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模具加工,塑料模具零件的热处理工艺
来源: | 作者:东启特钢 | 发布时间: 2022-05-26 | 789 次浏览 | 分享到:
 模具加工,塑料模具零件的热处理工艺


  模具加工,塑料模具零件的热处理工艺

  

  塑料模具钢有很多种。塑料模具使用的钢材种类不同,化学成分和机械性能也不同,因此制造工艺路线也不同。同样,不同类型的塑料模具钢采用不同的热处理工艺。下面模具钢系列介绍塑料模具零件的热处理工艺。

  

模具钢


  一、塑料模具制造工艺路线

  

  1.由低碳钢和低碳合金钢制成的模具

  

  比如20,20Cr,20CrMnTi钢的工艺路线是:下料→锻造模具毛坯→退火→机械粗加工→冷挤压成形→再结晶退火→机械精加工→渗碳→调质→打磨抛光→装配。

  

  2.高合金渗碳钢模具

  

  比如12CrNi3A和12CrNi4A钢的工艺路线是:下料→锻模毛坯→高温正火回火→机械粗加工→高温回火→精加工→渗碳→淬火、回火→打磨抛光→装配。

  

  3.调质钢模具

  

  比如45,40Cr钢的工艺路线是:下料→锻模毛坯→退火→机械粗加工→调质→机械精加工→修边、抛光→装配。

  

  4.碳素工具钢和合金工具钢模具

  

  比如T7A~T10A、CrWMn、9SiCr等钢的工艺路线是:下料→锻造成模坯→球化退火→机械粗加工→去应力退火→机械半精加工→机械精加工→淬火回火→打磨抛光→装配。

  

  5.预硬化钢模具

  

  如5NiSiCa、3Cr2Mo(P20)等钢。对于用棒料直接加工的,因供货情况已进行了预硬化处理,可直接加工成型打磨组装。对于需要锻造成毛坯再加工成型的,工艺路线为:下料→锻造→球化退火→刨平或铣六面→预硬化(34 ~ 42 HRC) →机械粗加工→去应力退火→机械精加工→抛光→装配。

  

  二、塑料模具的热处理特点

  

  (一)渗碳钢塑料模具的热处理特点

  

  1.对于高硬度、高耐磨、高韧性的塑料模具,应选用渗碳钢制造,并以渗碳、淬火、低温回火作为最终热处理。

  

  2.对于渗碳层的要求,渗碳层厚度一般为0.8 ~ 1.5毫米,压制含硬填料的塑料时,要求模具渗碳层厚度为1.3 ~ 1.5毫米,压制软塑料时,渗碳层厚度为0.8 ~ 1.2毫米,渗碳层含碳量最好为0.7% ~ 1.0%。如果采用碳氮共渗,耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性、抗粘连性会更好。

  

  3.渗碳温度一般为900 ~ 920℃,840 ~ 860℃中温碳氮共渗可用于腔体复杂的小型模具。渗碳时间为5 ~ 10h,应根据渗碳层厚度的要求选择。阶梯式渗碳工艺适用于渗碳,即高温阶段(900 ~ 920℃)主要是使碳快速渗入零件表层;在中温阶段(820 ~ 840℃),主要是增加渗碳层厚度,使渗碳层建立均匀合理的碳浓度梯度分布,便于直接淬火。

  

  4.渗碳后的淬火工艺根据钢种不同而不同。渗碳后可分别采用:再加热淬火;分级渗碳后直接淬火(如合金渗碳钢);中温碳氮共渗后直接淬火(如工业纯铁或低碳钢冷挤压成型的小型精密模具);渗碳后空冷淬火(如高合金渗碳钢制作的大中型模具)。

  

  (二)淬火钢塑料模具的热处理

  

  1.对于形状复杂的模具,应在粗加工后进行热处理,再进行精加工可以保证热处理时变形小。对于精密模具,变形应小于0.05%。

  

  2.对塑料模具型腔表面的要求是非常严格的,需要保证模具型腔表面在淬火加热过程中不被氧化、脱碳、腐蚀、过热。严格脱氧后应在保护气氛炉或盐浴炉中加热。如果用普通箱式电阻炉加热,应在模腔表面涂上保护剂,并控制加热速度。冷却时应选择温和的冷却介质,控制冷却速度,避免淬火过程中变形、开裂和报废。通常,优选热浴淬火,或者可以使用预冷淬火。

  

  3.淬火后及时回火,回火温度应高于模具工作温度,回火时间要充分。长度取决于模具材料和截面尺寸,但至少应为40~60min。

  

  (三)预硬化钢塑料模具的热处理

  

  1.预硬钢以预硬状态供货,一般不进行热处理,但有时需要锻造,锻造后的模坯必须进行热处理。

  

  2.预硬钢的预热处理通常采用球化退火,目的是消除锻造应力,获得均匀的球状珠光体组织,降低硬度,提高塑性,改善模具毛坯的机械加工性或冷挤压成形性。

  

  3.预硬化钢的预硬化工艺简单,多为调质处理,之后获得回火索氏体组织。高温回火温度范围宽,可满足模具各种工作硬度的要求。由于淬透性好,这种钢可采用油冷、空冷或硝酸盐分步淬火。

  

  (四)时效硬化钢塑料模具热处理

  

  1.时效硬化钢的热处理过程分为两个基本过程。首先进行固溶处理,即将钢加热到高温,使各种合金元素溶入奥氏体,奥氏体化完毕后,通过淬火得到马氏体组织。第二步是时效处理,通过时效强化达到所需的力学性能。

  

  2.固溶处理加热一般在盐浴炉和箱式炉中进行,加热时间分别为1min/mm和2 ~ 2.5 min/mm,淬火采用油冷,淬透性好的钢种也可空冷。如果锻模毛坯时能精确控制终锻温度,锻后可直接进行固溶淬火。

  

  3.时效处理最好在真空炉中进行。如果是在箱式炉中进行,为了防止型腔表面被氧化,必须在炉内通入保护气氛,或者用氧化铝粉、石墨粉、铸铁屑在填料保护的条件下进行时效。包装加热要适当延长保温时间,否则很难达到陈化的效果。

  

  三、塑料模具的表面处理

  

  为了提高塑料模具表面的耐磨性和耐腐蚀性,往往要进行适当的表面处理。

  

  1.塑料模具镀铬是一种广泛使用的表面处理方法。镀铬层在大气中钝化能力强,能长时间保持金属光泽,在各种酸性介质中不发生化学反应。涂层的硬度达到1000HV,因此具有优异的耐磨性。镀铬层还具有较高的耐热性,在空气中加热到500℃时,其外观和硬度无明显变化。

  

  2.渗氮具有处理温度低(一般为550 ~ 570℃)、模具变形小、渗层硬度高(可达1000~1200HV)等优点,因此也非常适合塑料模具的表面处理。含铬、钼、铝、钒、钛等合金元素的钢种比碳钢有更好的氮化性能。渗氮处理可大大提高用作塑料模具时的耐磨性。


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