플라스틱 금형의 작업 조건은 콜드 스탬핑 다이의 작업 조건과 다릅니다. 그들은 일반적으로 150도 -200도에서 작동하며 압력과 온도 변동에 영향을 받습니다. 플라스틱 성형 금형의 다양한 사용 조건과 가공 방법에 따라 플라스틱 금형에 사용되는 강철의 기본 성능 요구 사항은 대략 다음과 같이 요약됩니다.
충분한 표면 경도 및 내마모성: 플라스틱 금형의 경도는 일반적으로 50-60HRC 미만입니다. 열처리된 금형은 적절한 강성을 보장하기 위해 충분한 표면 경도를 가져야 합니다. 작동 중에 금형은 플라스틱 충전 및 흐름으로 인해 상당한 압축 응력과 마찰을 받습니다. 따라서 금형은 충분한 사용 수명을 보장하기 위해 모양과 치수 정확도를 유지해야 합니다. 금형의 내마모성은 강철의 화학적 조성과 열처리 경도에 따라 달라집니다. 따라서 금형의 경도를 높이면 내마모성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
탁월한 가공성: 대부분의 플라스틱 성형 다이에는 EMD 가공 외에도 특정 가공 및 더 정밀한 작업이 필요합니다. 절삭 공구의 수명을 연장하고 절삭 성능을 향상시키며 표면 거칠기를 줄이기 위해서는 플라스틱 금형에 사용되는 강철의 경도가 적절해야 합니다.
우수한 연마 성능: 고품질-플라스틱 제품은 금형 캐비티의 표면 거칠기 값이 낮아야 합니다. 예를 들어, 사출 금형 캐비티의 표면 거칠기 값은 Ra 0.1–0.25 미만이어야 하지만 광학 표면은 Ra < 0.01 nm가 필요합니다. 표면 거칠기 값을 줄이려면 캐비티를 연마해야 합니다. 따라서 선택된 강은 불순물이 적고, 미세하고 균일한 미세구조를 가지며, 섬유 배향이 없어야 하며, 연마 중에 공식(pitting) 또는 오렌지 껍질 결함이 발생하지 않아야 합니다.
우수한 열 안정성: 플라스틱 사출 성형 부품의 모양은 담금질 후 기계 가공이 복잡하고 어려운 경우가 많습니다. 따라서 가능하면 열안정성이 좋은 재료를 선택해야 합니다. 금형 성형 시 열처리 후 선팽창계수가 낮아 열처리 변형이 최소화되고 온도차에 따른 치수 변화율이 작습니다. 금속 조직 구조와 금형 치수는 안정적이어서 추가 가공의 필요성을 줄이거나 없애고 금형의 치수 정확도와 표면 거칠기 요구 사항을 보장합니다.
45 및 50 등급 탄소강은 특정 강도와 내마모성을 가지며 담금질 및 템퍼링 후 금형 모재로 자주 사용됩니다. 고{3}}탄소 공구강과 저-합금 공구강은 열처리 후 강도와 내마모성이 높아 성형 부품에 널리 사용됩니다. 그러나 열처리 후 큰 변형으로 인해 고-탄소 공구강은 작고 단순한-모양의 성형 부품 제조에만 적합합니다.
플라스틱 산업이 발전함에 따라 플라스틱 제품의 복잡성과 정밀성에 대한 요구 사항이 증가하고 있으며, 이에 따라 금형 재료에 대한 요구도 높아지고 있습니다. 복잡하고 정밀하며 부식에 강한-플라스틱 금형을 제조하려면 사전 경화강(예: PMS), 부식-강(PCR 등), 저-탄소 마르텐사이트 시효강(예: 18Ni-250)을 사용할 수 있으며, 이들 모두 우수한 기계 가공성, 열처리, 연마 특성은 물론 강도도 높습니다.
또한 재질 선택 시 긁힘 방지 및 접착 방지도 고려할 필요가 있습니다. 두 표면 사이에 상대적인 움직임이 있는 경우 동일한 미세 구조를 가진 재료를 최대한 피해야 합니다. 특별한 경우에는 한쪽 면을 도금하거나 질화 처리하여 양면에 서로 다른 표면 구조를 부여할 수 있습니다.