模具加工材料如何选择？

模具加工材料的选择逻辑与应用指南

一、材料选择的核心影响因素

1. 使用场景需求
1. 工况：温度（如压铸模具需耐 600℃以上高温）、压力（冲压模具承受 200MPa 以上冲击力）；
2. 产品特性：塑料件透明度（需模具表面镜面抛光）、金属件厚度（厚板冲压需高耐磨性材料）。
2. 加工工艺适配性

1. 切削性能：45# 钢易切削但硬度低，适合简单模具；硬质合金难加工但耐磨性极佳。

3. 成本与寿命平衡

1. 小批量生产：用低成本预硬钢（如 P20）；大批量生产：选高寿命材料（如 S136），分摊成本。

二、按模具类型分类的材料选择

（1）塑料模具材料选择

示例：生产透明奶茶杯模具时，需选 S136 钢，因其经淬火 + 抛光后表面粗糙度低，且耐奶茶酸性腐蚀，避免模具生锈影响产品透明度。

（2）冲压模具材料选择

注意：冲压不锈钢板时，模具刃口易磨损，需用硬质合金（如 YG8）或涂层刀具（TiN 涂层提高耐磨性）。

（3）压铸模具材料选择

案例：铝合金压铸模具若选用普通 45# 钢，会因 650℃熔融铝液导致模具快速软化、粘模，而 H13 钢经淬火 + 回火后（硬度 HRC48-52），可承受 10 万次以上热循环。

（4）锻造模具材料选择

• 典型材料：5CrNiMo、5CrMnMo
• 特性：高温强度高（耐 1100℃锻造温度），抗热龟裂，适合碳钢、合金钢锻造（如汽车齿轮、曲轴）。
• 工艺要点：模具需预热至 200-300℃再使用，避免急冷急热开裂。

三、特殊场景的材料选择技巧

1. 耐腐蚀模具

• 加工 PVC 塑料（含氯，高温释放 HCl 气体）：选 S136 或 2316 不锈钢，表面镀铬（厚度 5-10μm）防腐蚀。

2. 低摩擦模具

• 生产密封圈等橡胶件：模具材料用 SUS420J2，表面 PVD 涂层（如 DLC 膜，摩擦系数 < 0.1），防止橡胶粘模。

3. 快速换模场景

• 用铝合金（如 7075-T6），重量轻（密度 2.8g/cm³，仅为钢的 1/3），适合自动化生产线快速切换模具。

四、材料选择的错误案例与规避

• 错误 1：用 45# 钢制作注塑透明件模具

• 后果：45# 钢易生锈，模具表面产生锈斑，导致塑料件出现麻点。
• 正确选择：换用 S136 钢并抛光至镜面（Ra<0.05μm）。

• 错误 2：冲压不锈钢板时用 Cr12 钢模具

• 后果：Cr12 耐磨性不足，刃口 1000 次冲压后即磨损，产品毛刺超标。
• 正确选择：换用 SKH-9 高速钢或 YG10X 硬质合金，寿命可提升至 10 万次以上。

五、材料性能对比与成本参考（以塑料模具为例）

六、材料选择的流程建议

1. 明确产品生产批量、材料（如 PP 塑料 vs 不锈钢板）、精度要求（如 ±0.1mm vs ±0.01mm）；
2. 根据模具类型（注塑 / 冲压 / 压铸）筛选候选材料；
3. 对比材料的硬度、耐磨性、耐热性等关键性能；
4. 结合成本预算，选择性价比最优方案（如小批量用 P20，大批量用 S136）；
5. 参考同行业案例（如汽车模具常用 H13 钢），降低试错成本。