PE模具的材料選擇

聚乙烯（PE）作為通用塑料的核心品類，憑借低密度、高韌性、耐化學(xué)腐蝕及易加工性，廣泛應(yīng)用于包裝、建材、家電、汽車等領(lǐng)域。其注塑模具的材料選擇直接決定模具壽命、制品品質(zhì)與生產(chǎn)效益，需精準(zhǔn)匹配 PE 材料特性（如低黏度、高收縮率、非腐蝕性）與生產(chǎn)場景（批量、精度、制品類型）。本文結(jié)合 15 項(xiàng)以上行業(yè)公認(rèn)數(shù)據(jù)，從選材邏輯、分場景方案、關(guān)鍵注意事項(xiàng)三方面，系統(tǒng)闡述 PE 模具的科學(xué)選材方法。

一、PE 材料特性與模具選材核心邏輯

PE 材料的固有特性為模具選材劃定核心邊界，需重點(diǎn)關(guān)注三項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)：一是收縮率，低密度 PE（LDPE）收縮率 1.5%-3.0%，高密度 PE（HDPE）收縮率 2.0%-4.0%，要求模具材料具備優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性，避免長期成型后型腔變形；二是熔體特性，PE 熔體黏度低、流動性中等，對模具型腔磨損較小，但易粘模，需材料兼具良好拋光性與脫模性；三是化學(xué)惰性，純 PE 無腐蝕性，但若為改性 PE（如玻纖增強(qiáng)、阻燃改性），則需針對性強(qiáng)化材料耐磨性或耐腐蝕性。

行業(yè)公認(rèn)的選材核心邏輯為 “性能匹配 + 成本優(yōu)化”：中小批量生產(chǎn)優(yōu)先控制成本，選用加工便捷的預(yù)硬鋼；大批量精密生產(chǎn)側(cè)重壽命與精度，選用高耐熱疲勞性材料；改性 PE 制品則強(qiáng)化耐磨性能；非成型部位選用低成本結(jié)構(gòu)鋼，實(shí)現(xiàn)模具整體性價(jià)比最大化。

二、分場景 PE 模具材料選型方案

（一）普通中小批量民用 PE 制品場景

針對 LDPE 瓶蓋、HDPE 簡易收納盒等中小批量（≤10 萬模次）民用制品，優(yōu)先選用預(yù)硬塑料模具鋼 P20。該材料為行業(yè)基礎(chǔ)款，預(yù)硬態(tài)硬度達(dá) HRC28-32，無需后續(xù)熱處理，加工周期可縮短 30%，采購成本僅 30-50 元 /kg，完全適配 PE 材料的低磨損特性。若制品精度稍高（如 HDPE 薄壁容器，公差等級 12 級），可選用 P20 改良版 718 鋼，其拋光性能更優(yōu)，表面粗糙度可達(dá)到 Ra0.2-0.4μm，能滿足民用制品的外觀要求，成本較 P20 僅提升 20%-30%。

（二）高產(chǎn)量精密 PE 制品場景

對于 HDPE 周轉(zhuǎn)箱、工業(yè)管道配件等高產(chǎn)量（≥15 萬模次）精密制品，需兼顧模具長壽命與尺寸穩(wěn)定性，優(yōu)先選用熱作模具鋼 H13（等同牌號 SKD61）。H13 鋼熱處理后硬度達(dá) HRC48-52，可在 600℃環(huán)境下長期工作，耐熱疲勞性優(yōu)異，能承受高產(chǎn)量成型時(shí)的冷熱循環(huán)沖擊，模具壽命可達(dá) 15 萬模次以上，較 P20 鋼提升 50%。若制品要求高光表面（如食品接觸類 PE 容器），則選用鏡面不銹鋼 S136，該材料淬火后硬度 HRC52-54，拋光等級可達(dá) #15000 目，表面粗糙度 Ra≤0.01μm，且耐腐蝕性極強(qiáng)，成型 200 萬次無銹蝕，能保障食品接觸安全性。

（三）改性 PE 制品場景

玻纖增強(qiáng) PE、礦物填充 PE 等改性制品中，填充料具有強(qiáng)磨蝕性，需選用高硬度耐磨鋼。行業(yè)公認(rèn)的優(yōu)選材料為 Cr12MoV 或粉末冶金鋼 ASP23。Cr12MoV 經(jīng)真空熱處理后硬度可達(dá) HRC60-62，耐磨性是 P20 鋼的 5 倍，能有效抵御玻纖對型腔的沖刷磨損；ASP23 為粉末冶金材料，組織均勻性較傳統(tǒng)鋼材提升 50%，硬度 HRC62-64，模具壽命可較 Cr12MoV 再提升 2 倍，適用于高耐磨要求的改性 PE 制品批量生產(chǎn)。

（四）模具非成型部位場景

模具的導(dǎo)柱、導(dǎo)套、模架等非成型部位，無需承擔(dān)型腔成型功能，選用 45# 鋼或 T8 碳素工具鋼即可。45# 鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后硬度達(dá) HRC22-28，抗拉強(qiáng)度≥600MPa，能滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度需求，成本僅 15-25 元 /kg；T8 鋼經(jīng)淬火回火后硬度 HRC55-58，適用于導(dǎo)柱等需要一定耐磨性的部位，成本較 45# 鋼略高，但遠(yuǎn)低于成型部位專用模具鋼，可使模具整體成本降低 40% 以上。

三、PE 模具選材關(guān)鍵注意事項(xiàng)

一是強(qiáng)化表面處理。PE 材料韌性強(qiáng)、易粘模，無論選用哪種材料，型腔表面均需拋光至 Ra0.2-0.4μm（外觀面）或 Ra0.8-1.6μm（非外觀面），通過降低表面粗糙度減少脫模阻力。對于粘性較強(qiáng)的改性 PE，可對型腔表面進(jìn)行氮化處理，處理后表面硬度提升至 HRC60 以上，摩擦系數(shù)降至 0.15 以下，同時(shí)增強(qiáng)耐磨性。

二是嚴(yán)格材質(zhì)合規(guī)。食品接觸類 PE 制品，成型部位必須選用 S136 等符合食品安全標(biāo)準(zhǔn)的不銹鋼材質(zhì)，禁止使用含重金屬雜質(zhì)的鋼材，確保制品符合 GB 4806.9-2016 食品接觸用塑料材料及制品標(biāo)準(zhǔn)。

三是優(yōu)化熱處理工藝。耐磨鋼如 Cr12MoV 需采用真空熱處理工藝，將熱應(yīng)力控制在 150MPa 以下，避免型腔出現(xiàn)裂紋；預(yù)硬鋼 P20/718 嚴(yán)禁后續(xù)熱處理，否則會導(dǎo)致材料性能退化，硬度下降幅度可達(dá) HRC5-8，大幅縮短模具壽命。此外，模具型腔需預(yù)留 0.01-0.02mm 的排氣間隙，避免 PE 熔體充模時(shí)困氣，這一間隙設(shè)計(jì)需與模具材料的拋光精度協(xié)同匹配。

總結(jié)

PE 模具選材需圍繞 “材料特性 - 制品需求 - 生產(chǎn)場景” 的核心邏輯，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)匹配：普通中小批量民用制品選 P20/718，平衡成本與加工性；高產(chǎn)量精密制品選 H13/S136，保障壽命與精度；改性增強(qiáng)制品選 Cr12MoV/ASP23，強(qiáng)化耐磨性；非成型部位選 45# 鋼，控制整體成本。結(jié)合行業(yè)公認(rèn)的硬度、收縮率、成本等數(shù)據(jù)，同時(shí)落實(shí)表面處理、合規(guī)性、熱處理等關(guān)鍵要求，才能在保障制品品質(zhì)的前提下，實(shí)現(xiàn)模具全生命周期成本最優(yōu)。實(shí)踐中需根據(jù)具體制品參數(shù)動態(tài)調(diào)整方案，確保選材科學(xué)可行。