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。 , f$ P" z" H9 Q* g$ x$ _2 {
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一、塑料模具的制造工艺路线 , g: s$ K; n+ L/ y5 X* E$ I1 q6 c8 U
7 V; }( f2 _1 I ?１.低碳钢及低碳合金钢制模具 c% C" X4 h) w+ \) x/ j
7 O" _5 ~5 ]2 u- V3 z* b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。
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+ [* V h( \1 W6 i" B* e7 M: s2.高合金渗碳钢制模具
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9 O$ ]! K7 Y2 X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。
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3.调质钢制模具 + m1 G: W5 w5 m
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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。 ) {) h( N* S6 H, ^
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4.碳素工具钢及合金工具钢制模具 7 X* R- m: o, c. e
/ |4 r, W/ Q# N. c$ {' |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。 " n6 ]: o2 ^" l0 `5 Y- ~) K
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5.预硬钢制模具 : l8 `; j1 r ^$ [/ s
# I- Q& K3 K( f7 l3 l, ?$ O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。 3 ^% l2 F! g$ _7 k4 u! V5 d) j2 d
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二、塑料模具的热处理特点
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（一）渗碳钢塑料模的热处理特点
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1.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。
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2.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。
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5 ?# [1 P, ^0 B5 D& e7 a# V) t M3.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。
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5 b" O; L7 t9 O1 t @. l9 H4.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）。 ) F- D1 G* I1 B+ y1 a0 v2 ]
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（二）淬硬钢塑料模的热处理 ; C7 w+ V K# | t* Y4 I: C. }$ D" Z
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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%。
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8 C) u, m6 z" s0 y3 g. s( y3 n' j d2.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。
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! n6 s( t. Y, e. Q# H% ?3.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。
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（三）预硬钢塑料模的热处理 8 e5 c5 I0 o7 w7 C
3 M4 C+ \! u: G @+ Z1.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。 " E+ m* ]0 f: }" a
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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。 3 I) p4 h" H# h8 S
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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。
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! N* I; k9 [ u( y表3-27 部分预硬钢的预硬处理工艺 % \3 I* r2 a$ ]2 ^6 K+ p* K' y0 C
钢 号 加热温度/℃ 冷却方式 回火温度/℃ 预硬硬度HRC 5 T, g5 b& ?1 T' o# l
( q: U! b+ w0 V* k3Cr2Mo 830～840 油冷或160～180℃硝盐分级 580～650 28～36 + n4 ]6 I: _2 C+ M/ u0 T. l- U) g
& q+ ?$ P& D5 d5NiSCa 880～930 油冷 550～680 30～45 4 t; Q C1 l1 a0 N
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8Cr2MnWMoVS 860～900 油或空冷 550～620 42～48
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0 A X) Z' S6 Q4 `* wP4410 830～860 油冷或硝盐分级 550～650 35～41
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SM1 830～850 油冷 620～660 36～42 $ P9 q2 C; \" m( j; ]: d
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8 t' o0 j9 i [& h z* N) k（四）时效硬化钢塑料模的热处理
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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。
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2.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。
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. ]3 E. G8 g* ]: p( {, t6 p2 Z3.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