Справочник по Материалам для Литья | Пластики и Стали Пресс-форм | JBRplas
Инженерный справочник по выбору материалов для литья под давлением: свойства полимеров, марки сталей пресс-форм, матрица совместимости и выбор по отраслям.
Часть 1: Выбор Пластика
Выбор правильного полимера — самое ответственное решение по материалам в любом проекте литья под давлением. Полимер определяет эксплуатационные свойства детали, требования к оснастке, время цикла и стоимость единицы продукции, а смена материала в середине программы обходится дорого. Этот справочник охватывает полимеры, которые JBRplas перерабатывает ежедневно, и построен так, чтобы поддерживать инженерные решения.
Порядок Принятия Решений
Пройдите эти вопросы до того, как открыть технический паспорт материала:
- Механические — Какие нагрузки, удары, циклы усталости и условия ползучести испытывает деталь?
- Тепловые — Рабочая температура при непрерывной работе и в пике?
- Химические — Контакт с растворителями, чистящими средствами, топливом, биологическими жидкостями, УФ?
- Регуляторные — UL 94, FDA, USP Class VI, RoHS, REACH, EN71?
- Косметические — Поверхность класса A, оптическая прозрачность, точность цвета, текстура?
- Производственные — Годовой объём, целевое время цикла, требования к допускам?
- Стоимость — Какой ценовой коридор по полимеру допускает деталь?
Инженерные Полимеры — Свойства
| Полимер | Плотность (г/см³) | Предел Прочности при Растяжении (МПа) | Модуль Изгиба (ГПа) | HDT (°C) | Ударная Вязкость (Дж/м) | Усадка (%) | Относительная Стоимость |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ABS | 1,03–1,06 | 40–50 | 2,0–2,8 | 85–100 | 150–250 | 0,4–0,7 | $$ |
| PC | 1,20 | 55–65 | 2,3–2,4 | 125–135 | 600–900 | 0,5–0,7 | $$$ |
| PC/ABS | 1,12–1,16 | 50–60 | 2,3–2,8 | 105–120 | 350–550 | 0,5–0,7 | $$$ |
| PA6 | 1,13 | 70–80 | 2,5–3,0 | 65 (сухой) | 50–150 | 0,8–1,5 | $$ |
| PA66 | 1,14 | 75–90 | 2,8–3,3 | 90 (сухой) | 40–100 | 0,8–1,5 | $$$ |
| PA66-GF30 | 1,37 | 140–170 | 7,0–9,0 | 250 | 80–120 | 0,2–0,5 | $$$ |
| POM (Ацеталь) | 1,41 | 60–70 | 2,5–3,0 | 110 | 50–100 | 1,8–2,2 | $$$ |
| PBT-GF30 | 1,53 | 100–120 | 5,0–7,0 | 200–210 | 50–80 | 0,2–0,5 | $$$ |
| PPO/PPE | 1,06–1,10 | 50–65 | 2,3–2,5 | 120–140 | 150–250 | 0,5–0,7 | $$$$ |
| PMMA (Акрил) | 1,19 | 65–75 | 3,0–3,5 | 85–100 | 15–25 | 0,3–0,6 | $$$ |
| PEEK | 1,30–1,50 | 90–170 | 3,5–11,0 | 250–315 | 40–80 | 1,0–1,4 | $$$$$ |
| TPE / TPU | 0,90–1,25 | 5–40 | 0,01–0,50 | 60–120 | без разрушения | 1,0–2,5 | $$–$$$$ |
Общие Полимеры
| Полимер | Плотность (г/см³) | Предел Прочности при Растяжении (МПа) | Модуль Изгиба (ГПа) | HDT (°C) | Усадка (%) | Относительная Стоимость |
|---|---|---|---|---|---|---|
| PP (гомополимер) | 0,90 | 25–40 | 1,0–1,7 | 100–115 | 1,0–2,5 | $ |
| PP (сополимер) | 0,90 | 20–30 | 0,8–1,4 | 90–105 | 1,0–2,5 | $ |
| PP-GF20 | 1,04 | 60–80 | 3,5–4,5 | 140–155 | 0,3–0,7 | $$ |
| HDPE | 0,95 | 20–30 | 0,8–1,4 | 65–80 | 1,5–3,0 | $ |
| LDPE | 0,92 | 10–15 | 0,2–0,5 | 40–50 | 1,5–3,5 | $ |
| GPPS | 1,04 | 40–50 | 3,0–3,5 | 70–85 | 0,4–0,7 | $ |
| HIPS | 1,04 | 20–35 | 1,8–2,5 | 75–90 | 0,4–0,7 | $ |
| SAN | 1,08 | 65–75 | 3,5–3,9 | 85–95 | 0,3–0,6 | $$ |
| PVC (жёсткий) | 1,40 | 40–50 | 2,5–3,5 | 65–75 | 0,2–0,5 | $ |
| PVC (пластифицированный) | 1,25–1,35 | 10–20 | — | 50–65 | 1,0–3,5 | $ |
Специальные Марки — Быстрый Справочник
| Требование | Доступные Марки |
|---|---|
| Огнестойкость (UL 94 V-0) | ABS FR, PC FR, PC/ABS FR, PA66 FR, PP FR, PBT FR |
| Огнестойкость (UL 94 V-1/V-2) | ABS V-1, PP V-2, PA6 V-2 |
| Стеклонаполнение (жёсткость и стабильность размеров) | PA6-GF15/30/50, PA66-GF15/30/50, PP-GF20/30, PBT-GF15/30, POM-GF20, PEEK-GF30 |
| УФ-стабилизация (для улицы) | PP UV, ABS UV, PC UV, PA66 UV |
| Пищевой контакт (FDA / EU 10/2011) | PP, PE, PC, ABS (пищевой), POM |
| Медицинские марки (USP Class VI) | PP, PE, PC, ABS, PEEK, TPE |
| Биосовместимость (ISO 10993) | PC (медицинский), PEEK, TPE/TPU медицинского класса |
| Проводящие / ESD-безопасные | ABS с углеродным наполнителем, PC с углеродным наполнителем, PA, армированный углеродным волокном |
| Износостойкие | POM, PA+PTFE, PEEK, PA66+MoS2 |
| Высокоглянцевые / оптические | PMMA, PC (оптический), SAN, GPPS |
| Софт-тач / эластомерные | TPE (Shore 30A–70A), TPU (Shore 60A–90A), TPV |
Рекомендации по Отраслям
| Отрасль | Основные Полимеры | Ключевые Требования |
|---|---|---|
| Автомобильный интерьер | PC/ABS, ABS, PA66-GF30, POM | Теплостойкость, УФ-стабильность, низкий VOC, документация PPAP |
| Подкапотные детали | PA66-GF30, PA6-GF15, PP-GF20, PBT-GF30 | Стойкость к высоким температурам, химстойкость, валидированный Cpk |
| Медицинские изделия | PC (медицинский), ABS (медицинский), PP (медицинский), PEEK | USP Class VI, ISO 10993, прослеживаемость ISO 13485, литье в чистом помещении |
| Потребительские товары для здоровья | ABS, PC, PP, TPE | Допуск к контакту с кожей, класс защиты IP, косметика класса A, постоянство цвета |
| Умный дом / IoT | ABS FR, PC FR, PC/ABS FR | UL 94 V-0, косметика класса A, RoHS/REACH, ΔE < 1,5 |
| Потребительская электроника | ABS, PC, PC/ABS | Ударопрочность, косметическая отделка, ресурс защёлок, тонкая стенка |
| Платёжные устройства | PC/ABS FR, ABS FR (с углеродным наполнителем), PA66 FR | ESD-безопасность, защита от вскрытия, точность слота EMV, UL 94 V-0 |
| Брендовые игрушки | ABS, PP, HDPE, HIPS, TPE | EN71, ASTM F963, CPSIA, без фталатов, точность цвета ΔE < 1,5 |
| Промышленное оборудование | PA66-GF30, POM, PC, ABS | Высокая жёсткость, износостойкость, химстойкость, длительный срок службы |
Углублённые Руководства по Материалам
Таблицы выше дают числовые значения. Приведённые руководства охватывают технологические, конструкторские и стоимостные решения для каждого семейства полимеров:
- PC, ABS и PC+ABS: сравнение по 12 инженерным параметрам →
- PP vs ABS — что на самом деле различает два базовых материала →
- Нейлон PA66 и PA6 — влажностное кондиционирование, стекловолокно и конструкция пресс-формы →
- POM (ацеталь / делирин) — гомополимер vs сополимер, шестерни, скользящие детали, газовыделение →
- PEEK, PPS, PEI и LCP — переработка до 400 °C и специальные стали пресс-форм →
- Стеклонаполненные пластмассы — как волокно меняет коробление и правила конструирования →
- Как выбрать полимер — структурированный процесс отбора →
- Справочные страницы по материалам: Библиотека Материалов — свойства, семейства марок и данные реальных проектов, одна страница на материал
Часть 2: Выбор Стали Пресс-формы
Сталь пресс-формы определяет ресурс оснастки, качество деталей, время цикла и стоимость обслуживания. Выбор правильной стали требует баланса между перерабатываемым полимером, объёмом производства и косметическими и размерными требованиями к детали.
Справочник Марок Стали
| Сталь | Твёрдость (HRC) | Для Чего | Ресурс | Полируемость | Коррозионная Стойкость | Относительная Стоимость |
|---|---|---|---|---|---|---|
| P20 (718H) | 28–34 | Общее назначение: ABS, PP, PS, PC | 300K–500K | SPI B1 | Низкая | $$ |
| H13 | 48–52 | Высокотемпературные полимеры: PA, POM, PBT, PEEK | 500K–1M+ | SPI B1 | Средняя | $$$$ |
| S136 (420SS) | 48–52 | Коррозионные полимеры: PVC, PC, марки FR. Оптические детали. Медицина. | 500K–1M+ | SPI A1 | Высокая | $$$$$ |
| NAK80 | 38–43 | Зеркальная отделка: прозрачные детали, оптические линзы, глянцевая косметика | 300K–500K | SPI A1 | Низкая | $$$$ |
| 2344 (экв. H13) | 44–52 | Высокое давление, автопром, абразивные стеклонаполненные марки | 800K–1M+ | SPI B1 | Средняя | $$$$ |
| Алюминий (7075-T6) | — | Прототипная и переходная оснастка, <5K циклов | 1K–5K | SPI B1 | Низкая | $ |
Матрица Совместимости Сталь-Полимер
Эта матрица отвечает на вопрос: «Лью такой-то полимер — какую сталь выбрать?»
| Полимер | P20 (718H) | H13 | S136 (420SS) | NAK80 | Примечания |
|---|---|---|---|---|---|
| ABS | ✅ | ✅ | ✅ | ✅ | P20 достаточен для стандартных задач. S136 для медицинских и оптических деталей. |
| ABS FR (V-0) | ⚠️ | ✅ | ✅ | ⚠️ | Галогенсодержащие марки FR выделяют коррозионные газы. Если деталь косметическая и объём превышает 100K, применяйте S136. |
| PC | ✅ | ✅ | ✅ | ✅ | S136 или NAK80 для оптической прозрачности. P20 достаточен для конструкционных деталей. |
| PC (оптический) | ❌ | ⚠️ | ✅ | ✅ | Только S136 или NAK80 для деталей линзового класса. |
| PC/ABS | ✅ | ✅ | ✅ | ✅ | P20 достаточен для стандартных задач. H13 для больших объёмов. |
| PP | ✅ | ✅ | ✅ | ⚠️ | P20 достаточен для всех стандартных применений. |
| PP-GF (стеклонаполненный) | ⚠️ | ✅ | ✅ | ❌ | Стекловолокно абразивно — при объёме свыше 100K циклов применяйте H13. P20 достаточен только для малых объёмов. |
| PA6 / PA66 | ✅ | ✅ | ✅ | ⚠️ | P20 для малых объёмов. H13 для серийного производства. PA поглощает влагу — S136 снижает риск коррозии. |
| PA66-GF30 | ❌ | ✅ | ✅ | ❌ | GF30 абразивен — требуются H13 или 2344. P20 быстро изнашивается. |
| POM (Ацеталь) | ⚠️ | ✅ | ✅ | ⚠️ | Температура переработки POM близка к практическому пределу P20. Для производства рекомендуется H13. S136 для коррозионных марок POM. |
| PBT / PBT-GF | ❌ | ✅ | ✅ | ❌ | Высокая температура переработки плюс абразивность при наличии GF. Минимум H13. |
| PMMA (Акрил) | ✅ | ✅ | ✅ | ✅ | NAK80 для оптики; S136 для медицины; P20 для общего применения. |
| PPO/PPE | ✅ | ✅ | ✅ | ⚠️ | Стандартные требования. P20 достаточен в большинстве случаев. |
| PEEK | ❌ | ✅ | ✅ | ❌ | Минимум H13 из-за экстремальной температуры переработки (360–400 °C). S136 для медицинских деталей. |
| PVC (жёсткий / пластифицированный) | ❌ | ❌ | ✅ | ❌ | При температуре переработки PVC выделяет HCl — крайне коррозионно. S136 обязательна. |
| TPE / TPU | ✅ | ✅ | ✅ | ⚠️ | P20 достаточен. S136 для медицинских марок. |
| HDPE / LDPE | ✅ | ✅ | ✅ | ⚠️ | P20 достаточен для всех стандартных применений. |
Обозначения: ✅ Рекомендуется · ⚠️ Допустимо с ограничениями · ❌ Не рекомендуется
Чистота Поверхности по Маркам Стали
| Отделка | Код SPI | Ra (мкм) | Достижимо на |
|---|---|---|---|
| Алмазная полировка | A1 | 0,012 | S136, NAK80 |
| Полировка до высокого глянца | A2 | 0,025 | S136, NAK80, H13 |
| Тонкая полировка | A3 | 0,05 | S136, NAK80, H13, P20 |
| Полуглянцевая | B1 | 0,10 | Все марки |
| Мелкий камень | B2 | 0,16 | Все марки |
| Средний камень | B3 | 0,25 | Все марки |
| Крупный камень | C1 | 0,28 | Все марки |
| Сухое бластирование | D1 | 0,80 | Все марки |
| Текстура VDI | VDI 12–45 | зависит | Все марки (более глубокая VDI на твёрдой стали требует большего числа проходов) |
| Лазерная текстура | По заказу | зависит | P20, H13, S136 |
Ресурс по Маркам Стали и Применениям
| Сталь | Прототип | Малая Серия | Производство | Крупная Серия |
|---|---|---|---|---|
| Алюминий 7075 | 1K–5K | — | — | — |
| P20 (718H) | — | 50K–100K | 100K–300K | 300K–500K |
| NAK80 | — | — | 100K–300K | 300K–500K |
| H13 | — | — | 300K–500K | 500K–1M+ |
| S136 | — | — | 300K–500K | 500K–1M+ |
| 2344 | — | — | 500K+ | 800K–1M+ |
Как Использовать Этот Справочник
- Начните с полимера. Определите пластик по Части 1.
- Проверьте матрицу совместимости. Найдите свой полимер в таблице «сталь-полимер» и исключите несовместимые стали.
- Отфильтруйте по объёму. Сопоставьте годовой объём с ожидаемым ресурсом.
- Учтите косметику. Если детали нужны оптическая прозрачность или глянец класса A, ограничьтесь S136 или NAK80.
- Учтите бюджет. P20 часто достаточен для стандартных полимеров при малых и средних объёмах. Не завышайте требования к стали — но и не занижайте их для абразивных или высокотемпературных материалов, где износ оснастки становится риском для качества.
JBRplas даёт рекомендации по выбору стали в рамках каждого DFM-анализа. Если вы не уверены, какая марка подходит для вашей пресс-формы, пришлите конструкцию детали — мы порекомендуем подходящую марку с учётом полимера, объёма и косметических требований.
Запросить бесплатный DFM-анализ с рекомендациями по материалам и стали →