فولاد قالب سازی (Tool & Die Steel) گروهی از فولادهای آلیاژی و ابزار است که برای ساخت انواع قالبهای صنعتی، قالبهای تزریق پلاستیک، قالبهای پرس، قالبهای فورج، قالبهای ریختهگری و قالبهای دایکاست طراحی شدهاند. این فولادها به دلیل ترکیب شیمیایی ویژه و قابلیت انجام عملیات حرارتی، از سختی بالا، مقاومت به سایش، استحکام مکانیکی، چقرمگی و پایداری ابعادی برخوردار هستند و میتوانند در شرایط کاری سخت، فشارهای زیاد و دماهای بالا عملکرد قابلاعتمادی داشته باشند. انتخاب فولاد مناسب قالب، تأثیر مستقیمی بر کیفیت محصول، عمر قالب، هزینه تعمیرات و بهرهوری خط تولید دارد.
انتخاب فولاد قالب سازی یکی از مهمترین مراحل طراحی و ساخت قالب است؛ زیرا نوع فولاد بهطور مستقیم بر عمر قالب، کیفیت قطعه، هزینه تولید و بهرهوری خط تولید تأثیر میگذارد. مهمترین عوامل مؤثر در انتخاب فولاد قالب عبارتاند از:
1. نوع قالب
اولین معیار انتخاب، نوع قالب است. برای مثال، فولادهای 1.2379 و 1.2080 برای قالبهای برش، 1.2344 برای قالبهای گرم و دایکاست و P20 یا 1.2083 برای قالبهای تزریق پلاستیک گزینههای مناسبتری هستند.
2. مقاومت به سایش
اگر فولاد قالب سازی در تماس مداوم با قطعه یا مواد ساینده باشد، باید فولادی با سختی بالا و مقاومت سایشی مناسب انتخاب شود تا از فرسایش زودهنگام و کاهش دقت قالب جلوگیری شود.
3. چقرمگی و مقاومت به ضربه
در قالبهایی که تحت بارهای ضربهای و تنشهای متناوب قرار دارند، چقرمگی اهمیت زیادی دارد. فولادهایی مانند 1.2714 و 1.2379 مقاومت بهتری در برابر ترک و شکست دارند.
4. دمای کاری قالب
برای قالبهای گرم، فورج و دایکاست باید از فولادهایی استفاده شود که در دماهای بالا خواص مکانیکی خود را حفظ کنند و در برابر شوک حرارتی و ترکهای حرارتی مقاوم باشند.
5. قابلیت عملیات حرارتی
فولادی که سختکاری و تمپرپذیری مناسبی داشته باشد، پس از عملیات حرارتی به سختی و استحکام مطلوب رسیده و عمر کاری قالب را افزایش میدهد.
6. قابلیت ماشینکاری
ماشینکاری مناسب باعث کاهش زمان ساخت، هزینه تولید و استهلاک ابزار میشود. فولادهایی مانند P20 و 1.2312 از ماشینکاری بسیار خوبی برخوردار هستند.
7. قابلیت پولیش و کیفیت سطح
در قالبهای تزریق پلاستیک، بهویژه برای تولید قطعات شفاف یا دارای سطح براق، فولاد باید پولیشپذیری بالایی داشته باشد تا کیفیت نهایی محصول حفظ شود.
8. مقاومت به خوردگی
در محیطهای مرطوب یا هنگام تولید پلاستیکهای خورنده مانند PVC، استفاده از فولادهای ضدزنگ یا مقاوم به خوردگی مانند 1.2083 و 1.2316 باعث افزایش عمر قالب میشود.
9. تیراژ تولید
برای تولید انبوه و تیراژ بالا، فولاد باید مقاومت کافی در برابر سایش، خستگی و تغییر ابعاد داشته باشد تا بدون افت کیفیت، میلیونها سیکل کاری را تحمل کند.
10. هزینه و صرفه اقتصادی
انتخاب فولاد باید علاوه بر مشخصات فنی، از نظر هزینه خرید، عملیات حرارتی، ماشینکاری، تعمیرات و طول عمر قالب نیز مقرونبهصرفه باشد. در بسیاری از پروژهها، پرداخت هزینه بیشتر برای فولاد باکیفیت، باعث کاهش هزینههای نگهداری و افزایش بهرهوری در بلندمدت میشود.
فولاد قالب پلاستیک گروهی از فولادهای ابزار و آلیاژی هستند که برای ساخت قالبهای تزریق پلاستیک (Injection Mold)، قالبهای بادی و قالبهای تولید قطعات پلیمری استفاده میشوند. این فولادها باید علاوه بر استحکام و سختی مناسب، از قابلیت ماشینکاری، پولیشپذیری بالا، پایداری ابعادی و مقاومت در برابر خوردگی برخوردار باشند تا بتوانند قطعات پلاستیکی با کیفیت سطح بالا و دقت ابعادی مناسب تولید کنند.
1. فولاد P20 (1.2311)
یکی از پرکاربردترین فولادهای قالب پلاستیک است که به دلیل ماشینکاری آسان، استحکام مناسب و قابلیت پولیش خوب، برای تولید قالبهای تزریق پلاستیک با تیراژ متوسط و بالا استفاده میشود.
2. فولاد 1.2312
فولاد 1.2312 نسخه بهبودیافته P20 بوده و به دلیل وجود گوگرد، ماشینکاری بسیار مطلوبی دارد. از 1.2312 در ساخت قالبهای بزرگ و پیچیده که نیاز به تولید سریع دارند، استفاده میشود.
3. فولاد H13 (1.2344)
اگرچه فولاد 1.2344 بیشتر به عنوان فولاد قالب گرم شناخته میشود، اما در برخی قالبهای پلاستیک با دمای کاری بالا و تیراژ بسیار زیاد نیز به دلیل مقاومت حرارتی و استحکام بالا مورد استفاده قرار میگیرد.
4.فولاد 1.7225
فولاد MO40 در برخی قالبهای تزریق پلاستیک، بهویژه قالبهای بزرگ، صفحات قالب، پایه قالب و قطعات سازهای قالب استفاده میشود. این فولاد به دلیل استحکام بالا، چقرمگی مناسب، ماشینکاری مطلوب و قابلیت عملیات حرارتی برای قالبهایی که تحت بارهای مکانیکی زیاد قرار دارند، گزینه مناسبی است.
قالبهای فورج تحت ضربه، فشار بسیار زیاد و دمای بالا کار میکنند؛ بنابراین فولاد مورد استفاده باید دارای چقرمگی بالا، مقاومت حرارتی، مقاومت به ترک و استحکام مکانیکی مناسب باشد.
1. فولاد 1.2344 (H13)
پرکاربردترین فولاد برای قالب فورج و دایکاست است. این فولاد به دلیل مقاومت عالی در برابر شوک حرارتی، سایش و ترکخوردگی، بهترین گزینه برای قالبهای فورج گرم، اکستروژن و پرسهای سنگین محسوب میشود.
2. فولاد 1.2714 (56NiCrMoV7)
این فولاد دارای چقرمگی بسیار بالا و مقاومت عالی در برابر ضربه است و برای قالبهای فورج سنگین، قالبهای چکشکاری و ابزارهای تحت بارهای دینامیکی استفاده میشود.
3. فولاد 1.2767
به دلیل استحکام بالا، مقاومت به سایش و چقرمگی مناسب، در ساخت قالبهای فورج و ابزارهای تحت فشار بالا کاربرد دارد و عمر کاری مطلوبی ارائه میدهد.
قالبهای برش، سنبه و ماتریس در شرایطی مانند فشار ضربهای، سایش شدید، اصطکاک بالا و بارهای تکراری کار میکنند. بنابراین فولاد مورد استفاده باید دارای سختی بالا، مقاومت عالی به سایش، پایداری ابعادی و چقرمگی مناسب باشد.
1. فولاد 1.2379 (D2 / SPK NL)
فولاد SPK NL یا 1.2379یکی از بهترین و پرکاربردترین فولادها برای قالبهای برش، سنبه و ماتریس است. این فولاد به دلیل داشتن کروم بالا، مقاومت بسیار عالی در برابر سایش، سختیپذیری بالا و حفظ لبه برشی برای تولید قطعات با تیراژ بالا استفاده میشود.
2. فولاد 1.2080 (SPK / D3)
فولاد SPK با سختی بسیار بالا و مقاومت سایشی عالی است. این فولاد برای قالبهای برش، تیغهها، سنبهها و ماتریسهایی که بیشتر تحت سایش قرار دارند مناسب است، اما نسبت به 1.2379 چقرمگی کمتری دارد.
3. فولاد 1.2436
فولاد Spk r یا 1.2436 از خانواده فولادهای ابزار سردکار بوده و بدلیل دارا بودن عنصر تنگستن دارای مقاومت بسیار بالا میباشد و در برابر سایش و قابلیت سختکاری مناسب است. این فولاد برای قالبهای برش دقیق، ابزارهای پانچ و قطعاتی که نیاز به حفظ ابعاد و لبه تیز دارند کاربرد دارد.
4. فولاد 1.2842 (O2)
فولاد 1.2842 یک فولاد ابزار سردکار با چقرمگی خوب، ماشینکاری مناسب و پایداری ابعادی بالا است. برای قالبهای برش با ضربه متوسط و ابزارهایی که احتمال شکست ترد وجود دارد، گزینه مناسبی محسوب میشود.
5. فولاد 1.2767
این فولاد به دلیل چقرمگی بسیار بالا و مقاومت مناسب در برابر ضربه برای سنبهها و قالبهایی که تحت بارهای ضربهای شدید هستند استفاده میشود