Thép khuôn mẫu là các loại thép được ứng dụng để sản xuất các loại khuôn mẫu, khuôn đúc cho các công ty gia công vật tư nhựa sắt và nhiều loại nguyên liệu khác.

PHÂN LOẠI THÉP KHUÔN MẪU

Có 2 cách để phân loại thép làm khuôn là: phân loại theo chất lượng và phân loại theo công dụng.

1. PHÂN LOẠI THEO CHẤT LƯỢNG KHUÔN MẪU

– Thép thường

Dễ gia công, cắt gọt, ít bị hao mòn, đánh bóng làm nguội dễ dàng. Tuy nhiên loại thép này có độ cứng thấp, bề mặt không đạt được độ bóng cao.

Mức giá thành chi phí thấp.

Một số mác thép thường như: S45C, SCM440, S50C,…

– Thép chất lượng cao

Độ cứng cao hơn sẽ cho bề mặt sản phẩm hoàn hảo và tính chất cơ lý tốt như chịu được va đập, chịu mài mòn tốt, chịu được nhiệt độ cao trong thời gian dài, chống gỉ, tăng tính bền cho khuôn,…

Ngoài ra, ở loại thép này ta có thể thấm Nito tăng cứng bề mặt hoặc mạ Crom, Niken, tôi thể tích,…tùy theo yêu cầu kỹ thuật của từng chi tiết.

Giá thành và chi phí gia công cao.

thép khuôn mẫu chất lượng cao luôn được các công ty lớn tin dùng nhất tại Việt Nam

Một số mác thép chất lượng cao như: SKD11, SKD61, SKD62, 2316, 2083, NAK80,…

2. PHÂN LOẠI THEO CÔNG DỤNG THÉP KHUÔN MẪU

CÁC YÊU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG THÉP LÀM KHUÔN MẪU

1. THÀNH PHẦN HÓA HỌC THÉP KHUÔN MẪU

Cacbon: Tăng độ cứng của thép trong quá trình tôi luyện. Tăng tính chịu mài mòn, giảm độ dẻo và khả năng hàn thép.

Crom: Một trong những thành phần làm tăng độ cứng. Hình thành nên độ bền và ổn định của thép. Cải thiện khả năng chịu mài mòn. Khi thành phần Cr >12% có tác dụng chống gỉ, và cho ra một bề mặt sáng bóng.

Molip: Là chất phụ gia cho quá trình cacbon hóa hình thành nguyên tố, làm tăng khả năng chịu mài mòn. MO > 0.5% có thể ngăn ngừa các nguyên tố hợp kim khác làm nóng giòn, gãy thép

Vofram: Hình thành cacbon hóa độ cứng cao, tăng khả năng chống mài mòn,giảm phản ứng khi xử lý nhiệt. Tăng độ bền của thép, tăng tính ổn định trong quá trình ram thép.

Niken: Nâng cao tính dẻo dai, cải thiện tính năng chịu mài mòn, cùng với Cr – Mo nâng cao khả năng chịu nhiệt và chống ăn mòn hóa học.

Lưu huỳnh: Thường tồn tại dưới dạng MnS

2. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHUÔN MẪU

Công nghệ lò thổi oxy (BOF) và lò điện (EAF)

Xem thêm bài viết: Công nghệ sản xuất thép làm khuôn tại nhà máy thép FengYang

3. NHIỆT LUYỆN THÉP KHUÔN MẪU

– Khái niệm: Nhiệt luyện là quá trình nung nóng thép đến một nhiệt độ xác định, giữ nhiệt độ tại đó trong một thời gian thích hợp rồi sau đó làm nguội với tốc độ qui định để làm thay đổi tổ chức tế vi từ đó thay đổi cơ tính của  thép theo ý muốn.

* Các phương pháp nhiệt luyện

– Tôi

Khái niệm: Tôi thép là phương pháp nung nóng thép lên cao quá nhiệt độ tới hạn để làm xuất hiện tổ chức Austenit giữ nhiệt rồi làm nguội nhanh thích hợp để austenit chuyển thành mactenxit hay các tổ chức không ổn định khác với độ cứng cao.

Mục đích:

+ Nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn của thép.
+ Đây là phương pháp quan trọng nhất của thép làm khuôn.
+ Quy trình bắt buộc trước khi đưa khuôn thành phẩm vào sử dụng.
+ Tùy vào mác thép mà độ cứng max đạt được khác nhau.
– Ủ

Khái niệm: Ủ thép là quá trình nung nóng thép đến nhiệt độ nhất định (từ 200 – 10000C), giữ nhiệt lâu rồi làm nguội chậm cùng với lò để đạt được tổ chức ổn định.

Mục đích:

+ Làm giảm độ cứng để dễ tiến hành gia công cắt.
+ Làm tăng độ dẻo để dễ tiến hành rập, cán và kéo thép ở trạng thái nguội
+ Làm giảm hay làm mất ứng suất bên trong sau các nguyên công gia công cơ khí và đúc,hàn.
+ Làm nhỏ hạt thép nếu nguyên công trước làm hạt lớn.
– Ram

Khái niệm: Ram là phương pháp nhiệt luyện nung nóng thép đã tôi dưới các nhiệt độ nhiệt độ tới hạn (AC1), giữ nhiệt độ ở một thời gian và làm nguội. Nhằm để mactenxit và austenit dư phân hóa thành các tổ chức thách hợp phù hợp với điều kiện làm việc quy định.

Mục đích: Làm giảm hoặc làm mất các ứng suất dư sau khi tôi đến mức cần thiết để đáp ứng điều kiện làm việc lâu dài của sản phẩm cơ khí mà vẫn duy trì cơ tính sau khi tôi.

4. CÁC BIỆN PHÁP KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG THÉP SẢN XUẤT KHUÔN MẪU

– Siêu âm bằng sóng siêu âm
– Kiểm tra thành phần hóa học
– Kiểm tra độ cứng
– Kiểm tra độ bền kéo
– Kiểm tra độ dẻo
– Kiểm tra bên ngoài

Các loại thép dùng trong lĩnh vực chế tác khuôn mẫu

Trong bộ khuôn mẫu  gồm vỏ khuôn, lõi khuôn và linh kiện khuôn mẫu:

– Vỏ Khuôn: Được chế tạo từ các khối thép đặc, vỏ khuôn có kích thước của cả bộ khuôn. Do vậy việc lựa chọn vật liệu cho vỏ khuôn ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng và giá thành của bộ khuôn.

– Lõi Khuôn: Lõi khuôn là chi tiết tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm, nên vật liệu dùng làm lõi khuôn thường là loại thép tốt trên thị trường.

Tùy kích cỡ sản phẩm làm khuôn mà kích thước của lõi khuôn có diện tích tương ứng. Ngoài ra, chất liệu của sản phẩm đúc có ảnh hưởng đến cách chọn vật liệu khuôn.

– Linh kiện khuôn mẫu: Vật liệu của linh kiện khuôn mẫu tùy thuộc vào linh kiện ở vị trí làm việc nào mà có những vật liệu phù hợp.

Dưới đây là vật liệu thường dùng của các bộ phận trong khuôn:

Xác định các vật liệu khuôn mẫu và cách sử dụng chúng

Sau đây là những vật liệu thép thường được sử dụng.
Các chi tiết khác của khuôn yêu cầu những loại vật liệu khác. Ngoài ra, một vài chi tiết có yêu cầu độ cứng đặc biệt và phải dùng vật liệu nhiệt luyện được.

1. Thép kết cấu thông thường – Tiêu chuẩn JIS: SS400

Ưu điêm: Giá rẻ và dễ kiếm.
Nhược điểm:  Mềm và có những vết lõm (rỗ khí). Nó được dùng trong các phần mà không yêu cầu bền hoặc cứng như (Tấm đẩy, Khối kê,  Trụ đỡ).

2. Thép Cacbon kết cấu – Tiêu chuẩn JIS: S25C – S55C

Ưu điểm: Giá rẻ, dễ kiếm. chất lượng cao.
Có thể dùng để thường hóa, tôi, hoặc ram.

Vật liệu: S35C – S45C- S55C

Ứng dụng: Được sử dụng để làm các chi tiết khuôn bình thường tấm đỡ, vòng định vị, hoặc bạc cuống phun.

Được tôi và ram đến độ cứng HS28 – 35 để cải thiện chất lượng. Loại này được dùng rộng rãi như loại vật liệu làm khuôn phổ biến nhất. Thép Cacbon dụng cụ – Tiêu chuẩn JIS : SK3, SK7Tôi đạt độ cứng cao (HRC50 – 60). Chống mòn rất tốt, giá của thép cacbon dụng cụ là tương đối thấp.
Sử dụng cho các bộ phận trượt đòi hỏi độ cứng và chống mài mòn như chốt dẫn hướng, bạc dẫn hướng, hoặc chốt hồi.

3. Thép hợp kim dụng cụ – Tiêu chuẩn JIS: SKD, SKS- SKD11

Độ thấm tôi và chống mài mòn tốt hơn so với vật liêu SK. Ít biến dạng khi nhiệt luyện.

Ứng Dụng: Sử dụng cho lòng khuôn và khối ghép insert, có độ cưng từ HRC55 – 60. Linh kiện khuôn mẫu pin đẩy, khi sử dụng pin đẩy, thì nó được thấm nito để tăng độ cứng lớp bề mặt.

Đôi khi cũng dùng các loại thép khác như thép chống mài mòn hoặc thép chịu.

Có khả năng chịu nhiệt và có độ bền tốt hơn. Sử dụng làm lòng khuôn và khối chèn (insert) đòi hỏi độ cứng và độ chống mài mòn cao.

Các loại thép này được bổ xung thêm Crom và Vonfram để nâng cao độ cứng tôi tính chống mài mòn .
Được sử dụng cho lòng khuôn và khôi ghép (insert) cần độ cứng và độ chống mài mòn cao. Đô cứng là HRC55 – 60.

Bảng dưới đây đưa ra các loại thép được sử dụng làm tấm khuôn.
Yêu cầu vật liệu đối với khuôn cũng khác nhau, phụ thuộc vào vật liệu nhựa, độ bóng của sản phẩm hoặc chất gia cường và chất độn như là sợi thủy tinh trộn lẫn vật liệu khuôn , điều đó là quan trọng là phải chọn vật liệu làm khuôn để đạt được các yêu cầu đó.