光學(xué)注塑模具鋼材的選擇
光學(xué)注塑模具是生產(chǎn)高精度光學(xué)塑料部件（如鏡頭、導(dǎo)光板、光學(xué)鏡片、傳感器外殼等）的核心裝備，而模具鋼材的選擇直接決定了光學(xué)產(chǎn)品的表面精度、尺寸穩(wěn)定性、透光率以及模具的使用壽命。與普通注塑模具不同，光學(xué)注塑模具對(duì)鋼材的鏡面拋光性能、耐腐蝕性能、尺寸穩(wěn)定性和耐磨性有著極高要求，需結(jié)合光學(xué)產(chǎn)品的精度標(biāo)準(zhǔn)、塑料原料特性、生產(chǎn)批量等因素綜合選型。
一、光學(xué)注塑對(duì)模具鋼材的核心要求
光學(xué)塑料部件（如 PMMA、PC、COP 等材質(zhì)）通常要求表面粗糙度 Ra≤0.002μm，且無(wú)橘皮、針孔、條紋等缺陷，同時(shí)需在長(zhǎng)期注塑過(guò)程中保持尺寸精度不變，因此模具鋼材需滿足以下核心條件。一是卓越的鏡面拋光性能，鋼材內(nèi)部雜質(zhì)含量極低、組織均勻致密，經(jīng)過(guò)精細(xì)拋光后可達(dá)到鏡面效果，避免因雜質(zhì)或疏松結(jié)構(gòu)導(dǎo)致拋光缺陷，這是光學(xué)模具鋼材的最核心指標(biāo)。二是優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性，在注塑成型的高溫高壓環(huán)境下，鋼材的熱膨脹系數(shù)需小且穩(wěn)定，熱處理后變形量極低，確保模具型腔尺寸精度長(zhǎng)期穩(wěn)定，防止光學(xué)部件因模具變形出現(xiàn)光學(xué)畸變。三是良好的耐腐蝕性，光學(xué)注塑過(guò)程中，部分塑料原料（如 PC）在高溫下會(huì)分解產(chǎn)生酸性氣體，同時(shí)模具清洗會(huì)用到化學(xué)試劑，因此鋼材需具備抗腐蝕能力，防止型腔表面生銹或出現(xiàn)點(diǎn)蝕，破壞光學(xué)表面質(zhì)量。四是較高的耐磨性與拋光抗性，面對(duì)大批量注塑生產(chǎn)或玻纖增強(qiáng)型光學(xué)塑料，鋼材需具備足夠硬度和耐磨性，抵御塑料熔體的沖刷和磨損，同時(shí)在反復(fù)拋光修復(fù)過(guò)程中不易產(chǎn)生二次缺陷。五是良好的加工性能，便于進(jìn)行高精度的型腔加工（如 CNC 銑削、電火花加工、激光雕刻等），加工后表面粗糙度低，可減少拋光工序的工作量。
二、主流光學(xué)注塑模具鋼材的類型及特性
目前行業(yè)內(nèi)常用的光學(xué)注塑模具鋼材主要分為預(yù)硬型鏡面模具鋼、淬火回火型鏡面模具鋼和時(shí)效硬化型鏡面模具鋼三大類，不同類型鋼材的性能和適用場(chǎng)景存在明顯差異。
預(yù)硬型鏡面模具鋼是出廠時(shí)已通過(guò)熱處理達(dá)到預(yù)定硬度的鋼材，無(wú)需后續(xù)淬火回火處理，可直接進(jìn)行加工，具有加工成本低、變形風(fēng)險(xiǎn)小的優(yōu)勢(shì)，適合生產(chǎn)精度要求中等的光學(xué)部件。典型牌號(hào)包括718H和P20HH，其中 718H 采用電渣重熔工藝，純度較高，鏡面拋光可達(dá) Ra0.008μm，硬度為 HRC32-36，適用于導(dǎo)光板、光學(xué)鏡片外殼等批量生產(chǎn)場(chǎng)景；P20HH 性價(jià)比更高，拋光性能略低于 718H，適合生產(chǎn)普通光學(xué)塑料部件。
淬火回火型鏡面模具鋼需經(jīng)淬火 + 回火處理后使用，通過(guò)熱處理可獲得更高硬度和更優(yōu)的鏡面性能，內(nèi)部組織更致密，雜質(zhì)含量極低，是高精度光學(xué)部件的首選鋼材。典型牌號(hào)包括S136及其改良版S136H，S136 為電渣重熔不銹鋼，耐腐蝕性極強(qiáng)，拋光后表面粗糙度可達(dá)到 Ra0.001μm，經(jīng)淬火回火后硬度可達(dá) HRC50-55，適合生產(chǎn)高透光率的精密光學(xué)鏡頭、棱鏡等部件；S136H 是預(yù)硬態(tài)的 S136，硬度為 HRC30-35，加工性能更優(yōu)，后續(xù)可通過(guò)回火提升硬度，兼顧加工便利性和高性能需求。另一款典型牌號(hào)是STAVAX ESR，與 S136 性能接近，純度更高，拋光性能和耐腐蝕性更優(yōu)異，適合超精密光學(xué)模具。
時(shí)效硬化型鏡面模具鋼的特點(diǎn)是先進(jìn)行粗加工，再通過(guò)低溫時(shí)效處理實(shí)現(xiàn)硬度提升，變形量極小，可控制在 μm 級(jí)別，特別適合高精度、復(fù)雜型腔的光學(xué)模具。典型牌號(hào)包括NAK80和NAK55，NAK80 時(shí)效處理后硬度可達(dá) HRC37-41，鏡面拋光性能優(yōu)異，尺寸穩(wěn)定性極高，是導(dǎo)光板模具的首選材料，可確保導(dǎo)光板的網(wǎng)點(diǎn)精度和透光均勻性；NAK55 的硬度略高于 NAK80，耐磨損性能更好，適合生產(chǎn)大批量、高精度的光學(xué)部件。
三、光學(xué)注塑模具鋼材的選擇原則
光學(xué)注塑模具鋼材的選擇需圍繞產(chǎn)品精度要求、塑料原料特性、生產(chǎn)批量、成本預(yù)算四大核心因素展開(kāi)，避免盲目追求高性能導(dǎo)致成本浪費(fèi)，或因選材不足影響產(chǎn)品質(zhì)量。
從產(chǎn)品精度要求來(lái)看，若生產(chǎn)高透光率、高精度的核心光學(xué)部件（如手機(jī)鏡頭、單反相機(jī)鏡片、光纖連接器），需優(yōu)先選擇淬火回火型鋼材（如 S136、STAVAX ESR）或時(shí)效硬化型鋼材（如 NAK80），確保鏡面拋光性能和尺寸穩(wěn)定性；若生產(chǎn)普通精度的光學(xué)外殼、裝飾件，則可選擇預(yù)硬型鋼材（如 718H、P20HH），降低模具制造成本。
從塑料原料特性來(lái)看，不同光學(xué)塑料對(duì)模具鋼材的要求差異顯著，對(duì)于 PMMA、PC 等透明塑料，需重點(diǎn)關(guān)注鋼材的鏡面拋光性能和耐腐蝕性，避免型腔表面缺陷影響透光率；對(duì)于玻纖增強(qiáng)型光學(xué)塑料（如玻纖增強(qiáng) PC），需選擇硬度更高、耐磨性更強(qiáng)的鋼材（如 NAK55、S136 淬火態(tài)），抵御玻纖對(duì)型腔的沖刷磨損；對(duì)于容易分解產(chǎn)生酸性氣體的塑料，需優(yōu)先選擇不銹鋼材質(zhì)（如 S136），防止模具生銹。
從生產(chǎn)批量來(lái)看，小批量試產(chǎn)或定制化光學(xué)部件，可選擇加工成本低的預(yù)硬型鋼材；大批量連續(xù)生產(chǎn)的光學(xué)部件（如導(dǎo)光板、手機(jī)攝像頭支架），需選擇耐磨性和尺寸穩(wěn)定性更優(yōu)的淬火回火型或時(shí)效硬化型鋼材，延長(zhǎng)模具使用壽命，減少停機(jī)維護(hù)次數(shù)。
成本預(yù)算也是選型的重要考量因素，預(yù)硬型鋼材的價(jià)格和加工成本最低，時(shí)效硬化型鋼材次之，淬火回火型鋼材價(jià)格最高且加工工藝復(fù)雜，需結(jié)合產(chǎn)品的市場(chǎng)定位和利潤(rùn)空間綜合平衡。
四、光學(xué)注塑模具鋼材的使用注意事項(xiàng)
即使選擇了合適的光學(xué)模具鋼材，若后續(xù)加工和維護(hù)不當(dāng)，也會(huì)影響光學(xué)產(chǎn)品質(zhì)量和模具壽命。一是在加工環(huán)節(jié)，需采用高精度加工設(shè)備（如五軸 CNC、高精度電火花機(jī)床），加工過(guò)程中避免過(guò)度切削導(dǎo)致鋼材表面應(yīng)力集中，同時(shí)電火花加工后需進(jìn)行充分的拋光處理，去除表面白層；二是在熱處理環(huán)節(jié)，淬火回火型鋼材需選擇專業(yè)的熱處理廠商，嚴(yán)格控制加熱溫度和冷卻速度，減少熱處理變形；三是在模具維護(hù)環(huán)節(jié)，注塑生產(chǎn)后需及時(shí)清理型腔表面的塑料殘留，避免酸性殘留腐蝕鋼材，同時(shí)定期對(duì)型腔進(jìn)行拋光維護(hù)，保持鏡面效果，存放時(shí)需做好防銹處理。
總結(jié)
光學(xué)注塑模具鋼材的選擇是一個(gè)系統(tǒng)性的決策過(guò)程，核心是匹配光學(xué)產(chǎn)品的精度需求與使用場(chǎng)景。預(yù)硬型鋼材適合中低精度、低成本場(chǎng)景，淬火回火型鋼材適合高精度、高耐腐蝕性場(chǎng)景，時(shí)效硬化型鋼材適合超精密、復(fù)雜型腔場(chǎng)景。在實(shí)際選型中，需結(jié)合塑料原料特性和生產(chǎn)批量，同時(shí)重視模具的加工和維護(hù)，才能在保證光學(xué)產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，實(shí)現(xiàn)模具成本和使用壽命的最優(yōu)平衡。
