模具选材教材Word文件下载.docx
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熱可塑性
PE（聚乙烯）
PC
電子零件
汽車用內裝飾板
電動工具外殼
高度之耐磨損性
HPM1
SLD
熱硬化性
碳酸樹脂
尿素樹脂
氮化石灰樹脂
齒輪類，電氣零件
餐具
化粧品
UL規格用（添加難燃劑型等）
ABC
聚苯乙烯
電視機外殼，陰極射線管覆蓋音響器材基板
適度之強度+耐蝕性
HPM38
PVC
聚氯乙烯
電話器，漏水管，絕緣管，接頭
耐蝕性
2、
耐腐蝕性
聚氯乙烯類（polyvinylchloride）、難燃樹脂、氟素樹脂、發泡樹脂等，均要求模具鋼材的耐腐蝕性。
3、鏡面加工特性
光學用塑膠鏡片，大形透明覆蓋零件類以及彩色樹脂用於表現鮮明色色彩之射出成形時，都需要高度的鏡面加工特性。
這種鋼材首先要求的必要條件是不允許發生氣泡的特性，因此鏡面加工用鋼料，通常多係樹脂成形用專用鋼材，而且係採用特殊溶解法製造而成。
4、預硬化型鋼料
預硬鋼（調質鋼），在模具直接加工後即可使用，可以避免因熱處理時所發生的一切困擾。
而且由於硬度分佈均一之故，鏡面加工及蝕紋加工時不容易發生不均之現象。
5、非磁性用
磁性塑膠（成形時，由於射出成形作業中磁場對模具鋼料之影響，因此應選用非磁性特性之鋼料為宜，適當之鋼料有YHD50（HRC42-47）、（SUS304+氮化）等良好的非磁性及高耐磨損性。
蝕刻加工所必要使用的鋼材
施以蝕紋加工的製成品，從汽車到家電、化粧品、其他塑廣泛地被使用著。
所使用的模具也由超大型至小型等種類繁多。
此類蝕紋加工所使用鋼材的必要條件乃在於一品質的表面加工特性。
蝕紋的加工原理，乃是利用化學葯品，因浸蝕作用而使模具表面產生各種花紋的飾樣。
浸蝕程度所引起飾紋之不同，可依飾紋樣板來決定，通常可分類為一般飾紋、皮革飾紋、精密飾紋等。
蝕刻加工用的鋼材特性條件有：
1、良好的淬火特性，可以獲得由外至內均一的熱處理硬度。
2、鋼材中所含一次析出碳化物粒子應當分布均勻且細小。
3、鋼材中偏析存在的非金屬介在物成分應保持最低限度，亦即鋼料應採用特殊溶解法之製造材料。
鋼料中應不存有快削之元素。
或是調節快削成分元素及各合金成分之含量，以使快削之特性消失時亦可。
需要耐蝕性之模具所必須使用之鋼材：
聚氯乙烯樹脂以及家庭電器製品所使用的難燃性樹脂，或密合墊、電線絕緣套等所使用的氟素樹脂，或其它發泡性樹脂原料等等。
塑料在射出成形時，常引發腐蝕性之氣體，都屬於易於在成型中引發腐蝕氣體的樹脂原料。
這些樹脂原料所使用的模具腐蝕問題，便自然而然地發生了。
耐腐蝕最好的對策是使用不銹鋼料。
最近則除了耐蝕性之外，更結合了耐磨損性、熱處理變形防止特性等考慮因素。
要求鏡面加工時必要使用之模具鋼材：
光學用塑膠鏡片、大型透明覆蓋等必須具備透明特性的樹脂以及化粧品盒等使用具備色彩之樹脂等，都必須使用一些能夠加工得到鮮明表面或高度鏡面加工特性，再兼具適當的機械特性等模具鋼材。
一、不利於鏡面加工特性之各種因素
（1）非金屬性介在物
因特殊溶解法所製成鋼料中所存在的矽酸鹽、鋁、硫化錳等化學物都會給與鏡面加工特性不利之影響。
改善之方法，可改用真空溶解法等特殊法來製造鋼料。
（2）因熱處理而變為粗劣之組織及氣孔
淬火用之鋼材，在加熱至淬火必要溫度以上而施以淬火冷卻時，即產生晶粒之粗化，而使組織形成粗大劣化之現象。
使用這種熱處理後之鋼料，施以鏡面加工時，極可能產生縐紋狀等略為起伏狀態之表面。
此時，若再加以熱處理產生脫碳時，則在施加鏡面加工時，將會發現氣孔現象。
脫碳氣孔將分布於拋光之全體加工之鏡面上，無纖維狀態是其特徵之一。
（3）淬火組織之變化
S50C、SCM3級之鋼料於淬火後，在鋼材表層及內部組織之間，有相當之差異的硬度分布狀態，因此很難在研磨時獲得均一之鏡面特性如圖３所示。
這種現象與特殊鋼料所不同的是，由於淬火性較差之故，使得鋼材心部（中心部）極易產生肥粒鐵及層狀的波來鐵之故。
二、鏡面加工特性及材料
鏡面加工特性，原則上雖然受到合金元素成分的多寡及模具鋼材硬度之影響，但基本上被施以高硬度處理之鋼材，較易達到鏡面性提高的要求。
鏡面特性之分辨可以由圖４中，容易地加工區別，其中最佳鏡面特性的鋼材YAG，在光學鏡片的使用上最具備優良的性能。
其次是，使用在泛用塑膠鏡片或影碟機，或光碟（雷射）唱盤中等高級鏡面需求的產品模具上的HPM38亦是極為優秀的鋼料。
圖4 HPM系列鋼材的鏡面加工特性區分
三、機械性質及材料
何謂具備快削性的模具用鋼材：
近年來由於塑膠模具已逐漸應用在類似汽車、家電器具、事務機器等大型製品上，因此在需求增加而導致模具鋼材，除了要求縮短進貨期限以外，並要求減少熱處理上的工時，結果導致預硬鋼材的大量使用。
但是如果使用現有普通構造用鋼時，當施以預先硬化熱理而達到HRC30~40以上時，則必大大地減少低其被削性，結果導致加工工時的提高。
鋼料表面處理之種類及其特性：
隨著最近樹脂材本身高強度化、耐熱化等特性長足的進步，模具鋼料則更被要求比以往更高的耐磨性、耐蝕性，但是。
由於要在耐磨性及耐蝕性達到兩全其美的境界，仍舊非常困難之故，最終的作法，只好依靠合併使用表面處理的方法。
很幸運的是，最近的表面處理技術顯示飛躍的進步，種種表面處理上的技術問題，如耐磨性、耐蝕性、耐氧化性、密著性、因表面處理加熱引起的變形、耐燒焦性、耐疲勞強度等已逐漸地被解決。
表五顯示表面處理法之種類，碳化物皮膜鍍膜處理法之比較，表面處理之硬及硬化深度等表面處理方法之特性比較.
表五 表面熱處理的方法
分類
表面處理法
供給物
形成層
化學
的
方
法
廣散
滲碳
固體滲碳、氣體滲碳、離子滲碳、氯酸鹽滲碳、真空滲碳。
C
碳化物+擴散層
氮化
氣體氮化、氣體軟氮化、氯酸鹽化、離子氮化。
N
氮化物+擴散層
S
硫化物
滲硫氮化
硫化法
S+N
硫化物+氮化物
水蒸氣處理
O
氧化物
滲硼
滲矽
滲鋁
滲鉻
粉末法，塗附法
溶融氯化鹽浸漬，溶融氯化鹽電解
B
Si
Al
Cr
硼擴散層
矽擴散層
鋁擴散層
鉻固溶體
溶融氯酸鹽法
（厚膜）
（TD程序）
金屬
碳化物
理
蒸著
化學蒸著
（CVD）
金屬鹽
碳酸氣
+氮氣
氧氣
氮化物
電鍍
電氣鍍膜，無電解鍍膜
電鍍金屬層
真空蒸著
噴射法
離子鍍膜
（PVD）
活性化反應蒸著
反應性噴射
高週波噴射
RF離子鍍膜
HCD離子鍍膜
金屬
+氮氣
氧氣
放電硬化
浸透處理
WC
WC+擴散層
溶射
氣體溶射、電弧溶射、電氣溶線溶射、粉未溶射。
金屬、碳化物、氧化物
鍍金
混合物
離子注入
合金層
表面熱處理
高週波淬火、火焰淬火、電射
淬火硬化層
1、表面處理方法之種類
現在，較被採用於塑膠模具上鋼材的表面處理方法以屬於擴散法的氮化表面處理，及溶融鹼性槽浸透法為主。
其他如物理的蒸著鍍模之PVD法及化學蒸著鍍膜的CVD法也漸漸被採用。
2、碳化物皮膜處理法之比較
溶融氯化鹽法，CVD，PVD之表面皮膜處理法之比較如表７所示。
3、表面處理之硬度及硬化深度
基本上使用浸透處理法所得到的多為較低硬度之表面。
但是硬化深度卻較深。
相反的，蒸著處理法之硬度較高，但硬化深度卻較淺。
（如圖６）
四表面處理方法之比較
塑模鋼材表面處理之結論如表七敘述一般，對於需要良好耐磨損，耐腐蝕等塑膠模具，以碳化物被覆的處理法較為適當，而一般耐磨損，一般耐腐蝕的塑膠模具來說則可以使用通常採用的氮化表面處理法。
表七碳化物被覆處理法之比較
溶融鹽法
CVD
PVD
處理溫度
800~1100C
600C以下
處理時間
2~8hr
1~3hr
約1hr
被覆物質
VC，NbC，
，Fe-Cr
碳化物、氮化物
氧化物、硼化物
被
處
材
形狀
複雜形狀可
對蒸發源言，陰極部份無法產生著之作兼用
化學成分
銅（0.3%C以上）
低融點物質不同
玻璃、非鐵等均可
後處理
可處理並同時淬火，高速鋼要再淬火再回火。
必須再淬火再回火（工具鋼使用時）
高速鋼處理後即可使用。
不必高溫回火（500C以上）之鋼種需要再淬火再回火。
變形
小徑材5
大徑材10
（有熱理處變形）
3~5
（有熱處理變形）
很少
被覆模特性
膜厚
數~10數
數~數mm程度
A~數
硬度
HV1000以上
（依鍍膜物質而不同）
密著性
良好
（有擴散層）
密著性仍有不安定之現象
對於精密耐磨損，耐蝕型的塑膠模具，可以使用PVD表面處理方法，但是對於一些在射出成形時局部感受大熱量之沖擊時的大型模具，由於模具構造複雜之故，於鎖模時，在合模線上極易產生偏負載而發生應力集中的現象。
此種狀況，以使用浸透處理法或CVD方法較佳。
圖６ 各種表面處理法之硬度及硬化深度之關係
表八各種表面處理方法之特性比較
處理法
特性
氮
化
碳化物被覆
浸
硼
電
鍍
鉻
溶融鹽
耐磨損性
~
耐燒焦性
靭性
疲勞強度
耐熱性
耐剝離性
熱處理變形
形狀、大小之限制
（最佳，良好、普通、不佳）
電腦輔助塑膠模具設計製造能力本位訓練教材
料
選
用
附
錄
編號：
PM-CPM0203
附表三 模具構造零件適用材料表
項目
零件名稱
材料
熱處理
1
零件側固定板
SS41,SS50,S25C~S55C
鍛壓，正常化或淬回火
2
固定側型模板
S50C,S55C,SCM4,SK7
退火，正常化或淬回火
3
可動側型模板
4
流道剝料板
5
剝料板
6
承板
7
間隔塊
8
頂出板
9
可動側固定板
10
心型
S50C,S55C,SCM4,SK7,SNC3,SKS2,SKD11,SKD61
正常化，退火或淬火回火
11
定位環
S50C,S55C,SK7
鍛壓或正常化，退火
12
注道襯套
SK5~SK7,SCM4
正常化或淬火回火
13
導銷
SK3,SK5,SUJ2,SKS2,SKS3
淬火回火
14
導銷襯套
15
注道抓套
SK3~SK5,SKS2,SKS3,SACM1
淬火回火，或氮化
16
頂出銷
17
頂出套筒
SK3~SK5,SKS2,SKS3,SUJ2
18
回位銷
SK3,SK5,SKS2,SKS3
19
停止銷
S25~S55C,SK3~SK5
鍛壓，正常化，淬火回火
20
定位銷
21
頂出板導銷
22
支座
S25C,S55C
鍛壓，正常化或淬火回火
23
頂出桿
24
止動螺栓
25
流道抓銷
淬火回火或正常化
26
連桿（張力環）
27
連桿用螺栓
S25C~S55C
28
鏈條配件
29
鏈條配件用螺栓
30
側向心型
SK3,SK7,SKS3,SKD11,SCM3~
SCM4
31
側向心型導承塊
SK3,SK5,SKS3
32
滑動保持件
S50C~S55C
鍛壓，正常化
33
定位件
S50C,S55C,SK3~SK5,SKS2,SKD11
34
斜角銷
SK3~SK5,SKS2~SKS3,SUJ2
35
斜角凸輪
S50C,S55C,SK3,SKS2
36
塞
S20C,S30C
表十四 模具材料與模具壽命參考表
模具類別
主要模具材料
成形品名稱
使用之成形材料
模具壽命
塑膠模
PDS3
廚具
PP
20萬次
面
PS、ABS
30萬次
PDS1
電子儀錶
塑膠
15萬次
KST1（日本神戶）
機車檔板
5萬次
SKD61
日用五金
尿素
10萬次
K3
化粧品盒
PVC、PC
NAK55
50萬次
SKT1、SK3、S45C
啤酒箱
HDPE
60萬次
S45C、SCM4
海飄零件
HDPE、PP
NAK55、FDAC
照相機等
ABS、PC
縫紉機配件等
PC、尼龍、PET、PBT
P20（美國）
玩具
射出模
S45C、SCM、SKD
馬桶
PVC
錄音帶盒
PS
電木模
FDAC（的日本日立）
低壓開關零件
電木
8萬次
塑膠射出模
PDS3、PDS1
洗衣槽
PDS3（日本大同）
計算機
ABS塑膠
PSSAB718（瑞典）
X-YControl
TDAC（日本日立）
12m/mCORC
PP塑膠
TDAC
10ψ，13ψ馬達表
Duracon塑膠
NAK55（日本大同）
電話機上下殼
HPM1（日本日立）
電腦外殼
NORYL塑膠
PDS5（日本大同）
汽車門鎖
酚樹脂模
電器配件
酚樹脂（電木）
SK3
機車零件
Plastic、橡膠鋁合金
洗衣機
Plastic
ASSAB718、PDS3
電視機外殼
透明鏡片
壓克力PS
SKD61、FDAC
BOBBIN、電錶
PC、DELRIN、NORYL
SKD11
電腦零件
PC、NORYL
ASSAB8407
透明零件
S60C
一般性產品
ABS、PP、PS、AS
錄影帶
100萬次
電木射出模
TDAV氣化
電磁
附表１５ 硬度換算表
維克氏硬度
勃氏硬度（
）10m/m3000kg
洛氏硬度（
）
蕭氏硬度（
抗拉強度
A級
B級
C級
940
85.6
68.0
97
920
85.3
67.5
96
900
85.0
67.0
95
880
84.7
66.4
93
860
84.4
65.9
92
840
84.1
65.3
91
820
83.8
64.7
90
800
83.4
64.0
88
780
83.0
63.3
87
760
82.6
62.5
86
740
82.2
61.8
84
720
81.8
61.0
83
700
81.3
60.1
81
690
81.1
59.7
680
80.8
59.2
80
231
670
80.6
58.8
228
660
80.3
58.3
79
224
650
80.0
57.8
221
640
79.8
57.3
77
217
630
79.5
56.8
214
620
79.2
56.3
75
210
610
78.9
55.7
207
600
78.6
55.2
74
203
590
78.4
54.7
200
580
78.0
54.1
72
196
570
77.8
53.6
193
560
77.4
53.0
71
189
550
505
77.0
52.3
186
540
496
76.7
51.7
69
183
530
488
76.4
51.1
179
520
480
76.1
50.5
67
176
510
473
75.7
49.8
173
500
465
75.3
49.1
66
169
490
456
74.9
48.4
165
448
74.5
47.7
64
162
470
441
74.1
46.9
157
460
433
73.6
46.1
62
155
450
425
73.3
45.3
150
440
415
72.8
44.5
59
148
430
405
72.3
43.6
143
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