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。
! ^9 H9 C% _% Y X% \$ l p0 l
; l) c( m4 @* v- G! z7 F H一、塑料模具的制造工艺路线
5 H3 ~7 a; p4 p" U ~/ X' x( f$ \3 B8 m: _# q9 k0 @! l6 `
１.低碳钢及低碳合金钢制模具 % @6 J& w6 l0 N1 [
6 X% D: ?% S$ L2 ~/ F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。 ' A. u% Y* e4 ?8 [9 R
8 L# Q- T# | v" K2.高合金渗碳钢制模具
( G2 H/ n! K: B2 A. h! B! B5 w0 J( j7 i# i1 Y
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。 2 v$ \' C: D9 R7 S0 Y/ B7 j* g
. q) f N0 w$ ^: a3.调质钢制模具 2 o! {6 L8 ] h7 F. w
( u& W( C9 |8 m1 ?0 |7 H9 ]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。 5 Y Y# \: T+ y) d- u; F* H+ E4 Z
5 V; u7 A/ r9 U2 f$ L4.碳素工具钢及合金工具钢制模具
2 \ B+ L9 c: {4 V! X! q
4 J0 M* g1 ]/ s# u2 n* q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。
! L3 ^9 E! Z8 B0 U( M0 B! p5 a: W' d! @# U( A
5.预硬钢制模具 . w7 O4 _) h$ D4 F* J9 Y
' g# X* x! Z# r. i/ P4 K 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。 % j: ?+ X( m" F" P/ X" W2 K3 @
! i: Y ?" n1 Z% {二、塑料模具的热处理特点
! G# r' j6 n! |. H" {0 F) Y; B/ j5 k0 ]3 K2 _6 @
（一）渗碳钢塑料模的热处理特点
+ K/ U9 I# a4 C$ Y; |
/ s+ J, }+ L; a6 x( c' e1.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。
$ q# k# o# ^9 g/ w' H( ^3 M3 N- |1 t" V) o8 ]4 c9 S9 P
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。
$ H8 x6 z, y- }" R. A
* e2 L8 A1 j0 C! y1 O' Q6 e8 h S3.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。
0 X9 ]$ M$ _6 n3 q/ l, z+ A! |! ?& w% @, ~$ m1 f" ^9 ]
4.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）。
) g* W! c0 i) N) R0 a4 w- n1 d6 H8 @9 b# d( y/ r/ c
（二）淬硬钢塑料模的热处理
' Z/ K: v& }8 M. c( v, l. r: q( P1 Q0 }8 P
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%。
t9 R9 m0 K1 z, j: l6 R5 r+ p/ a) L5 V! S# t
2.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。
/ l" y& o( O# c7 s, J' M" x$ j+ K
& Y0 n2 A! j! E1 I3.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。
5 h) D2 j- d5 l% J5 h) j, s" w9 c) r% z$ E% f5 S$ L+ |* t
（三）预硬钢塑料模的热处理 4 w) s9 z6 \. ?- q) `$ Y
) D* ]/ \/ B, f( H1.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。 & T( p6 M X$ T5 [& v5 M6 Q
0 G1 w5 h2 a& t/ k* \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。
6 n' ~) t4 n$ V$ k9 ^
) |, e5 B; e! h9 x- |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。
/ I4 _! s% y9 d1 H$ D( }0 ?( ?4 s* o5 i1 s3 d% v
表3-27 部分预硬钢的预硬处理工艺
, l9 K' j; t9 ^ @: C$ c钢 号 加热温度/℃ 冷却方式 回火温度/℃ 预硬硬度HRC : t) D. G0 Y; D7 `, L
* O) v3 D8 O5 A2 X2 b/ h3Cr2Mo 830～840 油冷或160～180℃硝盐分级 580～650 28～36 5 v$ d- @& w8 D: i& W7 Z
7 K( R5 b7 r( a2 }5NiSCa 880～930 油冷 550～680 30～45 # m3 F/ m: `6 Q8 r: j$ v' J
5 k% j5 ~4 |% Y, g5 R8Cr2MnWMoVS 860～900 油或空冷 550～620 42～48
5 v6 Q0 ], Q4 g, Q) u; T3 b% M7 a& U/ c
P4410 830～860 油冷或硝盐分级 550～650 35～41
! a8 z0 F3 v& Z! Q
( ^; ]7 ]7 c! y- x- R' ESM1 830～850 油冷 620～660 36～42 ' o g1 ~: s5 Z6 F# Y
# |* L/ X' x$ m
0 d) k, l# X2 |% E' Y
（四）时效硬化钢塑料模的热处理 . l+ j7 n: Y! t) {
) _+ l2 R$ b8 E+ m3 n1.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。
! w1 n% k' P. b; z
& T" f# a5 t M- R6 M9 N5 \. u" g2.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。
0 n* ?, e! y3 m" A/ G7 K5 p; M1 |5 r9 c9 [9 U) b4 H
3.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