Khi lựa chọn thép vào mục đích nào đó điều đầu tiên người ta phải đánh giá tiêu chuẩn của vật liệu đó có đáp ứng được nhu cầu sử dụng không. Lựa chọn thép làm khuôn mẫu cũng vậy, yêu cầu chất thép cực khắt khe và dưới đây là những tiêu chuẩn cơ lý thép gia công khuôn
- Độ cứng, độ va đập tốt: do lực khép khuôn (đối với khuôn ép nhựa) rất lớn, tốc độ khép nhanh nên sẽ gây ra sự va đập mạnh dễ gây ảnh hưởng đến hình dạng khuôn nếu chất liệu thép không đảm bảo.
- Khả năng chống mài mòn, ăn mòn hóa học: nhựa cũng được xem như là một chất hóa học sau khi hóa lỏng. Trong thời gian dài sử dụng khuôn để để ép nhựa buộc lựa chọn thép có khả năng chống ăn mòn.
- Chịu được nhiệt độ cao: trong quá trình chế tạo khuôn mẫu, phôi được CNC phá thô sẽ được đem đi nhiệt luyện để nâng cao tính bền của chi tiết, kéo dài thời gian làm việc, hạn chế dung sai sản phẩm thấp nhất… Tất cả đều phục vụ cho mục đích cuối cùng đó là ép nhựa ở nhiệt độ cao với số lượng lớn, thời gian kéo dài liên tục.
- Khả năng chống gỉ, bảo dưỡng khuôn: kim loại ở trong môi trường không khí thường bị oxy hóa nhanh ảnh hưởng đến chất lượng bền mặt sản phẩm đúc ép. Vì vậy tiểu chuẩn lựa chọn thép có khả năng bảo dưỡng không gì không thể bảo qua.
- Tính chất dễ gia công: thép khuôn mẫu phải đảm bảo được yếu tố dễ gia công, phù hợp với công cụ dao cắt gọt.
Trên đây là những tính chất cơ lý trở thành tiêu chuẩn khi lựa chọn vật liệu thép khuôn mẫu. Một tiêu chuẩn không thể không nhắc tới đó chính là giá thành thép làm khuôn ảnh hưởng đến sự lựa chọn vật liệu.
Các loại thép thông dụng ứng dụng cho làm khuôn mẫu
Căn cứ vào mục đích khuôn mẫu để lựa chọn các tiêu chuẩn vật liệu thép sao cho hợp lý. Những loại thép làm khuôn thông dụng gồm:
Thép SKD61
Thép SKD61 có thành phần cacbon thấp, độ cứng của thép đạt 52 HRC – 55 HRC (sau khi nhiệt luyện). Ở độ cứng này cho phép gia công cắt gọt dễ dàng và khả năng chịu nhiệt, chịu mài mòn cực tốt.
Loại thép SKD61 được ứng dụng rộng rãi cho chế tạo chi tiết khuôn và các loại khuôn như là: khuôn đúc áp lực, lõi đẩy, khuôn rèn dập, các chốt hồi của khuôn… Những loại khuôn dập nóng thì thép SKD61 là lựa chọn số 1.
Thép SKD11
Thép SKD11 là lựa chọn cho gia công chế tạo khuôn dập nguội. Là loại thép có độ cứng đạt 58 HRC – 60 HRC, có sự cân bằng giữa độ cứng và độ dẻo, có khả năng nâng cao hiệu suất và kéo dài tuổi thọ cho sản phẩm.
Tính ứng dụng trong ngành khuôn mẫu trong các sản phẩm: khuôn dập nguội, khuôn đột dập, chi tiết trong khuôn.
Thép SKH51
Độ cứng của thép SKH51 đạt 62 HRC – 65 HRC, được bổ sung thêm Volfram nhằm cản trở quá trình chuyển pha và sai lệch tốc độ làm nguồi của vật liệu. Xét về mọi mặt thì thép SKH51 có tính chất cơ lý vượt trội so với các loại thép khác. Tuy nhiên, về tính ứng dụng còn phụ thuộc vào mục đích làm khuôn mẫu.
Khuôn mẫu yêu cầu độ chính xác cao do đó chất lường thép làm khuôn mẫu cũng phải đạt tiêu chuẩn khắt khe. Ngoài thép SHK51, thép SKD11/61,…còn có một số loại thép khác như ELMAX…
Các vật liệu thép cụ thể ứng dụng làm insert khuôn
- Thép 2311, P20: độ cứng 28 – 32 HRC, làm insert cho khuôn sản phẩm lớn, sản lượng ít
- Thép NAK80, P21: độ cứng 38 – 42 HRC, làm insert khuôn cần đánh bóng cao, sản lượng trung bình
- Thép 2083, SRAVAX: độ cứng trước nhiệt luyện 22 HRC, sau nhiệt luyện 45 – 52 HRC, dùng làm insert khuôn cần độ bóng cao, chống gỉ, sản lượng lớn.
Trên thực tế, việc lựa chọn thép khuôn mẫu để chế tạo còn phụ thuộc vào trình độ, công nghệ của đơn vị gia công.