فولاد قالب تزریق پلاستیک – P20 یا بدون P20

فولاد های ونربل مورد استفاده در قالب تنها انتخاب و تنها روش در قالب های تزریق پلاستیک به حساب نمی‌آید ، اماروشی باثبات و قابل اطمینان برای یک قالبگیری خوب است.

اگر از هر قالب‌ساز در هر جای دنیا پرسیده شود که متداولترین فولاد برای قالب تزریق پلاستیک چیست، وی بدون معطلی پاسخ خواهد داد “p20”.P20 تقریبا با فولاد‌هایی که با ریخته‌گری تزریقی تولید می‌شوند یکسان می‌باشند.

p20 چیست؟ فولادی محبوب است که از لحاظ ترکیب به فولاد “کروم دار” ۴۱xx که در کاربردهای فضایی استفاده می‌شود شباهت دارد. با توجه به ۰٫۴ درصد کربنی که در داخل این فولادموجود است، نمی‌بایست انتظار داشت که آلیاژ p20 از نوع فولاد سخت شونده در روغن باشد، پدیده کوئنچ کردن نیز بعد از رسیدن به دمای ۸۳۰ درجه سلسیوس انجام می‌شود. P20 به علت چکش‌خوار بودن دارای کاربردهای زیادی نیز می‌باشد: در دمای ۷۸۰ درجه به حالت خمیری می‌رسد و به واسطه خنک‌ کاری توسط هوا می‌تواند در دماهای پایین نیز نرم باشد.

به انجام رساندن این پدیده ممکن است، برای مثال، در دمای خیلی پایین مثل ۱۰۰ درجه سلسیوس  بخش میانی را تا ۵۱ راکول c نیز سخت کند، مهمتر از این، در دمای حدود ۴۸۰ درجه و با خنک کاری توسط هوا، قبل از انجام ماشین کاری نهایی روی قطعه، سطح تنش در ماده به دلیل ساختار آن کاهش می‌یابد. تمامی شرایط دمایی چه بالا و چه پایین با توجه به منابع اطلاعاتی زیادی که موجود است، کاملا معین و قابل کنترل بوده و می‌تواند اجازه سنگ‌زنی با سرعت بالا را داشته باشد همچنین توانایی آزادسازی تنش را قبل از اتمام برش‌های نهایی از خود نشان می‌دهد.

زمانی که مقدار سختی ثبت شده برای فولاد پایه ۵۰ HRC می‌باشد، p20 می‌تواند مقداری بیش از ۵۰ HRC سخت شود، حتی اگر مقدار سختی بیشتر و مقاومت شیمیایی بالاتر از این آلیاژ انتظار رود می‌توان با نیتریده کردن آن سختی را تا ۶۰ HRC افزایش داد. می‌توان سختکاری عمقی نزدیک به  نیم میلیمتر در قطعه ایجاد کرد.استفاده از روکش کروم را نیز می‌توان به عنوان روشی دیگر دانست، البته به منظور جلوگیری از ترد شدن به واسطه هیدروژن دمای متوسط مشخصی پیشنهاد شده است.

استفاده از p20 در عملیات حرارتی دو مزیت عمده را دارا می‌باشد، اول اینکه افرادی که عملیات حرارتی را انجام می‌دهند با ساختار ماده کاملا آشنا می‌باشند و راه‌های زیادی برای رسیدن به یک فرم خاص پیشنهاد شده است. دومین دلیل نیز این می‌باشد که به راحتی می‌توان p20 را قبل از انجام سختی‌ سازی ماده و یا در حین عملیات حرارتی ماشین کاری کرد، در نتیجه ماده برای انجام ماشین کاری نهایی در صورت نیاز نیز آماده خواهد بود.

استفاده از مواد سخت‌کاری شده، اگرچه، فشار و زحمت بیشتری را برای قالب‌ساز به همراه داردولی وجود حفره‌های عمیق نیاز به بخش‌های ساختاری ضخیمی دارد، اگر عملیات حرارتی به خوبی انجام نشود، پدیده ایجاد شده را تاثیر به سزایی در کور و کویتی core and cavity  قالب خواهد داشت. اگر در مرحله ماشین‌کاری لایه بیرونی کاملا برداشته شود، تنش باقیمانده باعث تغییر شکل بلوک خواهد شد، که در اینجا نیاز به انجام یک یا دو مرحله کاهش تنش باقیمانده در ماده خواهیم داشت. در حین انجام سخت‌کاری فولاد کلاس p20 از تامین کننده ابزارهای خود و یا کسی که خدمات عملیات حرارتی انجام می‌دهد توصیه‌های لازم را دریافت کنید.

همانند اکثر کاربردهای ابزارهای فولادی، انتخاب مواد بر اساس مقایسه و معاوضه خواسته‌های مختلف انجام می‌شود. برای مثال آلیاژهای از فولاد که دارای سولفور می‌باشند، خاصیت ماشین‌کاری خوبی از خود نشان می‌دهند، اما به سختی می‌توان سطح آنها را صیقل داد. در آلیاژهای تقویت شده p20 به منظور به دست آوردن خاصیت قابل قبول صیقل‌دهی دارای مقداری نیکل می‌باشند.

خاصیت صیقل‌دهی خوب از جمله خواص مهم و قابل قبول p20 می‌باشد، اما برای سطوحی که نیاز به پرداخت با تلرانس خیلی کمی دارند، نوعی از آلیاژ اصلاح شده p20 وجود دارد که در کاربردهای خاص مانند قالب‌های لنز می‌تواند مورد استفاده قرار بگیرد.در پرداخت سطوح به یک سختی یکنواختی در طی سطح ماده نیاز است تا از بروز مشکلاتی مانند گودی، ناصافی و جلوگیری شود. پرداخت به واسطه اسید زمانی که اسید شروع به از بین بردن دانه‌های فلز در مرز فلز می‌کند نیز می‌تواند مشکلات مربوط به ترکیبات فلز را ایجاد می‌کند. در سطح فولاد‌هایی که دارای ترکیبی نامتقارن می‌باشند با قرار گرفتن در معرض اسید و پرداخت به وسیله آن حفره‌هایی ایجاد می‌شوند.

المان‏های مختلف موجود در یک آلیاژ برای تحکیم ساختاری فلز اهمیت زیادی دارند، اما روش و چگونگی قالب‌گیری نیز دارای اهمیت زیادی می باشد. روش‌های تولید پیشرفته مانند ذوب مجدد در خلاء و متالوژی پودری می‌توانند ساختاری بسیار پیوسته از فولاد را ارائه دهند، اما طبیعی است که هزینه این روش‌ها نیز بیشتر خواهد بود.

فولادهای ارزان قیمت و قالب‌های ارزان قیمت، نمی‌توانند معیار مناسبی برای کنترل قیمت باشند. برای مثال، ماشین‌کاری را می‌توان به عنوان هزینه‌دارترین بخش قالب‌سازی دانست، سختی ناپیوسته و سطح ناصاف می‌تواند سبب خوردگی ابزارهای ماشین‌کاری و کاهش سرعت شود.

تعمیر و بازبینی قالب‌های پلاستیک را نیز می‌توان مورد مطالعه قرار داد. ناحیه حرارتی تحت تاثیر قرار گرفته در تمام ابزارهایی که تحت تعمیر بوده‌اند می‌بایست بیشتر از فلز پایه و با در نظر گرفتن ساختار سطحی آن باشد. به منظور کاهش عدم تطابق سختی در عملیات جوشکاری، و کاهش ایجاد ترک که معمولا در جوشکاری‌هایی که با عجله و سریع انجام می‌شوند اتفاق می‌افتد،حرارت دهی قبل و بعد از پروسه جوشکاری مهم تلقی می‌شود.جوشکاری قالب‌ها از جمله کارهایی است که می‌بایست توسط متختصصانی که به جوشکاری قالب و ابزارهای فولادی تسلط دارند انجام شود.

چه معیارها و مشخصه‌هایی وجود دارد؟

با توجه به ترکیب‌های شیمیایی مختلفی که در سال‌های اخیر توسط تولیدکنندگان ارائه شده است، توضیح و بررسی p20 تا حدودی مشکل و سخت است. کلاس‌های ارتقاء یافته از این آلیاژ به همراه اضافه کردن مواد خاصی مانند نیکل می‌توانند در کاربردهای خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند. اندازه قالب، سختی مورد نیاز، پرداخت سطحی دلخواه، نبود ذرات پلاستیکی خراشنده و یا گازهای خورنده که برای مثال با PVC تولید می‌شوند، را می‌توان به عنوان فاکتورهای برای ارزیابی مسئله دانست.

علاوه بر این، بعضی از فولادها که در کلاس‌هایی غیر از p20 می‌توانند مناسب قالب‌سازی باشند، اما خواص و مشخصات خاصی را نیز با خود وارد مسئله خواهند کرد که ممکن است مفید نباشد. برای مثال فولاد دارای وانادیوم، می‌تواند در دمای بالا سختی مناسب و خوبی داشته باشد، که در قالب‌گیری به روش تزریقی به هیچ وجه اهمیت ندارد، همچنین می‌تواند خواص صیقلی و مقاومت خوردگی خوبی را نیز از خود نشان می‌دهد.

این انتخاب را نمی‌توان به عنوان بهترین دانست، p20 دارای خانواده‌ای از آلیاژها می‌باشد که در میان تولیدکننده‌های مختلف و حتی موقعیتهای ژئوگرافی مختلف متفاوت باشد. یک سازنده چینی می‌تواند قالبی از نوعی از p20 را تولید کند که با آنچه که تولیدکننده‌های ژاپنی، اروپایی، آمریکایی متفاوت باشد.

صحبت کردن با تولید کننده‌ها و کمپانی‌های که قابل اطمینان هستند می‌تواند به عنوان سیستم ارزیابی و افزایش اطلاعات مورد  استفاده قرار گیرد. در نهایت، p20را می‌تواند به عنوان ماده‌ای مناسب در قالب‌های تزریقی مورد استفاده قرار داد، دلیل این موضوع نیز داشتن خواص پایدار و متعادل، دسترسی سریع، قیمت مناسب و شاید مهمتر از همه، ضریب راحتی که از نتایج فروش در یک سال استخراج می‌شود.

موادی که دارای قالب های بزرگتر می‌باشند خطرات بزرگتری را نیز در هر پروژه به همراه دارند.تولیدکننده‌‌های ابزارها به ندرت از مواد تایید نشده استفاده می‌کنند مگر تحت شرایطی که سود به دست آمده قابل توجه باشد و یا راه دیگری برای پیاده‌سازی این مسئله وجود نداشته باشد.به هر حال مقابله با فولاد P20 مدت زمان زیادی طول خواهد کشید.