塑料注射用铜合金研究进展bet188娱乐城

铜是最导热的普通固体;只有银、立方氮化硼和金刚石导电性能更好。这使得铜成为塑料注射模具的绝佳选择，必须从注射的熔融塑料中去除热量，使其凝固。bet188娱乐城然而，纯铜既不够硬，也不够强，不能用作注射模具。bet188娱乐城幸运的是，冶金学家已经开发出铜合金，在保持大部分导电性的同时，其强度和硬度接近甚至超过钢。这篇文章的目的是回顾那些铜合金现在常见的注塑工业。bet188娱乐城

铜合金的类别、属性和应用
在注塑工业中使用的铜合金有四类。bet188娱乐城这些在表1中列出。其中最便宜的是铝青铜(C62400或C95400)。虽然价格较低，但它也是最柔软、导电性能最差的。下一类合金是科森青铜。它们包括C18000合金和更重的合金Cu- 7Ni-2Si-1Cr合金。C18000有大断面厚度，硬度适中，导电性好。Cu-7Ni-2Si-1Cr合金虽然具有良好的导电性和硬度，但厚度大于6”的合金不易获得。下一类合金是Cu-9Ni-6Sn旋晶铜(C96970)。导电率适中，硬度好。 It is available in large section thicknesses. The final class of alloys is the beryllium coppers, including C17510 with excellent conductivity and moderate hardness and C17200 with good conductivity and excellent hardness. These are the premier copper molding alloys, providing the highest hardness for a given conductivity. A chart of the hardness and conductivity of these alloys along with other common mold alloys is given in图1．

铜合金对模具工业具有吸引力的属性是高导热性，易于通过各种工艺加工，并且对水，冷却流体和注塑塑料具有耐腐蚀性。bet188娱乐城这些合金的导热系数是普通工具钢的2到10倍，可用于注射模芯和型腔，以去除热点，减少翘曲和缩短周期时间。bet188娱乐城几项研究已经证明了这一点。1,2整体效果是提高零件质量，提高生产率。

为了证明高导电性模具材料的冷却效率，进行了一项研究，其中聚碳酸酯眼镜片在24w /m/K (14 Btu/hr/ft/bet188娱乐城˚F) 420不锈钢镶件和130w /m/K (75 Btu/hr/ft/˚F) C17200铜合金镶件中成型。聚碳酸酯镜片厚2毫米，由在310˚C注射的眼用级聚碳酸酯制成。冷却水在55˚C循环。从模具中喷射出来的透镜的热像图如图2所示。bet188娱乐城图像显示，即使冷却周期缩短了60%(10秒vs. 25秒)，高导电性铜模比不锈钢模排出了更多的热量。bet188娱乐城

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铜合金传统上用于核心应用，铜在难以冷却的区域达到比钢更低的温度，使这些区域的塑料能够更快地凝固。通过合理的设计，在模具初始制造和首件操作后，可以在钢模具的故障点上添加镶件，从而减少故障点，提高注塑件之间的尺寸稳定性。bet188娱乐城用于解决成型问题的插入芯的示例示于bet188娱乐城图3．

许多制造方法可以用来生产铜合金的注射模具。bet188娱乐城合金生产商铸造或锻造成各种形状的铜合金(例如棒，环和圆盘)，与从板上取料相比，最大限度地减少所需的输入材料量。在需要的时候，大部分铜合金，都可以做成大板材，以辅助大零件的成型。bet188娱乐城如图4所示，一个2½吨的C17200铜铍块铜合金的高导电性和低模量允许使用高速加工，使制造商在铣削、车削和钻孔过程中实现比钢高2到5倍的金属去除。铜合金也可以焊接。专门的热处理可以改善这些合金在高温焊接过程中硬度的损失。最后，可以在铜合金上涂上各种涂层，以增加耐久性和促进脱模。bet188娱乐城

总结
减少周期时间和模具耐久性是有利可图的注射成型的两个关键，铜合bet188娱乐城金的高导热性和良好的强度使其成为注塑机的重要工具。bet188娱乐城模具制造商现在有许多铜合金和制造方法在他们的处置，以实现高效和耐用的模具。

参考文献
1Paul Englemann, Eric Dawkins, Jay Shoemaker和Michael Monfroe，“利用新型模具冷却软件应用铜合金”，SPE ANTEC Proceedingsbet188娱乐城，(1996)。
2Paul Englemann和Eric Dawkins，“铜与钢芯:工艺性能、温度分布和翘曲”，SPE ANTEC学报，(1997)。
3 J.C.Kuli, R.E. Kusner，“塑料注射吹塑用铜合金模具材料的研究进展”MS&T学报bet188娱乐城(2007)