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深圳塑膠模具廠,塑料模具零配件的熱處理工藝介紹

文章來源: 科翔模具 人氣:767 發表時間:2019-03-04 17:54:12

一、塑料模具的制造工藝路線

1.低碳鋼及低碳合金鋼制模具

例如,20,20Cr,20CrMnTi等鋼的工藝路線為:下料 - 鍛造模坯 - 退火 - 機械粗加工 - 冷擠壓成形 - 再結晶退火 - 機械精加工 - 滲碳 - 淬火、回火 - 研磨拋光 - 裝配。

2.高合金滲碳鋼制模具

例如12CrNi3A,12CrNi4A鋼的工藝路線為:下料 - 鍛造模坯 - 正火并高溫回火 - 機械粗加工 - 高溫回火 - 精加工 - 滲碳 - 淬火、回火 - 研磨拋光 - 裝配。

3.調質鋼制模具

例如,45,40Cr等鋼的工藝路線為:下料 - 鍛造模坯 - 退火 - 機械粗加工 - 調質 - 機械精加工 - 修整、拋光 - 裝配。

4.碳素工具鋼及合金工具鋼制模具

例如T7A~T10A,CrWMn,9SiCr等鋼的工藝路線為:下料 - 鍛成模坯 - 球化退火 - 機械粗加工 - 去應力退火 - 機械半精加工 - 機械精加工 - 淬火、回火 - 研磨拋光 - 裝配。

5.預硬鋼制模具

例如5NiSiCa,3Cr2Mo(P20)等鋼。對于直接使用棒料加工的,因供貨狀態已進行了預硬化處理,可直接加工成形后拋光、裝配。對于要改鍛成坯料后再加工成形的,其工藝路線為:下料 - 改鍛 - 球化退火 - 刨或銑六面 - 預硬處理(34~42HRC) - 機械粗加工 - 去應力退火 - 機械精加工 - 拋光 - 裝配。

二、塑料模具的熱處理特點

(一)、滲碳鋼塑料模的熱處理特點

1.對于有高硬度、高耐磨性和高韌性要求的塑料模具,要選用滲碳鋼來制造,并把滲碳、淬火和低溫回火作為最終熱處理。

2.對滲碳層的要求,一般滲碳層的厚度為0.8~1.5mm,當壓制含硬質填料的塑料時模具滲碳層厚度要求為1.3~1.5mm,壓制軟性塑料時滲碳層厚度為0.8~1.2mm。滲碳層的含碳量為0.7%~1.0%為佳。若采用碳、氮共滲,則耐磨性、耐腐蝕性、抗氧化、防粘性就更好。

3.滲碳溫度一般在900~920℃,復雜型腔的小型模具可取840~860℃中溫碳氮共滲。滲碳保溫時間為5~10h,具體應根據對滲層厚度的要求來選擇。滲碳工藝以采用分級滲碳工藝為宜,即高溫階段(900~920℃)以快速將碳滲入零件表層為主;中溫階段(820~840℃)以增加滲碳層厚度為主,這樣在滲碳層內建立均勻合理的碳濃度梯度分布,便于直接淬火。

4.滲碳后的淬火工藝按鋼種不同,滲碳后可分別采用:重新加熱淬火;分級滲碳后直接淬火(如合金滲碳鋼);中溫碳氮共滲后直接淬火(如用工業純鐵或低碳鋼冷擠壓成形的小型精密模具);滲碳后空冷淬火(如高合金滲碳鋼制造的大、中型模具)。

(二)、淬硬鋼塑料模的熱處理

1.形狀比較復雜的模具,在粗加工以后即進行熱處理,然后進行精加工,才能保證熱處理時變形最小,對于精密模具,變形應小于0.05%。

2.塑料模型腔表面要求十分嚴格,因此在淬火加熱過程中要確保型腔表面不氧化、不脫碳、不侵蝕、不過熱等。應在保護氣氛爐中或在嚴格脫氧后的鹽浴爐中加熱,若采用普通箱式電阻爐加熱,應在模腔面上涂保護劑,同時要控制加熱速度,冷卻時應選擇比較緩和的冷卻介質,控制冷卻速度,以避免在淬火過程中產生變形、開裂而報廢。一般以熱浴淬火為佳,也可采用預冷淬火的方式。

3.淬火后應及時回火,回火溫度要高于模具的工作溫度,回火時間應充分,長短視模具材料和斷面尺寸而定,但至少要在40~60min以上。

(三)、預硬鋼塑料模的熱處理

1.預硬鋼是以預硬態供貨的,一般不需熱處理,但有時需進行改鍛,改鍛后的模坯必須進行熱處理。

2.預硬鋼的預先熱處理通常采用球化退火,目的是消除鍛造應力,獲得均勻的球狀珠光體組織,降低硬度,提高塑性,改善模坯的切削加工性能或冷擠壓成形性能。

3.預硬鋼的預硬處理工藝簡單,多數采用調質處理,調質后獲得回火索氏體組織。高溫回火的溫度范圍很寬能夠滿足模具的各種工作硬度要求。由于這類鋼淬透性良好,淬火時可采用油冷、空冷或硝鹽分級淬火。

(四)、時效硬化鋼塑料模的熱處理

1.時效硬化鋼的熱處理工藝分兩步基本工序。首先進行固溶處理,即把鋼加熱到高溫,使各種合金元素溶入奧氏體中,完成奧氏體后淬火獲得馬氏體組織。第二步進行時效處理,利用時效強化達到最后要求的力學性能。

2.固溶處理加熱一般在鹽浴爐、箱式爐中進行,加熱時間分別可取:1min/mm、2~2.5min/mm,淬火采用油冷,淬透性好的鋼種也可空冷。如果鍛造模坯時能準確控制終鍛溫度,鍛造后可直接進行固溶淬火。

3.時效處理最好在真空爐中進行,若在箱式爐中進行,為防模腔表面氧化,爐內須通入保護氣氛,或者用氧化鋁粉、石墨粉、鑄鐵屑,在裝箱保護條件下進行時效。裝箱保護加熱要適當延長保溫時間,否則難以達到時效效果。

三、塑料模的表面處理

為了提高塑料模表面耐磨性和耐蝕性,常對其進行適當的表面處理。

1.塑料模鍍鉻是一種應用最多的表面處理方法,鍍鉻層在大氣中具有強烈的鈍化能力,能長久保持金屬光澤,在多種酸性介質中均不發生化學反應。鍍層硬度達1000HV,因而具有優良的耐磨性。鍍鉻層還具有較高的耐熱性,在空氣中加熱到500℃時其外觀和硬度仍無明顯變化。

2.滲氮具有處理溫度低(一般為550~570℃),模具變形甚微和滲層硬度高(可達1000~1200HV)等優點,因而也非常適合塑料模的表面處理。含有鉻、鉬、鋁、釩和鈦等合金元素的鋼種比碳鋼有更好的滲氮性能,用作塑料模時進行滲氮處理可大大提高耐磨性。

適于塑料模的表面處理方法還有:氮碳共滲、化學鍍鎳、離子鍍氮化鈦、碳化鈦或碳氮化鈦,PVD、CVD法沉積硬質膜或超硬膜等。


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