1, het schimmelstandaardsysteem van de Internationale Organisatie voor Standaardisatie (ISO)
ISO is de meest invloedrijke standaardisatieorganisatie ter wereld en de matrijsnormen zijn ontwikkeld door TC 29/SC Subcommittee 8 (Stamping and Forming Mould Subcommittee), die de technische vereisten voor standaardonderdelen van drie belangrijke soorten matrijzen dekt: stempelmatrijzen, plastic mallen en spuit-gietmatrijzen. Vanaf 2024 heeft ISO 48 effectieve matrijsnormen vrijgegeven, met als kerninhoud:
Terminologie en maatspecificaties: ISO 17672 "Mold Terminology" verenigt de terminologiedefinities in de mondiale matrijsindustrie om communicatiefouten veroorzaakt door taalverschillen te voorkomen. Het verduidelijken van de terminologie van belangrijke componenten zoals 'geleidekolom', 'geleidehuls' en 'hellende bovenkant' biedt bijvoorbeeld een basis voor grensoverschrijdende samenwerking.
Eisen aan materiaalprestaties: ISO 4957 "Technische leveringsvoorwaarden voor gereedschapsstaal" specificeert de chemische samenstelling, het warmtebehandelingsproces en mechanische prestatie-indicatoren van vormstaal. Het is bijvoorbeeld vereist dat de hardheid van kunststofvormstaal HRC 28-32 bereikt om een evenwicht tussen slijtvastheid en taaiheid te garanderen; De thermische vermoeiingssterkte van spuitgietvormstaal moet voldoen aan de eis van 5000 cycli zonder scheuren om zich aan te passen aan hoge temperaturen en hoge druk.
Veiligheids- en milieunormen: ISO 13849 "Algemene regels voor het ontwerp van mechanische veiligheidscontrolesystemen" vereist dat het ontwerp van de matrijs veiligheidsvergrendelingsapparatuur integreert om te voorkomen dat operators per ongeluk gevaarlijke gebieden aanraken. Autohoezen moeten bijvoorbeeld worden uitgerust met foto-elektrische detectieapparatuur die automatisch wordt uitgeschakeld wanneer menselijke nabijheid wordt gedetecteerd.
Industrievoorbeeld: Apple's iPhone-schaalvorm maakt gebruik van ISO-gecertificeerd 1.2344 (H13) heetwerkvormstaal, dat een hardheid heeft van HRC 52 na een vacuümafschrikbehandeling en bestand is tegen hoge temperatuurinjectiedruk van 200 graden. De levensduur van een enkele set mallen is meer dan 500.000 keer, waardoor de kosten voor het vervangen van mallen aanzienlijk worden verlaagd.
2, Het Mold Standard System van het Europees Comité voor Normalisatie (CEN)
De door CEN ontwikkelde EN-normen richten zich op de kwaliteit van gegoten producten en de veiligheid van apparaten. Van de twaalf matrijsgerelateerde normen hebben de volgende twee categorieën bijzonder strenge materiaalvereisten:
De norm voor het smeden van matrijzen en spuitgietmatrijzen-: EN 12543 'Veiligheidseisen voor spuitgietmatrijzen' bepaalt dat vormmaterialen een impacttest bij een -40 graden lage- temperatuur moeten doorstaan om de taaiheid te garanderen, zelfs in koude omgevingen. De spuit-gietmatrijs van de BMW motorcilinderbehuizing maakt bijvoorbeeld gebruik van EN-standaard gecertificeerd 1.2367 (H11) staal, dat nog steeds bestand is tegen een spuitgietkracht van 1500 ton in een omgeving van -30 graden.
Maattolerantienormen voor gevormde onderdelen: EN 10243 "Dimensionale toleranties voor metalen stansonderdelen" verdeelt tolerantieniveaus in F (precisieniveau), M (gemiddeld niveau) en P (grof niveau), waarbij vereist wordt dat de lineaire uitzettingscoëfficiënt van vormstaal lager is dan 12 × 10 ⁻⁶/ graad om de impact van thermische vervorming op de maatnauwkeurigheid te verminderen. De mal voor het Bosch-brandstofinjectiesysteem maakt bijvoorbeeld gebruik van de EN-norm gecertificeerd 1.2083 (420 roestvrij staal), met een lineaire uitzettingscoëfficiënt van slechts 10,5 × 10 ⁻⁶/ graad, waardoor wordt gegarandeerd dat de tolerantie van de mondstukdiameter binnen ± 0,005 mm wordt geregeld.
Industrievoorbeeld: De schaalvorm van de Siemens Medical CT-machine maakt gebruik van EN-normgecertificeerd 1.2738 (P20+Ni) voorgehard staal met een fabriekshardheid van HRC 30-34, dat direct kan worden verwerkt zonder warmtebehandeling, waardoor het probleem van overmatige montagespeling tussen de schaal en interne componenten, veroorzaakt door thermische vervorming, wordt vermeden.
3, Het matrijsstandaardsysteem van de American Society for Testing and Materials (ASTM)
De ASTM-standaard staat bekend om zijn testmethoden voor materiaalprestaties. In de matrijsgerelateerde normen hebben de volgende twee categorieën een industriële leidraad voor de materiaalvereisten:
Algemene specificatie voor gereedschapsstaal: ASTM A681 "Algemene specificatie voor gereedschapsstaal" verdeelt vormstaal in drie categorieën: koudwerkstaal, heetwerkstaal en kunststofvormstaal, en specificeert kernindicatoren zoals hardheid, taaiheid en slijtvastheid voor elk type staal. De slagvastheid van matrijsstaal voor koud bewerken moet bijvoorbeeld groter dan of gelijk zijn aan 20 J/cm² om zich aan te passen aan omstandigheden met hoge spanning, zoals ponsen en strekken.
De warmtebehandelingsprocesstandaard voor vormstaal: ASTM A370 "Testmethode voor mechanische eigenschappen van staalproducten" specificeert in detail de procesparameters zoals afschriktemperatuur en tempertijd voor vormstaal. Het is bijvoorbeeld vereist dat de afschriktemperatuur van H13-staal wordt geregeld tussen 1020-1050 graden, en dat de ontlaattemperatuur in twee fasen wordt uitgevoerd (550 graden +480 graden) om de beste uitgebreide mechanische eigenschappen te verkrijgen.
Industrievoorbeeld: Tesla's geïntegreerde spuit-gietlichaam maakt gebruik van ASTM-gecertificeerd 8407 (H13-gemodificeerd staal), dat na een speciale warmtebehandeling een hardheid heeft van HRC 54. De thermische vermoeiingsweerstand is 30% hoger dan die van traditioneel H13-staal, en het is bestand tegen een continue impact van 6 keer per minuut op een spuitgietmachine van 6000 ton-.
4, De praktische toepassing van internationale normen op het gebied van consumentenelektronica
De materiaalvereisten voor schaalvormen voor consumentenelektronica combineren precisie en functionaliteit, en internationale standaardtoepassingsgevallen omvatten:
Framevorm voor mobiele telefoons: de framevorm van de Samsung Galaxy S-serie is gemaakt van ISO-gecertificeerd 1.2316 (420 hoogzuurbestendig staal) en na PVD-coatingbehandeling bereikt de oppervlaktehardheid HV2000, die bestand is tegen zweetcorrosie. Tegelijkertijd heeft het de EN-standaard gecertificeerde lage- impacttest bij lage temperaturen doorstaan om ervoor te zorgen dat het zijn taaiheid kan behouden in een omgeving van -20 graden.
Laptopschaalvorm: De Lenovo ThinkPad-schaalvorm maakt gebruik van ASTM-gecertificeerd 718AH (P20+Ni voorgehard staal) met een fabriekshardheid van HRC 33-37, die direct kan worden verwerkt zonder warmtebehandeling om het probleem van overmatige speling tussen de schaal en het toetsenbord, veroorzaakt door thermische vervorming, te voorkomen.
Draagbaar apparaatomhulsel: het Apple Watch-omhulsel is gemaakt van ISO-gecertificeerd S136 (420 roestvrij staal), dat een vacuümafschrikbehandeling heeft ondergaan om een hardheid van HRC 50 te bereiken. Tegelijkertijd heeft het de zoutsproeitest doorstaan die is gecertificeerd door CEN-normen (96 uur zonder roest), waardoor langdurig- gebruik in vochtige omgevingen zonder roest wordt gegarandeerd.
