突破使用铝质模具的观念禁区

作者：现代塑料    来源：PT现代塑料

欢迎访问e展厅 展厅 1 塑料模具展厅 注塑模具, 吹塑模具, 挤出模具, 吸塑模具, 瓶胚模具, ... 铝制模具始终被看作是“软质”工具，将其运用于大规模的生产则一直被视为禁区。这种观念抑制了模具商及其用户充分利用铝材的许多优势，比如快速的生产周期、更低成本等；同时，在许多情况下，也抑制了其在注射模制塑料产品获得更高的质量。 早在1991年，IBM（国际商业机器公司）就正式宣布他们已经完成一项利用铝制模具进行大规模生产的五年研究工作。此项研究揭示了，与钢制模具相比较，铝制模具的成本可以减少50%；交货时间可以提前一半；而生产周期也比原来减少了25%~40%，与此同时生产出的产品质量更高。这些数据来源于大量模具，这些模具被用来生产各种类型的产品，使用的是各种不同的塑料，其中一部分是添加了40%的玻璃纤维。 尽管当时的这些数据可能不够准确，但试验发现铝制模具经过200个生产周期后仍能继续工作，却引起了极大的轰动，真正冲击了认为铝制模具在大规模、长周期注模生产中，无法经受严峻考验的陈旧观念。 上述成果宣布后，许多公司承认他们也曾经在生产中使用过铝制模具，并且节省了时间与金钱。不久，许多塑料刊物都载满了关于此项成果的报道。 有一点很明显，多年来，许多模具商已经用铝材制造过生产用的铝材模具，只是他们不愿让其他人尤其是他们的客户知道，因为铝材长期以来负有“软质材料”之名。实际上，使用铝材模具可使许多公司削减生产总成本，因此在竞争中可助他们一臂之力。只是如果其他对手使用的是刚制模具，这种做法有些不合乎商业道德。 要说明的是，铝材并非是各种用途的最佳选择，应当研究实际的应用情况，比如熟悉使用铝材模具的优点、缺点、成本、相关联系以及基本原理。即便如此，从铝材模具中获益的情况还是很普遍的。 还有一点要说明的是，只有某种级别的铝材能够经得起适当的机加工、承受得了注摸的压力。就成本和重量而言，铝材模具要比钢制模具贵三倍，但铝材的重量却只有钢材重量的1/3，所以两者的内在成本相同。 耐磨性与硬化问题 经常会出现一个问题：铝材比钢材磨损得快，铝材要做硬化处理吗？事实上，如果铝材没做硬化处理的话，其耐磨效果会更好。这是因为经过使用后，材料表面的微分子山峰和谷底会被“抹平”，这样，铝材表面不是粗糙而是光滑。但是，许多应用的铝材的表面是经过阳极化或其他处理后的硬质表面。阳极化处理后的表面洛氏硬度可以达到65度（Rockwell C of 65）。这种处理是在铝材表面先做一个0.002英寸厚的氧化转化，然后再加一个0.002英寸厚的氧化表层，这样，最后的硬化表层厚度达0.004英寸厚。 关于硬化处理要提醒的是：它会将 90度或接近90度的棱角削掉。如果这样的话，可将阳极过的地方除去并再做阳极处理，但这种修补方法不经济。还有一点是，阳极化处理过程会形成一个大约有0.004英寸厚的表层，其中一半嵌入铝材内，而另一半则“生长”在铝材表面上。在进行机加工腔体时必须要考虑到这些。 铝材表面的硬化处理有许多其他方法。其中一个最受欢迎的方法是：将特氟隆（Teflon）材料与镍基一起使用。这种面层可用于铝材表面，如果必要的话，可将其除掉并再次使用。你可从擅长做铝材模具商处获得更多这方面的信息。 机加工与抛光处理 经实验表明，最优质的铝材是使用 “航空”级的材料，即著名的T-6级（7075）材料。这种材料不会粘附在刀具和研磨工具上，同时它还可做焊接；机加工还可运用EDM加工方法。铝材的机加工速度要比模具钢材的速度大约快四倍，而要比预硬化过的P-20材料快2~3倍。由于铝材的微分子结构能够迅速抹平，所以其表面的抛光只需几步标准工作程序即可完成。 因为钢材很轻，所以它可以在较小的设备上以极快的速度进行机加工，由于机加工所用的速度很快、进刀又重，所以铝材表面越平整则越节约。 模制周期缩短 因为铝材的散热速度是钢材散热速度的7倍，所以铝材模制的周期要比钢材的周期减少到20%~50%。铝材的散热非常均匀，不容易产生由于收缩差异所产生的扭曲现象，这样可使零部件达到极好的尺寸稳定效果。这种热量均匀分布同时也减少了可能导致产品出现故障的残余的物理应力，而这种应力通常在产品寿命内将会释放出一些。最后，铝材也很少产生由于弯曲、断裂、喷砂不足以及变形所产生的废品。 其他人在做什么？ Ronningen Research 公司的合伙经理Sue Eickhoff 说：“过去我们运用了 100-tool 程序和铝材模具为一家无线电通讯公司生产了开关产品。这些模具中的大多数已经生产了50~60万件产品， 而且现在还在使用。”Ronningen Research 公司是一家专门使用铝材生产模具的传统生产商。他们是美国使用铝材模具的先驱者之一。 Rad-Cam公司的业主Bill Lichfield说：“我们使用的铝材模具有100多个，其中许多模具生产所用的物料是充入玻璃的树脂。这些模具的生产平均周期要比钢制模具的周期快25~30%。我们有一个8腔体的医疗模具已经生产了200万件产品，而现在其生产性能仍然很好。”Lichfield已成功地将30%的玻璃加强聚砜应用于铝材模具中，这需要很高的物料熔融温度（大约320℃）和大约150℃模制温度。这充分证明了铝材能够满足这种挑战。Rad-Cam公司是一家专门用难处理的物料生产不易生产的产品的传统模具商，并且发现铝材模具在大规模生产这些产品中可以取得重大成功。 思想偏见 使用铝材模具会抵消一些利益也许是各种人群的普遍观念。人们容易把铝材模具看作是钢制模具“廉价”、“劣质”的仿制品，因此给予铝材的关心不够多、态度也较差。这种观念应该也能够得到改变。要想做到思想改变可通过给人们灌输这么一种意识：如果铝材模具与钢材模具所受到的待遇一样的话，那么铝材模具会象钢材模具一样长久耐用。就是说，如果你不用螺丝刀卸开零件的话，你就无法切断流水并做正确处理。有一家公司为了说明其铝材模具象钢材模具一样具有价值，用金色漆将其产品涂成金色。该公司的工作人员手戴皮手套接触这些产品，足以可见他们对于铝材模具所赋予的爱心和关照。 铝材模具的成功进展可能需要人们在观念上进行改变、正确的引导和人员方面的培训。有许多模具商尤其是思想观念落伍的模具商只将铝材看作是一种样机，除此之外铝材模具什么也不是。可是他们一旦将其应用于生产，他们肯定会立刻明白这种产品的价值及其利益，铝材模具甚至还会让他们领略一番艺术与创造的价值，而这些价值要比他们从标准的钢制模具中获得的要多得多。 Rad-Cam公司的Bill Lichfield提醒说，如果钢制模具损坏的话，可能会被认为是操作人员的失误所致；而如果铝材模具出现了故障的话，可能会被认定是铝材的缘故。这是对于铝材持有的一种普遍偏见。然而， 如果铝材模具的设计和制造方法与钢材模具的设计和制造方法相同的话，那么它们在相同的工作环境下会同样表现出色的。 许多公司正沉浸在铝材模具所产生的收益中，尤其是在当今经济的形势下，每分利润都比以前变得更加重要。即便是模具供货商也看到了这种趋势，于是大多数供货商除了提供各自先前的标准钢制产品外，他们也在其产品目录中增加了铝材模具及其元件。 结论 铝材模具可用于批量生产塑料注模产品中。这些模具的设计与制造方法应该和钢制模具的相同，而且所受到的待遇也应该和钢制模具的待遇一致。 虽然，铝制模具在特定的情形下的运用存在一些限制。 但应该承认，铝材模具的使用可以大大节约产生模具成本、可使模具制造的周期大大缩短，也可使模具的工作周期大大缩短，并且可以减少模具产品的废品率。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (6/22/2005)