小
塑料模具的型腔部分大都必须进行热处理,这就要求钢材具有较好的淬透性和很小变形。一般热塑性塑料成型用模具,采用调质、预硬化等处理即可,而热固性塑料成型用模具则必须淬硬。
(6)电火花加工性好
塑料模的凹型腔时常采用放电加工,放电加工后表面的硬化层要浅,以便于抛光。抛光塑料模型腔的时间越长,就会增大成本。在以手工抛光为主的情况,硬化层厚则抛光工时增大。
(7)耐腐蚀性佳
聚氯乙烯等塑料在成型时能产生盐酸气体,对型腔有腐蚀性。对于有腐蚀性物质产生的塑料模,必须考虑钢材耐腐蚀性。
(8)焊接性好
在型腔加工,以及旧模具的修复过程中,有时难免要补焊。因此,模具钢必须有很好的焊接性能。
(9)塑件生产批量
模具是高效率的生产装备。每一付模具的使用寿命,直接关系到制件的成本。而每一种产品的预计产量,又因市场需求而定。在考虑设计模具时,除了每模的型腔数之外,就要考虑其使用寿命。最理想的情况是当模具寿命结束时,该产品正好退出市场。但这实际很难推断,因为市场需求是变化的。当生产批量小时,则对钢材的要求较低:当生产批量大时,必须选择优质钢材,以延长使用寿命而避免重复制做模具。
(10)塑件尺寸精度
塑件的尺寸精度,有50%取决于模具。而模具的制造精度及耐磨性能又决定制件的合格率。对于要求高精度(SJ 1372-78的3,4级精度)以及超高精度(SJ 1372-78的1,2级精度)的塑件,既使产量极低,也应选用优质模具钢。
(11)制件的复杂程度
制件越复杂,型腔加工越困难,因而必须选用可加工性好的钢材。制件复杂程度高,表现在制件图样上的尺寸数目多,加工部位多。因而必须考虑加工的应力变形。
(12)制件体积大小
制件外形越大,型腔的切削量越大。用大吃刀量切削时,切削应力也大。因此对于大制件的模具最好选用易切钢。当制件较小时,型腔体积也小,所用的刀具(主要是铣刀)强度低,切削量很小。选择钢材时应选用质地均匀、合金碳化物分布细而均匀的钢材。小模具一般先作预硬化处理然后再进行加工,要考虑加工的可能性。
(13)制件外观要求
塑件如为外观装饰件,则表面的质量好坏对产品影响较大。凡对塑件外观有严格要求的塑件,最好选用真空熔炼或电渣熔炼钢,以达到最好的型腔抛光效果。
45钢、50钢具有一定的强度与耐磨性,经调质处理后多用于模架材料。高碳工具钢、低合金工具钢经过热处理后具有较高的强度和耐磨性,多用于成型零件。但高碳工具钢因其热处理变形大,仅适用于制造尺寸小、形状简单的成型零件。
随着塑料工业的发展,塑料制件的复杂性、精度等要求越来越高,对模具材料也提出更高要求。对于制造复杂、精密和耐腐蚀性的塑料模,可采用预硬钢如PMS、耐蚀钢如PCR和低碳马氏体时效钢如18 Ni-250,这些材料均具有较好的可加工性、热处理和抛光性及较高强度。
此外,在选择模具材料时还须考虑防止擦伤与咬合,如两表面存在相对运动的情况,则尽量避免选择组织结构相同的材料,特殊状况下可将模板一面施镀或氮化,使两面具有不同的表面结构。