Trong ngành chế tạo khuôn mẫu thì nguyên vật liệu chế tác ra khuôn rất quan trọng. Vì việc chọn loại thép sẽ quyết định chất lượng của khuôn mẫu tạo thành như: đúng kích thước, đạt chuẩn về hình dáng. Vì vậy nên chọn loại thép nào để làm khuôn mẫu sẽ là một câu hỏi rất phô biến.
Tiêu chuẩn vật liệu thép thế nào để làm khuôn mẫu?
Chúng ta đều biết trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại thép khác nhau, nhưng không phải loại thép nào cũng có thể được lựa chọn làm khuôn. Để lựa chọn dùng chế tạo khuôn mẫu thì thép phải đạt được những tiêu chuẩn sau:
- Tính chất dễ gia công:
Để chế tạo bộ khuôn hoàn chỉnh từ phôi thép chắc chắn sẽ có sự can thiệp của dụng cụ cắt gọt, chính vì vậy thép khuôn mẫu phải đảm bảo được yếu tố dễ gia công, phù hợp với dao cụ khuôn mẫu
- Độ cứng, độ va đập tốt:
Do lực khép khuôn (ví dụ như khuôn ép nhựa) rất lớn, tốc độ ép nhanh nên sẽ gây ra sự va đập mạnh dễ gây ảnh hưởng đến hình dạng khuôn nếu chất liệu thép không đảm bảo.
- Khả năng chống mài mòn, ăn mòn hóa học:
Nhựa trong khuôn đùn, đúc cũng được xem như là một chất hóa học sau khi hóa lỏng, hoặc phôi nhôm trong khuôn đùn có tính mài mòn do ma sát với thành khuôn. Trong thời gian dài sử dụng khuôn để hiệu quả sử dụng bắt buộc phải lựa chọn thép có khả năng chống ăn mòn cao.
- Chịu được nhiệt độ cao:
Trong quá trình chế tạo khuôn mẫu, phôi thép thô ban đầu sẽ được gia công phay CNC phá thô sẽ được đem đi nhiệt luyện để nâng cao tính bền, độ cứng của chi tiết, kéo dài thời gian làm việc, hạn chế dung sai sản phẩm thấp nhất… Tất cả đều phục vụ cho mục đích cuối cùng đó là khuôn sử dụng được ở nhiệt độ cao với số lượng lớn, thời gian kéo dài liên tục.
- Khả năng chống gỉ, bảo dưỡng khuôn:
Kim loại nói chung hay thép nói riêng khi ở trong môi trường không khí thường bị oxy hóa nhanh ảnh hưởng đến chất lượng bền mặt sản phẩm đúc, ép. Vì vậy tiêu chuẩn lựa chọn thép khuôn mẫu có khả năng chống gỉ sét, dễ bảo dưỡng là yếu tố không thể bỏ qua.
Trên đây là các tiêu chuẩn về cơ tính, một tiêu chuẩn khác không thể không nhắc tới đó chính là giá thành thép làm khuôn ảnh hưởng đến sự lựa chọn vật liệu.
Thép làm khuôn mẫu bao gồm nhiều loại trên thị trường với nhiều mục đích sử dụng khác nhau vì vậy giá thành cũng vì thế mà khác nhau.
Theo mục đích sử dụng mà người ta chia thành các loại sau:
- Thép làm khuôn nhựa
- Thép làm khuôn dập nóng
- Thép làm khuôn dập nguội
- Thép làm khuôn đùn nhôm ép nhiệt
Một số loại thép làm khuôn mẫu tốt, chất lượng cao thường được sử dụng phổ biến trong ngành khuôn mẫu bao gồm:
- Thép khuôn mẫu P20+Ni
Thép P20 là mác thép theo tiêu chuẩn AISI (Mỹ), mác thép tương đương là 1.2311 theo tiêu chuẩn DIN (Đức). Thép P20/1.2311 là loại thép hợp kim – là loại thép chứa trong nó một lượng thành phần các nguyên tố hợp kim thích hợp
a. Tính chất cơ học và đặc điểm của thép P20
Thép P20/1.2311 có những đặc điểm nổi bật như sau:
- Có khả năng mài bóng và gia công tia lửa điện tốt
- Độ bền và tính thấm nitơ tốt
- Hàm lượng lưu huỳnh thấp, cấu trúc đồng nhất và tinh khiết
- Khả năng đánh bóng, EDM và quang hóa cao
- Đường sọc thô ít và sự tăng độ cứng ít khi gia công tia lửa điện
- Khả năng gia công cắt tuyệt vời, độ cứng đồng nhất mọi nơi
b. Ứng dụng
Loại thép này được dùng trong các lĩnh vực như:
- Làm khuôn nhựa chính xác có kích thước trung bình hoặc lớn với tuổi thọ cao.
- Làm khuôn ép phun, khuôn thổi, khuôn định hình, khuôn ép nén Melamine
- Làm đầu lò cho máy ép đùn, các chi tiết máy, trục máy
- Khuôn đúc áp lực cho hợp kim thiếc, chì, kẽm
- Khuôn thiết bị điện tử, đồ dùng gia dụng: thùng tivi, máy giặt, máy lạnh, đèn trước, đèn sau ô tô…
- Thép khuôn mẫu SUS420J2
Thép SUS420J2 (JIS) tương đương với các mác thép như DIN 1.2083, 4Cr13 (GB).
Thành phần hóa học của thép SUS420J2 có chứa các nguyên tố như:C Si Mn P S Ni Cr W Mo V
a. Đặc điểm của thép SUS420J2/ 4Cr13
- Thép SUS420J2 có khả năng chống gỉ cao, đánh bóng tốt, gia công tốt, chống mài mòn cao
- Điều kiện xử lí nhiệt và gia công: độ cứng của thép sau khi gia nhiệt là : 48-52 HRC
b. Ứng dụng của thép SUS420J2/ 4Cr13(DIN 1.2083)
- Khuôn sản phẩm điện tử
- Khuôn mũ bảo hiểm
- Khuôn thổi nhựa PVC-PET
- Khuôn thủy tinh
- Khuôn nhựa tổng hợp
- Khuôn cao su
- Khuôn ép phun chịu mài mòn
- Thép khuôn mẫu SKD11
Thép SKD11 là thép làm khuôn dập nguội tốt, theo tiêu chuẩn JIS. Chúng tương đương với các mác thép như D2 (ASIM), DIN 1.2379
Thành phần hóa học của thép SKD11 chủ yếu gồm: C Si Mn P S Cr Mo V
a. Đặc điểm của thép làm khuôn dập nguội SKD11
Thép SKD11 có các đặc điểm sau:
- Giúp nâng cao hiệu suất và tuổi thọ cao
- Bề mặt gia công cắt gọt mịn, đẹp và chịu được lực mài mòn cao
- Thép làm khuôn dập nguội với độ chống mài mòn cao ở môi trường bình thường
- Độ thấp tôi tốt và ứng suất tôi là thấp nhất.
b. Ứng dụng của thép làm khuôn dập nguội SKD11
Thép SKD11 được dùng làm:
- Khuôn dập nguội
- Trục cán
- Dao chấn tròn, dao xả bang
- Các chi tiết chịu mài mòn.
- Thép khuôn mẫu SKD61
Thép SKD61 là mác thép theo tiêu chuẩn của Nhật Bản (JIS – Japan Industrial Standard) được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp khuôn dập, nhưng thép SKD61 được ưa chuộng hơn trong quá trình làm khuôn dập nóng.
Thép SKD61 làm khuôn dập nóng hoặc đúc với áp lực. Chúng tương đương với các mác thép như H13 (ASIM), DIN 1.2344,
Thành phần hóa học của thép SKD61 chủ yếu gồm: C Si Mn P S Cr Mo V
a. Đặc điểm của thép SKD61
- Khả năng chống rạn nứt nóng: Cacbon có ảnh hưởng lớn đến độ dẻo, độ bền, độ cứng, khả năng chống oxy hóa của môi trường, khả năng đàn hồi của thép SKD61. Hàm lượng Cacbon trong mác thép SKD61 ở mức 0,39% giúp thép cứng hơn nhưng không giảm tính đàn hồi của thép.
- Độ bền ở nhiệt độ làm việc: Nhờ có Lưu huỳnh đưa vào thép SKD61 cùng Mangan tạo thành Sunfua Mangan (MnS). MnS được kết tinh ở nhiệt độ cao dưới dạng các hạt nhỏ rời rạc và ở nhiệt độ cao có tính dẻo nhất định nên không bị chảy hoặc đứt, gãy. Do vậy, khuôn dập nóng bằng thép SKD61 có độ bền và độ dai cao ở nhiệt độ làm việc.
- Khả năng chịu mòn ở nhiệt độ làm việc: Hàm lượng Crom trong thép SKD61 giúp cải thiện sức mạnh và độ cứng. Cải thiện các tính chất cơ nhiệt cao của thép. Tính chống ăn mòn tốt và khả năng chống oxy hóa từ môi trường. Hàm lượng crom càng cao thì khả năng chống gỉ càng tốt. Lớp Crom được thêm vào giúp tạo ra một lớp màng bảo vệ trong suốt trên bề mặt thép mà mắt thường không nhìn thấy được. Lớp màng này không làm mất đi tính sáng bóng của thép.
b. Ứng dụng phổ biến của thép SKD61
Thép SKD61 có khả năng tăng tuổi thọ và tính ổng định của khuôn mẫu một cách chính xác. Chúng được dùng trong khuôn đúc dập nóng như:
- Khuôn đúc áp lực cho cả nhôm và kẽm
- Sử dụng trong khuôn mẫu, gia công nóng
- Khuôn đúc áp lực
- Đầu đùn kim loại cho các kim loại nhẹ
- Khuôn rèn dập
- Xylanh ngành nhựa
- Lõi đẩy, đầu lò, dao cắt nóng
- Thép khuôn mẫu S50C.
a. Đặc điểm của thép S50C
– Thép S50C là thép có độ cứng cao, có hàm lượng carbon trung bình, cơ tính ổn định và ít biến dạng
– Có khả năng chịu oxi hóa mạnh, chống gỉ cao, đánh bóng tốt, độ cứng 46~52 HRC, chịu nhiệt cao.
– Độ bền tốt, dẻo dai dễ xử lý nhiệt thích hợp sử dụng chi tiết thông thường
b. Ứng dụng của thép S50C
– Được sử dụng rộng rãi làm vỏ khuôn (mould base), khuôn nhựa thường
– Dùng chế tạo các chi tiết máy, khuôn gạch, khuôn cao su, các thiết bị, chi tiết trong xe …
– Dùng trong ngành đóng tàu, thuyền, kết cấu nhà xưởng, bồn bể xăng dầu, cơ khí, cơ khí xây dựng…
– Dùng trong các ngành chế tạo máy, ngành cơ khí, nồi hơi
– Dùng làm khuôn nhựa, khuôn bàn ghế, đồ gia dụng bằng nhựa
c. Quy cách thép S50C:
– Thép tròn đặc: Phi tròn: 25 --> 450m/m
– Thép tấm: Dày: 10 --> 205mm, Rộng: 250 --> 2200m/m Dài: 3000m/m--> 6000m/m
- Thép khuôn mẫu NAK80.
NAK80 được sản xuất bởi công ty Daido tại Nhật Bản và tuân theo tiêu chuẩn JIS. Tên mác thép là chữ cái đầu tiên trong bảng thành phần như: Nickel, Aluminum, Kupfer.
Đã có thời điểm NAK80 là mác thép hàng đầu để ứng dụng gia công khuôn cho các sản phẩm dưới đây:
- Khuôn vỏ điện thoại.
- Khuôn vỏ nhựa của máy quay phim, máy fax, máy vi tính.
- Khuôn chai lọ mỹ phẩm.
- Khuôn vỏ màn hình LCD.
Ưu điểm và đặc tính của vật liệu thép NAK80
NAK80 là mác thép duy nhất có hàm lượng Carbon thấp hơn 4 mác thép mà chúng tôi vừa giới thiệu bên trên. Tuy nhiên, NAK80 lại có những thành phần nguyên liệu mà các mác thép khác không có như: Niken, Nhôm, Đồng..
Từ sự khác biệt này mà NAK80 có những ưu điểm sau đây:
- Độ cứng tương đối giúp dễ dàng gia công hơn.
- Dễ chỉnh sửa và không bị biến dạng nhiều sau gia công.
- Thời gian gia công nhanh.
- Khả năng chống mài mòn ổn định qua thời gian.
- Có khả năng kết hợp với EDM để đánh bóng sau gia công.
Ngoài các loại thép trên vẫn còn nhiều loại thép khác phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau cho ngành gia công khuôn mẫu như: KDA1, QD61, QDN, DC11, SK3, SK4, H13, SKS3, SKS93, PD613, DC53, HPM38, SKH51, YXM, HAP10, HAP40, SUS440C, SUS430, SUS416 .v.v…
Kết luận.
Việc lựa chọn loại vật liệu làm khuôn phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm và hiệu suất sử dụng. Hy vọng với những thông tin chia sẻ nêu trên, bạn có thể dễ dàng chọn lựa loại thép thích hợp cho nhu cầu chế tạo khuôn của mình.
Với uy tín qua nhiều năm hoạt động trong lĩnh vực sản xuất khuôn đùn nhôm định hình và khuôn dập công nghiệp công ty Khuôn mẫu và sản phẩm kim loại Vina (VMMP) đảm bảo cung cấp cho khách hàng những sản phẩm và dịch vụ tốt nhất. Để được hỗ trợ và tư vấn nhanh chóng, hãy liên hệ với chúng tôi qua hotline 0965703570 hoặc 0909224023.
