选用不同品种钢材作塑料模具，其化学成分和力学性能各不相同，因此制造工艺路线不同；同样，不同类型塑料模具钢采用的热处理工艺也是不同的。本节主要介绍塑料模具的制造工艺路线和热处理工艺的特点。 : ]! _4 I9 U* {
5 s7 b% W$ v7 f% s: h% B
一、塑料模具的制造工艺路线 9 N' P: [3 ?7 w, N4 r) T
% B! p/ `6 S% e. q' R! \
１.低碳钢及低碳合金钢制模具 ; t) K: \4 |, M. R
* D" d; d% h+ ~& }3 @7 W! x! S例如，20，20Cr，20CrMnTi等钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→冷挤压成形→再结晶退火→机械精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。
. i, q" F7 t" w% s' v
2 Z# W0 }: x) U" N2.高合金渗碳钢制模具 7 v* }: ?! h9 n, `4 B
6 F# @8 o8 W3 ?9 l( [" A7 H" r例如12CrNi3A，12CrNi4A钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→正火并高温回火→机械粗加工→高温回火→精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。 4 u* ~; L5 [- o1 r3 u" s6 ~/ c5 R
( b: o. D" r& m& G6 W$ N2 t5 P( G3.调质钢制模具 " l7 d+ O1 M `
5 p$ J; n- F( v- i6 b) q
例如，45，40Cr等钢的工艺路线为：下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→调质→机械精加工→修整、抛光→装配。 # B' z' @, M G! E! V& U+ X, _5 X& ?+ C* Q
6 c! L& A5 w' ?: N7 V! A
4.碳素工具钢及合金工具钢制模具 3 i" m7 m7 G4 h7 L) q8 g& Y
% Q z- |# |# P$ f( I
例如T7A～T10A，CrWMn，9SiCr等钢的工艺路线为：下料→锻成模坯→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→研磨抛光→装配。
: u8 G9 T- Z, S/ E9 N1 N
, n( L* M5 A$ o; y7 _( _- a5.预硬钢制模具 ! x/ o( d, F) C5 {% ^
9 @7 L* D7 p ?: }) L/ V& j+ p例如5NiSiCa，3Cr2Mo（P20）等钢。对于直接使用棒料加工的，因供货状态已进行了预硬化处理，可直接加工成形后抛光、装配。对于要改锻成坯料后再加工成形的，其工艺路线为：下料→改锻→球化退火→刨或铣六面→预硬处理（34～42HRC）→机械粗加工→去应力退火→机械精加工→抛光→装配。 " C: A4 o' `# f
/ `: x4 r5 ^$ N0 ~二、塑料模具的热处理特点
- P* n5 j: H' _! d1 l: z
& M( f: c ~9 f9 ?) y7 ?（一）渗碳钢塑料模的热处理特点 ) h% |7 h- U" m2 C
' y6 L+ g: S4 Y4 o. @ g1.对于有高硬度、高耐磨性和高韧性要求的塑料模具，要选用渗碳钢来制造，并把渗碳、淬火和低温回火作为最终热处理。
6 Q% b& w5 C& w. J$ i- l9 t# @
# E$ {+ g1 I% E2.对渗碳层的要求，一般渗碳层的厚度为0.8～1.5mm，当压制含硬质填料的塑料时模具渗碳层厚度要求为1.3～1.5mm，压制软性塑料时渗碳层厚度为0.8～1.2mm。渗碳层的含碳量为0.7%～1.0%为佳。若采用碳、氮共渗，则耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化、防粘性就更好。 - K2 ^% b8 N* s! B3 ^& Y
1 n5 w$ Z3 H3 }* e/ j h
3.渗碳温度一般在900～920℃，复杂型腔的小型模具可取840～860℃中温碳氮共渗。渗碳保温时间为5～10h，具体应根据对渗层厚度的要求来选择。渗碳工艺以采用分级渗碳工艺为宜，即高温阶段（900～920℃）以快速将碳渗入零件表层为主；中温阶段（820～840℃）以增加渗碳层厚度为主，这样在渗碳层内建立均匀合理的碳浓度梯度分布，便于直接淬火。 + N* N" q4 @# r1 f5 G5 @" P) U8 m& x
. s1 v; z( A& @' C4.渗碳后的淬火工艺按钢种不同，渗碳后可分别采用：重新加热淬火；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（如用工业纯铁或低碳钢冷挤压成形的小型精密模具）；渗碳后空冷淬火（如高合金渗碳钢制造的大、中型模具）。
# ?" }" d# F$ Y+ V# x5 B. \' E) b3 U8 [' E6 k, a! ^/ H+ `
（二）淬硬钢塑料模的热处理 8 r3 ]# M; ` s" A1 H4 K
$ N8 D7 z; y6 X, u5 N! Q/ H
1.形状比较复杂的模具，在粗加工以后即进行热处理，然后进行精加工，才能保证热处理时变形最小，对于精密模具，变形应小于0.05%。
" X# r$ \8 A8 g. u& S
8 n9 G+ T1 J: a1 j. D; M& N; e2.塑料模型腔表面要求十分严格，因此在淬火加热过程中要确保型腔表面不氧化、不脱碳、不侵蚀、不过热等。应在保护气氛炉中或在严格脱氧后的盐浴炉中加热，若采用普通箱式电阻炉加热，应在模腔面上涂保护剂，同时要控制加热速度，冷却时应选择比较缓和的冷却介质，控制冷却速度，以避免在淬火过程中产生变形、开裂而报废。一般以热浴淬火为佳，也可采用预冷淬火的方式。
" [% y7 V7 P! W$ w* @- i3 ?
+ i9 n) K# Y p% t7 Q) n; R3.淬火后应及时回火，回火温度要高于模具的工作温度，回火时间应充分，长短视模具材料和断面尺寸而定，但至少要在40～60min以上。 * D7 W3 _8 H" ]# j. v
! P& n1 L" z3 l* q
（三）预硬钢塑料模的热处理
/ j% j$ p! P& v. G: F- i# t" j9 k& w0 K" X) ~$ K) i a+ ~! [) S
1.预硬钢是以预硬态供货的，一般不需热处理，但有时需进行改锻，改锻后的模坯必须进行热处理。 ' W) @% ?' R: j l
4 H: U* r5 M8 \5 Z m. e3 q
2.预硬钢的预先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，改善模坯的切削加工性能或冷挤压成形性能。 0 C' y9 a1 g# ~
6 K; k1 K G, D; ?
3.预硬钢的预硬处理工艺简单，多数采用调质处理，调质后获得回火索氏体组织。高温回火的温度范围很宽能够满足模具的各种工作硬度要求。由于这类钢淬透性良好，淬火时可采用油冷、空冷或硝盐分级淬火。表3-27为部分预硬钢的预硬处理工艺，供参考。
, Y9 N* L1 X1 m4 l5 z7 ?$ ]" T: p# X7 x7 J# |
表3-27 部分预硬钢的预硬处理工艺
9 f3 m4 _; P0 I7 i3 T钢 号 加热温度/℃ 冷却方式 回火温度/℃ 预硬硬度HRC
0 O& Z# A' H, o7 A @- M- W
8 u' v4 \8 o! @* [3Cr2Mo 830～840 油冷或160～180℃硝盐分级 580～650 28～36 - k4 T, r4 H1 L" U. S: _) @
% \0 J i) a$ w; z; d
5NiSCa 880～930 油冷 550～680 30～45 ; @9 P3 h, B P( w$ O) ]
' D }6 F7 Q$ C" e8Cr2MnWMoVS 860～900 油或空冷 550～620 42～48 " I/ U1 t) S5 H r' ~2 z2 F
' d; s0 ]( f) s9 pP4410 830～860 油冷或硝盐分级 550～650 35～41 , L/ j5 u' i/ G
! O2 D8 N, j; d0 w- M3 V
SM1 830～850 油冷 620～660 36～42
6 J# S9 K% @7 i- b$ O ?6 `6 X& v8 a$ x- N( h( N8 l. c
% X* F. M' q( o0 c8 x（四）时效硬化钢塑料模的热处理 8 Q! O. d' G2 c' r' M1 t
7 z) N' U' t2 \0 ~' D1 d
1.时效硬化钢的热处理工艺分两步基本工序。首先进行固溶处理，即把钢加热到高温，使各种合金元素溶入奥氏体中，完成奥氏体后淬火获得马氏体组织。第二步进行时效处理，利用时效强化达到最后要求的力学性能。
3 {5 b! v$ B. F6 L1 K( y
+ f$ c6 p1 U& n$ a2.固溶处理加热一般在盐浴炉、箱式炉中进行，加热时间分别可取：1min/mm、2～2.5min/mm，淬火采用油冷，淬透性好的钢种也可空冷。如果锻造模坯时能准确控制终锻温度，锻造后可直接进行固溶淬火。 8 @, L! O( x. K* }" ^+ j
! S: S1 c$ ~" j: w G3.时效处理最好在真空炉中进行，若在箱式炉中进行，为防模腔表面氧化，炉内须通入保护气氛，或者用氧化铝粉、石墨粉、铸铁屑，在装箱保护条件下进行时效。装箱保护加热要适当延长保温时间，否则难以达到时效效果。部分时效硬化型塑料模具钢的热处理规范可参照表3-28 |
发表于 2009-6-18 18:31:24