机械必威体育网址
标题:
塑料模具零件的热处理工艺
[打印本页]
作者:
金阳
时间:
2009-6-18 18:31
标题:
塑料模具零件的热处理工艺
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。
: s+ J: _' W' \! _# T
* d8 ]7 C+ ?9 d; Y2 Q
一、塑料模具的制造工艺路线
8 l5 |6 X8 u" W
( U- F6 w! v j/ E3 V8 R
１.低碳钢及低碳合金钢制模具
R8 D' z2 Q4 q) }6 |
( K; |3 p( Z. I
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! Y. D' O: h: F# [! R( g
/ d5 }. Z, Q2 z, M
2.高合金渗碳钢制模具
+ r/ [- X: }9 P7 v
+ h5 j( \2 `" z. z: q. k n7 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。
# z$ D& i6 {! C; k) H
, }. u6 l4 s' c/ S" @ w
3.调质钢制模具
$ @+ N; ?* J$ f4 L
6 Q! F" ~1 v% ~+ P, u' N- W
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。
2 N8 c& ]9 ?, s7 a) W( ?8 Y
4 }2 [: J1 h8 e7 q9 o% w
4.碳素工具钢及合金工具钢制模具
2 V: y# m; Q/ [4 K
( D( Q! R7 f) c6 h
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。
d5 l- n/ W% z) u C* W3 e0 o! ?
1 J8 x' g6 c' X9 k# w( V
5.预硬钢制模具
" E+ K+ }+ @/ d- l7 w/ X
, C8 O! ?' S `& }8 l W9 q
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。
& v! ]! _* | Z& {% y# `
|4 z4 K! c. g2 X8 u" O
二、塑料模具的热处理特点
9 }* L; [# b6 X
. W& h+ m$ n/ v0 G. _5 b
（一）渗碳钢塑料模的热处理特点
1 ?9 c: p; `8 ?1 I* d* N+ H
" g- c- A: j* E) n* U
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。
7 q2 U# g4 K4 {
( I5 B! B# C4 a, G, B
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。
8 }- C+ \! A9 K- i& A
1 u; I. G0 \3 y& u
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。
3 P7 \: E+ H) B) j0 ?+ y# O# W
o3 V6 J* k8 R' A4 x& W
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）。
, a! B. H# m8 g) T. i
! _/ c- C& n; Z, D
（二）淬硬钢塑料模的热处理
" Z! J" H4 b! e
1 Z& V, o% G) k4 F9 V
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%。
0 I. t( g" k: C
0 e& D* k0 ]" E, X; e* v
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。
3 _1 i5 U. ^: q8 F1 F; K
! j% l0 H! z1 C6 Q+ X
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。
2 w" t" l/ n4 d$ V
; _0 d4 D. y2 V9 Z
（三）预硬钢塑料模的热处理
6 p1 X: r# S7 x* Q, F0 \
! O, P0 J; {& W
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。
! p! w8 A* S+ \! `5 [* `$ i: M( @
. \% o" X0 J x
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。
5 A) o0 V- |( B- @* j3 O
0 j- k5 `+ }' c+ ]% S: j" Y
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。
4 K5 y7 z A% F
% F- U7 k( G$ o# z# I
表3-27 部分预硬钢的预硬处理工艺
4 {4 Q4 u" O% L
钢 号 加热温度/℃ 冷却方式 回火温度/℃ 预硬硬度HRC
`$ C: D( z' N$ q
. r1 y9 u) r# L4 \
3Cr2Mo 830～840 油冷或160～180℃硝盐分级 580～650 28～36
, [4 u; l9 Q H8 k# m, k
0 P' s8 E& j3 t A5 o! k8 N( U
5NiSCa 880～930 油冷 550～680 30～45
1 X0 U( L& S; j& \; o" A" e
% K% s0 {+ h( _: j( s& Z4 I9 Y3 l
8Cr2MnWMoVS 860～900 油或空冷 550～620 42～48
) t" v7 s5 v8 m/ {, z) `
. P! ^, Y" j$ m* ^- [; y
P4410 830～860 油冷或硝盐分级 550～650 35～41
; T$ \. ~) D* m* {$ v/ m
- P: o0 w" F* D) ?' b0 i) e
SM1 830～850 油冷 620～660 36～42
# B- B/ S0 |! ^6 G) j { H
" c0 S b. g) \- S, U3 g
# i" y; G0 L7 ?9 Y% m
（四）时效硬化钢塑料模的热处理
. x$ D+ p! ?) t+ R6 q
h6 m4 t7 l/ v
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。
% l! q& D& f6 _) o+ g7 L' z9 `: a7 L
% ]* U5 T7 Y: L: m I7 d" T
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。
) f2 x* k5 a/ n' W! R" ]
3 D/ ~6 g- d1 X' x: P
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
欢迎光临 机械必威体育网址 (//www.szfco.com/)
Powered by Discuz! X3.4