PE注塑模具用什么鋼材

聚乙烯（PE）作為應(yīng)用最廣泛的通用熱塑性塑料之一，涵蓋低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）、線性低密度聚乙烯（LLDPE）等多個(gè)品類(lèi)。其共同特性為低粘度、無(wú)腐蝕性、熔融流動(dòng)性?xún)?yōu)異，注塑成型溫度區(qū)間穩(wěn)定（通常在 160℃~220℃）?；谶@些特性，PE 注塑模具鋼材的選型無(wú)需重點(diǎn)考量耐腐蝕性，核心決策維度集中于量產(chǎn)規(guī)模、制品精度與表面要求、PE 品類(lèi)特性三大核心要素，同時(shí)需兼顧模具加工效率與成本控制。不同應(yīng)用場(chǎng)景下的鋼材選型邏輯、性能適配性及實(shí)操建議如下，為模具設(shè)計(jì)與采購(gòu)提供全面技術(shù)指引。

一、普通量產(chǎn) PE 制品：預(yù)硬型模具鋼的優(yōu)選

對(duì)于中小批量生產(chǎn)（通常在 10 萬(wàn)至 50 萬(wàn)模次）或?qū)Ρ砻婀鉂嵍纫蟛桓叩钠胀?PE 制品，如普通周轉(zhuǎn)箱、工業(yè)配件、玩具外殼等，預(yù)硬型模具鋼是性?xún)r(jià)比最高的選擇。這類(lèi)鋼材在出廠前已通過(guò)熱處理達(dá)到使用硬度，無(wú)需模具廠進(jìn)行后續(xù)的淬火回火處理，可直接進(jìn)行車(chē)、銑、磨、電火花等切削加工，大幅縮短模具制造周期，降低熱處理變形風(fēng)險(xiǎn)及綜合成本。

1. P20（國(guó)內(nèi)牌號(hào)：3Cr2Mo）

P20 是模具行業(yè)應(yīng)用最廣泛的通用型塑料模具鋼，被稱(chēng)為模具鋼中的萬(wàn)金油。其硬度通常穩(wěn)定在 28~35HRC 之間，具備良好的淬透性和尺寸穩(wěn)定性。在 PE 注塑中，P20 表現(xiàn)出優(yōu)異的加工性能，能夠適應(yīng)復(fù)雜的型腔結(jié)構(gòu)加工。雖然其拋光性能一般，只能達(dá)到普通的鏡面效果（SPI A3~A4 級(jí)），但對(duì)于 PE 這種本身表面光澤度要求不高的塑料來(lái)說(shuō)完全足夠。此外，P20 的韌性適中，在注塑過(guò)程中能承受一定的沖擊負(fù)荷，不易出現(xiàn)崩角或開(kāi)裂。因此，對(duì)于普通的 HDPE 周轉(zhuǎn)箱模具或 LDPE 日用品模具，P20 是首選材料，能以較低的成本滿足基本的成型需求。

2. 718H（國(guó)內(nèi)牌號(hào)：P20Ni）

718H 是 P20 的改良版預(yù)硬鋼，在化學(xué)成分中添加了鎳元素，并經(jīng)過(guò)真空熔煉處理。這使得 718H 的鋼材純度更高，雜質(zhì)更少，且硬度均勻性顯著優(yōu)于 P20（通?？刂圃?32~38HRC）。在 PE 注塑應(yīng)用中，718H 的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是拋光性能提升，由于組織致密，718H 可以拋光至更細(xì)膩的表面（SPI A2 級(jí)左右），適合生產(chǎn)表面要求稍高的 PE 薄壁容器或家電外殼；二是使用壽命更長(zhǎng)，添加的鎳元素增強(qiáng)了鋼材的抗疲勞性能，使其在長(zhǎng)期注塑過(guò)程中耐磨性?xún)?yōu)于 P20，適合中批量（50 萬(wàn)至 100 萬(wàn)模次）的生產(chǎn)任務(wù)。因此，當(dāng) PE 制品對(duì)外觀有一定要求或預(yù)期產(chǎn)量略高時(shí)，建議升級(jí)選用 718H。

二、高量產(chǎn) / 高精度 PE 制品：淬火回火型模具鋼的保障

針對(duì)大批量連續(xù)生產(chǎn)（通常超過(guò) 100 萬(wàn)模次）、高精度尺寸要求或?qū)δ＞吣湍バ杂袊?yán)苛要求的 PE 制品，如 PE 給水管件、燃?xì)夤艿澜宇^、汽車(chē)燃油系統(tǒng) PE 部件等，預(yù)硬鋼的硬度已不足以抵抗長(zhǎng)期的高壓熔體沖刷和磨損，必須選用淬火回火型模具鋼。這類(lèi)鋼材需要模具廠進(jìn)行淬火（加熱至高溫后急冷）和回火（保溫冷卻）處理，硬度可提升至 45~55HRC，具備極高的耐磨性、抗壓強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性，能確保模具在數(shù)百萬(wàn)次的注塑循環(huán)中保持型腔尺寸不變，避免制品出現(xiàn)飛邊或尺寸偏差。

1. H13（國(guó)內(nèi)牌號(hào)：4Cr5MoSiV1）

H13 是熱作模具鋼的典型代表，雖然常被用于壓鑄模具，但在高負(fù)荷的塑料注塑模具中也應(yīng)用廣泛。其含碳量適中，添加了鉬、釩等合金元素，賦予了鋼材優(yōu)異的抗熱疲勞性能和耐磨性。在 PE 注塑中，特別是 HDPE 管材管件的成型，由于熔體壓力高、流速快，對(duì)模具型腔的沖刷嚴(yán)重。H13 經(jīng)過(guò)淬火回火后硬度可達(dá) 48~52HRC，能有效抵抗 PE 熔體的沖刷磨損，延長(zhǎng)模具壽命。此外，H13 具備良好的韌性，在高溫高壓的成型環(huán)境下不易發(fā)生熱龜裂。為了進(jìn)一步提升其表面硬度和耐磨性，通常會(huì)對(duì) H13 模具型腔進(jìn)行表面氮化處理，使表面硬度達(dá)到 65HRC 以上，從而滿足數(shù)百萬(wàn)模次的高量產(chǎn)需求。

2. SKD61

SKD61 與 H13 同屬熱作模具鋼范疇，是日本標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)，在國(guó)際市場(chǎng)上應(yīng)用廣泛。相比 H13，SKD61 的鉬含量更高，且通常采用電渣重熔工藝生產(chǎn)，鋼材內(nèi)部組織更加均勻致密，夾雜物更少。這使得 SKD61 在韌性和抗熱裂性方面略?xún)?yōu)于 H13。在 PE 注塑模具中，SKD61 常用于制造要求極高的精密型芯、滑塊或鑲件，特別是在成型帶有復(fù)雜螺紋或細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的 PE 制品時(shí)，SKD61 能提供更好的強(qiáng)度支撐，防止模具變形。雖然其價(jià)格高于 H13，但對(duì)于追求極致壽命和穩(wěn)定性的高端 PE 模具（如汽車(chē)用 PE 部件），SKD61 是理想的選擇。

三、高表面光潔度及特殊 PE 制品：鏡面與不銹鋼的應(yīng)用

雖然大多數(shù) PE 制品為半透明或不透明，對(duì)模具拋光要求不高，但在某些特定領(lǐng)域，如化妝品包裝用 PE 瓶蓋、高光 PE 日用品或需要表面蝕紋的裝飾件，對(duì)模具表面質(zhì)量有特殊要求。此時(shí)，需要選用具備優(yōu)異拋光性能或耐蝕性的專(zhuān)用模具鋼。

1. S136（國(guó)內(nèi)牌號(hào)：4Cr13）

S136 是一款馬氏體不銹鋼，具備極佳的鏡面拋光性能和耐腐蝕性。由于其含鉻量高（13% 以上），雜質(zhì)含量極低，S136 可以拋光至極高的光潔度（SPI A1 級(jí)，即光學(xué)級(jí)鏡面），能清晰地復(fù)制模具表面的任何細(xì)節(jié)。在 PE 注塑中，S136 主要用于生產(chǎn)表面要求高光澤或帶有精細(xì)紋理的制品。此外，S136 的耐腐蝕性使其適合在潮濕環(huán)境或使用含腐蝕性添加劑的 PE 材料時(shí)使用，防止模具生銹。雖然 S136 價(jià)格昂貴且加工難度較大（硬度高，需淬火處理），但對(duì)于提升 PE 制品的外觀檔次至關(guān)重要。

2. NAK80

NAK80 是一款時(shí)效硬化型模具鋼，具備獨(dú)特的鏡面拋光性能和預(yù)硬狀態(tài)下的高硬度。與 P20 不同，NAK80 出廠硬度即可達(dá)到 40HRC 左右，且無(wú)需熱處理即可直接進(jìn)行鏡面拋光，拋光性能僅次于 S136。在 PE 注塑中，NAK80 適合用于生產(chǎn)表面要求高但不需要耐腐蝕性的制品，如高光 PE 容器或精密電子配件。其優(yōu)點(diǎn)是加工性能優(yōu)于 S136，且拋光效率高，能縮短模具制造周期。

四、不同 PE 品類(lèi)對(duì)模具鋼材的差異化要求

在實(shí)際選型中，還需考慮具體 PE 材料的特性差異：

HDPE（高密度聚乙烯）：HDPE 硬度高、耐磨性好，熔體粘度相對(duì)較高，注塑壓力大。因此，HDPE 模具對(duì)鋼材的耐磨性要求更高，建議優(yōu)先選用硬度較高的預(yù)硬鋼（如 718H）或淬火鋼（如 H13），以抵抗 HDPE 熔體對(duì)型腔的磨損。

LDPE（低密度聚乙烯）：LDPE 粘度低、流動(dòng)性極好，容易產(chǎn)生飛邊。因此，LDPE 模具對(duì)鋼材的尺寸穩(wěn)定性要求較高，需選用組織致密、變形小的鋼材（如 718H 或 S136），并嚴(yán)格控制模具間隙，防止溢料。

LLDPE（線性低密度聚乙烯）：LLDPE 拉伸強(qiáng)度高，脫模時(shí)對(duì)模具表面的摩擦力較大。因此，LLDPE 模具型腔表面需要進(jìn)行良好的拋光或涂層處理（如 DLC 涂層），以降低摩擦系數(shù)，防止制品劃傷或脫模困難。

五、選型總結(jié)與建議

綜上所述，PE 注塑模具鋼材的選型應(yīng)遵循以下邏輯：

看產(chǎn)量：中小批量選 P20/718H（預(yù)硬鋼），大批量選 H13/SKD61（淬火鋼）。

看外觀：普通外觀選 P20，高光或蝕紋選 718H/NAK80，光學(xué)級(jí)選 S136。

看成本：在滿足性能的前提下，優(yōu)先選用性?xún)r(jià)比高的國(guó)產(chǎn)鋼材（如 3Cr2Mo 代替進(jìn)口 P20），降低模具造價(jià)。

表面處理：對(duì)于高量產(chǎn) PE 模具，無(wú)論選用何種鋼材，建議對(duì)型腔表面進(jìn)行氮化處理或 PVD 涂層，這是提升模具壽命最經(jīng)濟(jì)有效的手段。