1. Система стандартов пресс-форм Международной организации по стандартизации (ISO).
ISO является самой влиятельной организацией по стандартизации в мире, а ее стандарты на пресс-формы разрабатываются Подкомитетом 8 TC 29/SC (Подкомитет по штамповке и формованию пресс-форм), охватывая технические требования к стандартным деталям трех основных типов пресс-форм: штамповочных штампов, пластиковых форм и-форм для литья под давлением. По состоянию на 2024 год ISO выпустила 48 эффективных стандартов на пресс-формы, основное содержание которых включает:
Терминология и характеристики размеров: ISO 17672 «Терминология пресс-форм» унифицирует определения терминологии в мировой индустрии пресс-форм, чтобы избежать ошибок общения, вызванных языковыми различиями. Например, разъяснение терминологии таких ключевых компонентов, как «направляющая колонна», «направляющая втулка» и «наклонная верхняя часть», обеспечивает основу для трансграничного-сотрудничества.
Требования к характеристикам материалов: ISO 4957 «Технические условия поставки инструментальной стали» определяет химический состав, процесс термообработки и механические показатели литейной стали. Например, требуется, чтобы твердость стали для пластиковых форм достигала HRC 28-32, чтобы обеспечить баланс между износостойкостью и ударной вязкостью; Термическая усталостная прочность стали для литья под давлением должна соответствовать требованию 5000 циклов без трещин, чтобы адаптироваться к условиям высокой температуры и высокого давления.
Стандарты безопасности и защиты окружающей среды: ISO 13849 «Общие правила проектирования механических систем управления безопасностью» требует, чтобы в конструкции пресс-формы были предусмотрены устройства защитной блокировки, предотвращающие случайное прикосновение операторов к опасным зонам. Например, формы для автомобильных чехлов должны быть оснащены фотоэлектрическими датчиками, которые автоматически отключаются при обнаружении близости человека.
Отраслевой пример: в пресс-форме корпуса iPhone от Apple используется сертифицированная по ISO сталь для горячей обработки 1.2344 (H13), которая после вакуумной закалки имеет твердость 52 HRC и может выдерживать высокотемпературное давление впрыска до 200 градусов. Срок службы одного комплекта пресс-форм превышает 500 000 раз, что значительно снижает стоимость замены пресс-форм.
2. Система стандартов Европейского комитета по стандартизации (CEN) для пресс-форм.
Стандарты EN, разработанные CEN, ориентированы на качество формованных изделий и безопасность устройств. Среди 12 стандартов, связанных с пресс-формами, следующие две категории предъявляют особенно строгие требования к материалам:
Стандарт на ковочные штампы и-формы для литья под давлением: EN 12543 «Требования безопасности для форм для литья под давлением» предусматривает, что материалы форм должны пройти испытание на удар при -40 градусной низкой-температуре, чтобы обеспечить прочность даже в холодных условиях. Например, в форме для литья под давлением-корпуса цилиндров двигателя BMW используется сертифицированная по стандарту EN сталь 1.2367 (H11), которая все еще может выдерживать усилие литья под давлением 1500 тонн при температуре -30 градусов.
Стандарты допусков на размеры формованных деталей: EN 10243 «Допуски на размеры для металлических штампованных деталей» делит уровни допуска на F (уровень точности), M (средний уровень) и P (грубый уровень), требуя, чтобы коэффициент линейного расширения литейной стали был ниже 12 × 10 ⁻⁶/градус, чтобы уменьшить влияние термической деформации на точность размеров. Например, пресс-форма для системы впрыска топлива Bosch соответствует стандарту EN 1.2083 (нержавеющая сталь 420) с коэффициентом линейного расширения всего 10,5 × 10 ⁻⁶/градус, гарантируя, что допуск на диаметр сопла контролируется в пределах ± 0,005 мм.
Отраслевой пример: пресс-форма корпуса медицинского КТ-аппарата Siemens изготовлена из предварительно закаленной стали 1.2738 (P20+Ni), сертифицированной по стандарту EN, с заводской твердостью HRC 30–34, которую можно непосредственно обрабатывать без термообработки, что позволяет избежать проблемы чрезмерного монтажного зазора между корпусом и внутренними компонентами, вызванного термической деформацией.
3. Система стандартов Американского общества испытаний и материалов (ASTM) по пресс-формам.
Стандарт ASTM известен своими методами тестирования характеристик материалов. В стандартах, связанных с пресс-формами, следующие две категории имеют отраслевое значение для требований к материалам:
Общие спецификации для инструментальной стали: ASTM A681 «Общие спецификации для инструментальной стали» делит литейную сталь на три категории: сталь для холодной обработки, сталь для горячей обработки и сталь для пластиковых форм, а также определяет основные показатели, такие как твердость, ударная вязкость и износостойкость для каждого типа стали. Например, ударная вязкость штамповой стали для холодной обработки должна быть больше или равна 20 Дж/см², чтобы адаптироваться к условиям высоких напряжений, таких как штамповка и растяжение.
Стандарт процесса термообработки литейной стали: ASTM A370 «Метод испытаний механических свойств стальных изделий» подробно определяет параметры процесса, такие как температура закалки и время отпуска для литейной стали. Например, необходимо, чтобы температура закалки стали H13 контролировалась в пределах 1020-1050 градусов, а температура отпуска проводилась в два этапа (550 градусов +480 градусов) для получения наилучших комплексных механических свойств.
Отраслевой пример: интегрированная форма-корпуса Tesla для литья под давлением изготовлена из сертифицированной ASTM стали 8407 (модифицированная сталь H13), которая после специальной термообработки имеет твердость HRC 54. Ее сопротивление термической усталости на 30 % выше, чем у традиционной стали H13, и она может выдерживать непрерывные удары 6 раз в минуту на машине для литья под давлением 6000 тонн-.
4. Практическое применение международных стандартов в области бытовой электроники.
Требования к материалам для форм корпусов бытовой электроники сочетают в себе точность и функциональность, а случаи применения, соответствующие международным стандартам, включают:
Пресс-форма для рамки мобильного телефона: Форма рамки для мобильного телефона Samsung Galaxy S изготовлена из сертифицированной по ISO стали 1.2316 (420 с высокой кислотостойкой сталью), а после обработки PVD-покрытием твердость поверхности достигает HV2000, что позволяет противостоять коррозии от пота. В то же время он прошел сертифицированное по стандарту EN испытание на ударную-низкую температуру, что гарантирует его способность сохранять прочность при температуре -20 градусов.
Пресс-форма корпуса ноутбука. В пресс-форме корпуса Lenovo ThinkPad используется сертифицированная ASTM сталь 718AH (предварительно закаленная сталь P20+Ni) с заводской твердостью HRC 33-37, которую можно обрабатывать непосредственно без термообработки, чтобы избежать проблемы чрезмерного зазора между корпусом и клавиатурой в сборе, вызванной термической деформацией.
Форма корпуса носимого устройства. Форма корпуса Apple Watch изготовлена из сертифицированной по ISO стали S136 (нержавеющая сталь 420), которая прошла вакуумную закалку для достижения твердости HRC 50. В то же время она прошла испытание в солевом тумане, сертифицированное по стандартам CEN (96 часов без ржавчины), что обеспечивает длительное-использование во влажной среде без ржавчины.
