I. 塑膠模具鋼概要 1. 塑膠模具鋼之種類 塑膠模具鋼技術資料 依材質分類有預硬系與淬火 - 回火系二種 預硬系者, 依硬度之高低可分為 HRC10,20,30,40 計四種 HRC40 系之鋼料已妥為考慮其切削加工性 淬火 - 回火系者, 一般以退火狀態供應鋼材, 模具加工成型後須施予熱處理,

I. 塑膠模具鋼概要 1. 塑膠模具鋼之種類 塑膠模具鋼技術資料 依材質分類有預硬系與淬火 - 回火系二種 預硬系者, 依硬度之高低可分為 HRC10,20,30,40 計四種 HRC40 系之鋼料已妥為考慮其切削加工性 淬火 - 回火系者, 一般以退火狀態供應鋼材, 模具加工成型後須施予熱處理, 調整其硬度至依用途設計之硬度值 2. 塑膠模具專用鋼種簡介 (1)PXZ,PDS3,PX4 預硬鋼 最廣泛地被用於自一般雜貨至汽車外殼零件, 家電品外殼等一般塑膠件用模具 (2)NAK55, 析出硬化型預硬鋼 為知名度高, 硬度在 HRC40 級之模具鋼, 廣泛地被採用於自一般塑膠件用模具至氯乙稀塑膠用模具 本材料最大優點為在 HRC40 硬度下仍可作雕模用 (3) 析出硬化型預硬鋼 SKD11 之改良鋼種, 主要為改善鏡面精加工性 (4) 淬火 - 回火型不銹鋼 耐蝕性 耐磨性與超鏡面加工性都兼顧之高級模具鋼 適用於由氯乙烯塑膠系至光碟片等之精密模具 (5)NAK101 析出硬化型預硬不銹鋼 耐蝕性最佳之塑膠專用模具鋼, 限定於特殊用途上使用 (6)MAS1C 麻時效鋼 具有耐蝕性與高韌性, 適用於插梢等需高耐衝擊性之處 以上為塑膠用模具之專用鋼材,GOA,DHA1, 係一般模具用工具鋼, 也可依情況妥加利用 ( 詳請參閱表 1) -133-

預硬系SKD 系 40 0.37-5.3 1.3 1.0 S 火 回火系表 1 塑膠模具鋼之種類 區 分 材質系 鋼種記號 使用硬度 (HRC) 化學成分 其他 (%) C Ni Cr Mo V 其他 主要用途 SC 系 PXZ (HS33) 0.55 - - - - - 一般用, 高速切削加丌用 SCM 系 PDS3 28 0.45-1.1 0.25 - - PX4 33 (AISI,P20,DIN,2738 改良型 ) 一般用, 鏡面模適用 ESR NAK55 40 0.15 3.0-3.0 - Gu,S,A1 多量生產用模 析出硬化系 ESR 40 NAK55 之鏡面性改良材 量產, 高鏡面用模 析出硬化系 NAK101 35 高耐蝕用, 不銹鋼系材高耐蝕用模 SKS 系 GOA 61 0.86-0.5 0.13 - Si,Mn,W 低變形一般用模 淬SKD 系 ESR 58 SKD11 之鏡面加工性, 韌性改良鋼種高耐磨耗, 量產用模 DHA1 48 0.39-5.0 1.2 0.6-62 專 利 申 請 中 (SKD11 改良 ) SUS 系 X G-STAR ESR 53 0.45-18 13.5 - - - 超鏡面, 耐蝕用模 麻時效系 MAS1C 50 18.5-5.0 - A1,Ni,Co 高韌性高強度用 0.03-134-

II. 塑膠模具之製造過程 [ 主要工程 ] 設計材料之選擇粗加工粗加工試模完成 熱處理 修補 [ 檢討項目 ] 基礎項目 市場性 粗加工 熱處理 加工 熔接修補. 樹脂種類. 切削加工 條件. 研磨加工. 熔接條件. 製品種類. 成形條件 經濟性. 放電加工. 放電加工. 鏡面加工. 施工方法 模具設計. 形式. 硬化處理. 外觀. 電鍍處理. 加工工程. 經濟性. 交貨期限. 蝕花加工 設定材質 選定組件 製作工程 (1) 模具之製作程序是複雜的, 具有十數個製程, 故應事先妥為考量規劃, 以期能發揮貴公司所具有之設備及能力 (2) 製作模具之技術以及模具鋼材之選擇, 將決定模具品質之優劣 (3) 交貨期限 ( 工作日數 ) 會受製程配合之影響, 而模具鋼料錯誤之選擇也會造成製程的延誤 -135-

III. 鋼材選擇與加工工程 1. 設計 1.1 要點 充分檢討顧客用途 比較檢討各材質之特性 品質 經濟性最佳之工程設計 1.2 基礎檢討項目收集有關模具使用時之基礎條件, 探討模具所要求之特性 基礎檢討項目項目檢討內容要求模具材之特性備考 塑膠種類熱硬化性樹脂 (1) 熱可塑性樹脂 (2) FRP(3) 系 UL(4) 系 各種品名 [ 選定之基本條件 ] 表 2 製品種類用途 : 雜貨 電器零件 汽車零件 機械零件形狀 : 單純 複雜 尺寸 ( 大小 ) 射出次數 : 小 (<10 萬 ) 中 (<100 萬 ) 大 (>100 萬 ) 精度 : 圖面精度 成型精度 成型條件機種 : 射出 擠壓 壓縮 成型壓力成型 : 成型週期, 溫度 韌性, 強度, 加工法 強度 熱處理條件 圖 1 表 4 圖 1 熱處理項目表 3 其他交貨期限, 經濟性 - 綜合判斷註 :(1) 熱硬化性樹脂 :THERMOSETTING RESIN (2) 熱可塑性樹脂 :THERMO PLASTIC RESIN (3)ERP:FIBER REINFORCED PLASTIC (4)UL:UNDER WRITER S LABORATORIES -136-

表 2 依樹脂種別之材質選定 樹脂種類樹脂特性模具廠商封應模具要求特性 適用模材模具壽命 ( 射出次數 ) 熱硬化性 一般用 強度型 耐磨耗性 強化 添加玻璃纖維金屬粉 高強度耐用型 高耐磨耗性 <10 萬 10~50 萬 50~100 萬 100 萬 PX5, PX4 +( ) - +( ) GO40F 一般用低強度簡易型預硬 ( 聚乙烯塑膠聚丙烯塑膠 ) PXZ PDS3 PX4 PX5 +( ) 工程塑膠 (1) 一般機械高強度精密型耐磨耗性零件 ( 耐隆, 聚乙縮醛塑膠聚碳酸酯塑膠 熱處理變形 PDS3 PDS5 PAK90 熱可塑性 強化 ( 上述之 FR 型 ) 添加玻璃纖維金屬粉 高強度耐用型 高耐磨耗性 PX4 PS5 GO40F DHA1 難燃 腐蝕性氣體產生 耐蝕型 耐蝕性 PXZ,PDS3 PX4,PX5 + 電鍍 E-STAR + 電鍍 (PVD) ( 添加難然樹脂 ) 聚氯化烯氟素樹脂 腐食性氣體產生 耐蝕型 耐蝕性 PDS2,3,5 + 電鍍 E-STAR + 電鍍 (PVD) 註 :(1) 工程塑膠 ( 高強度塑膠 ) -137-

淬火型預硬型耐久 ERP 鏡面用 60 PD61 50 一般用 ( 雜貨 ) 多量生產用 ( 汽車 電器 ) DHA1 硬度HRC 10 40 30 PDS3 PX4 NAK55 E-STAR MAS1C (SKD61) 預硬型 (PXZ,PDS3,PX4) 20 PXZ 淬火 回火型 (,,,DHA1) 時效處理型 (MAS1C) 50 100 300 500 1000 3000 射出次數 ( 1000) (ABS 樹脂系 ) 圖 1 模具與材質之選定 ( 概念圖 ) 一般用 ( 雜貨 ) 硬度(HRC )30 60 50 40 20 10 PXZ PDS3 (SKD-11) NAK55 PX4 預硬型 DHA1 (SKD61) 淬火 回火型 預硬型 (PXZ,PDS3,PX4,,) 熱處理系 ( 淬火 回火 ) (PAK90,,,DHA1) 0 5000 10000 15000 鏡面 (#)[ High] 圖 2 鏡面度與材質選定 -138-

熱硬化性樹脂表 3 成型機與材質之選定用途 模具材料 適用材質 熱可塑性樹脂樹脂區分 代表的樹脂樹脂特性 代表製品 應具備特性 射出成型機 壓縮成型機擠壓成型機 聚丙烯塑膠耐衝擊性保險桿 冷卻器格子 蝕花加工性 ABS PXZ,PD3,PX4 聚乙烯塑膠裝飾性 錄影機 錄音機 收音蝕花加工性 NAK55 NAK55 聚苯乙烯 機 卡匣 照明器具 鏡面精加工性 壓克力 雜貨 化粧品 容器 PX4, ABS 一般樹脂耐隆耐磨耗性工程塑膠製品耐磨耗性 NAK55 聚縮醛塑膠 ( 齒輪等 ) 聚碳酸酯 透明度高眼鏡 透明鏡片 鏡面精加工性 壓克力 立體聲唱機外殼 壓克力 光學的雷射唱片 (CD) 影碟鏡面精加工性 聚碳酸酯 特性 耐蝕性 聚氨乙烯 經濟性電話機 雨水漕 水管耐蝕性 NAK101 難燃性樹脂多苯乙烯 難燃性電視外殼 吹風機 耐蝕性 PAK90 ABS 家電零件 NAK101 強化樹脂 ABS 剛性照相機外殼 電子計算耐磨耗性 NAK55 ( 玻璃纖維耐隆 機按鈕 工程塑膠製品 ( 耐蝕性 ) 等 ) 聚碳酸酯 ( 齒輪等 ) 塑膠磁鐵 耐隆 成烈性複印機 Trigger ( 扳 手 ) Floppy( 磁碟 ) Senser( 感應器 ) 一般樹脂苯酚三聚氰胺難燃性樹脂苯酚聚酯強化樹脂環氧 ( 玻璃纖維聚酯性 ) 無磁性耐磨耗性 NAK101 耐熱性煙灰缸 餐具 雜貨 耐磨耗性 NAK55 耐熱 微開關 耐磨耗性 難燃性連接器 ( 耐蝕性 ) 電機 IC 電晶體收音機 工程耐磨耗性 絕緣性 塑膠製品 ( 齒輪等 ) ( 耐蝕性 ) -139- NAK55 NAK55 NAK55

硬系材質火回火系材料 加工製程範例 質綜合計價材系代表性的加工工程 1 主加工 : 熱處理工程成本壽命預EDM 精加工 2 EDM 精加工 3 W-EDM 精加工 4 EDM,W-EDM 熱處理精加工 低短淬 5 熱處理 EDM W-EDM 精加工 高 長 6 EDM,W-EDM 熱處理精加工 註 :(1)EDM:ELECTRIC DISCHARGE MACHINING( 放電加工 ) (2)W-EDM:WIRE ELECTRIC DISCHARGE MACHINING( 線切割放電加工 ) 加工製程之檢討 1. 預硬系與淬火 - 回火系之優劣點比較 : 加工成本壽命交貨期限耐磨耗加工性 EDM 性精度預硬系 淬火回火系 2.E-EDM 放 DM,W 電加工之應用是今後之最大主力 增加精研磨加工時數 快削鋼系預硬材之加工表面, 易有條紋出現 加工面積大時必須要加作應力消除退火處理 3. 熱處理 配合品質之要求, 選定最適合之熱處理條件 熱處理須加在何段工程間, 對模具品質有很大的影響 1.3 材質之選定基準材質之選定基準依品質 交貨期限 經濟性等重點, 視考慮何種條件而定 再者在品質設計上需要求何種特性, 也會影響材料之選定 比較材質間之特性各有優劣, 因此必須充分瞭解上述之設計檢討項目, 參考表 7 選定最適合的材質 -140-

熱可塑性樹 60~62 專利申請中 4 5 4 4 5 3 3 4 脂表 4 塑膠模具材之特性比較 ( 總括 ) 樹脂及用途 大同 記號 熱處理 條件 化學成分 (%) 品質特性鏡熔耐韌使用硬度磨(HRC) 其他被C Si Mn Ni Cr Mo V 削面接耗蝕花加工性熱處理變寸耐蝕性性性性性性般樹脂一一般用 PXZ HS26~35 專利申請中 5+ 3+ 4 5+ 1 5-2 量產一般用 PDS3 28~30 0.45 0.2 0.9 1.1 0.25 4 4 4 4 3 4-3 量產一般用 PX4 30~33 專利申請中 4 5 5 5 + 3 5-3 量產一般用耐蝕用 NAK101 不要 35 專利申請中 3 5 5 4 4 5-5 量產一般用鏡面用 NAK55 37~43 0.15 0.3 適量 3.0 0.3 Cu1.0 All.0 5+ 5 4 3 3 1-3 量產一般用高鏡面用 37~43 3 5 + 5 + 5 3 1-3 量產一般用高鏡面用 MAS1C 時效處理 50~54 0.03 0.10 0.10 18.5 0.10 5.0 Co9.0 Ti0.6 3 5+ 5 + 5 + 4 5 + 5 3 量產一般用耐蝕用 NAK101 35 專利申請中 3 5 5 4 4 5-5 NAK55 37~43 0.15 0.3 適量 3.0 0.3 Cu1.0 All.0 5+ 3 4 3 3 1-3 不要 強化樹脂 ( 添加玻璃纖維 ) 37~43 3 5 + 5 + 3 3 1-3 DF2F 40 0.37 1.0 0.7 5.3 1.3 1.0 SO.12 4 3 3 3 4 3-3 淬火 56~61 專利申請中 4 5 4 2 5 3 3 3 回火 50~53 專利申請中 3 5 + 5 3 5 3 4 5 氨乙烯樹脂耐蝕用 NAK101 不要 35 專利申請中 2 4 4 4 3 5 2 4 量產一般用耐蝕用 NAK101 35 專利申請中 3 5 5 4 4 5-5 NAK55 37~43 0.15 0.3 適量 3.0 0.3 Cul.0 All.0 5+ 5 4 3 3 1-3 不要 37~43 3 5 + 5 + 3 3 1-3 DF2F 40 0.37 1.0 0.37 5.3 1.3 1.0 SO.12 4 3 3 3 4 3-3 熱硬化樹脂 淬火 56~61 專利申請中 4 5 4 2 5 3 3 4 60~62 專利申請中 4 5 4 4 5 3 3 4 回火 55~59 專利申請中 3 5 + 5 3 5 3 4 5 MAS1C 註 :(1) 品質特性 :1 良好 時效處理 50~54 0.03 0.10 0.10 18.5 0.10 5.0 (2)NAK55,,,PAK90,MAS1C,NAK101 特殊精煉鋼種 Co9.0 Ti0.6 3 5+ 5 + 5 + 4 5 + 5 3-141-