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機械社區(qū)

標題: 塑料模具零件的熱處理工藝 [打印本頁]

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作者: 金陽    時間: 2009-6-18 18:31
標題: 塑料模具零件的熱處理工藝
選用不同品種鋼材作塑料模具,，其化學成分和力學性能各不相同，因此制造工藝路線不同；同樣,，不同類型塑料模具鋼采用的熱處理工藝也是不同的,。本節(jié)主要介紹塑料模具的制造工藝路線和熱處理工藝的特點,。

. E/ S: R* a8 A  c9 S5 s: r一,、塑料模具的制造工藝路線

１.低碳鋼及低碳合金鋼制模具

  L0 c3 K# c3 Y; j% s0 v4 z: ^; v7 y例如，20,，20Cr,，20CrMnTi等鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→退火→機械粗加工→冷擠壓成形→再結晶退火→機械精加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配,。
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# K: ?! ^6 N% L1 `2 G1 g7 g1 O& S2.高合金滲碳鋼制模具

例如12CrNi3A,，12CrNi4A鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→正火并高溫回火→機械粗加工→高溫回火→精加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配,。

3.調質鋼制模具

: x; H, u! m2 {: q1 p% V# F% S9 Q例如,，45，40Cr等鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→退火→機械粗加工→調質→機械精加工→修整,、拋光→裝配,。

6 ?8 C/ \7 B/ w0 W4 n  ^# P4.碳素工具鋼及合金工具鋼制模具
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例如T7A～T10A，CrWMn,，9SiCr等鋼的工藝路線為：下料→鍛成模坯→球化退火→機械粗加工→去應力退火→機械半精加工→機械精加工→淬火,、回火→研磨拋光→裝配。
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. B8 Q3 O. C/ M8 I9 X5.預硬鋼制模具

0 O& f% T- D, e' |例如5NiSiCa,，3Cr2Mo（P20）等鋼,。對于直接使用棒料加工的，因供貨狀態(tài)已進行了預硬化處理,，可直接加工成形后拋光,、裝配。對于要改鍛成坯料后再加工成形的,，其工藝路線為：下料→改鍛→球化退火→刨或銑六面→預硬處理（34～42HRC）→機械粗加工→去應力退火→機械精加工→拋光→裝配。
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7 q1 ?. |' ?3 `! ?二,、塑料模具的熱處理特點

（一）滲碳鋼塑料模的熱處理特點
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3 c' |+ q) K9 H) X1.對于有高硬度,、高耐磨性和高韌性要求的塑料模具，要選用滲碳鋼來制造,，并把滲碳,、淬火和低溫回火作為最終熱處理。
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2.對滲碳層的要求,，一般滲碳層的厚度為0.8～1.5mm,，當壓制含硬質填料的塑料時模具滲碳層厚度要求為1.3～1.5mm，壓制軟性塑料時滲碳層厚度為0.8～1.2mm,。滲碳層的含碳量為0.7%～1.0%為佳,。若采用碳,、氮共滲，則耐磨性,、耐腐蝕性,、抗氧化、防粘性就更好,。
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5 `8 c( g& v8 o1 P/ O: H+ z& i3.滲碳溫度一般在900～920℃,，復雜型腔的小型模具可取840～860℃中溫碳氮共滲。滲碳保溫時間為5～10h,，具體應根據(jù)對滲層厚度的要求來選擇,。滲碳工藝以采用分級滲碳工藝為宜，即高溫階段（900～920℃）以快速將碳滲入零件表層為主,；中溫階段（820～840℃）以增加滲碳層厚度為主,，這樣在滲碳層內建立均勻合理的碳濃度梯度分布，便于直接淬火,。

4.滲碳后的淬火工藝按鋼種不同,，滲碳后可分別采用：重新加熱淬火；分級滲碳后直接淬火（如合金滲碳鋼）,；中溫碳氮共滲后直接淬火（如用工業(yè)純鐵或低碳鋼冷擠壓成形的小型精密模具）,；滲碳后空冷淬火（如高合金滲碳鋼制造的大、中型模具）,。
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2 y( L% s+ t. B; C0 o（二）淬硬鋼塑料模的熱處理
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1.形狀比較復雜的模具,，在粗加工以后即進行熱處理，然后進行精加工,，才能保證熱處理時變形最小,，對于精密模具，變形應小于0.05%,。
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( ^( Z" P0 l' z6 \/ t  o  V: E) W" A2.塑料模型腔表面要求十分嚴格,，因此在淬火加熱過程中要確保型腔表面不氧化、不脫碳,、不侵蝕,、不過熱等。應在保護氣氛爐中或在嚴格脫氧后的鹽浴爐中加熱,，若采用普通箱式電阻爐加熱,，應在模腔面上涂保護劑，同時要控制加熱速度,，冷卻時應選擇比較緩和的冷卻介質,，控制冷卻速度，以避免在淬火過程中產(chǎn)生變形,、開裂而報廢,。一般以熱浴淬火為佳,，也可采用預冷淬火的方式。
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2 X' |' W6 o5 U# F3.淬火后應及時回火,，回火溫度要高于模具的工作溫度,，回火時間應充分，長短視模具材料和斷面尺寸而定,，但至少要在40～60min以上,。

（三）預硬鋼塑料模的熱處理
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1.預硬鋼是以預硬態(tài)供貨的，一般不需熱處理,，但有時需進行改鍛,，改鍛后的模坯必須進行熱處理。

- A" s. V5 J9 i* h2.預硬鋼的預先熱處理通常采用球化退火,，目的是消除鍛造應力,，獲得均勻的球狀珠光體組織，降低硬度,，提高塑性,，改善模坯的切削加工性能或冷擠壓成形性能。

3.預硬鋼的預硬處理工藝簡單,，多數(shù)采用調質處理,，調質后獲得回火索氏體組織。高溫回火的溫度范圍很寬能夠滿足模具的各種工作硬度要求,。由于這類鋼淬透性良好,，淬火時可采用油冷、空冷或硝鹽分級淬火,。表3-27為部分預硬鋼的預硬處理工藝,，供參考。
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表3-27 部分預硬鋼的預硬處理工藝
鋼 號  加熱溫度/℃  冷卻方式  回火溫度/℃  預硬硬度HRC
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5 B1 `$ K9 \2 E9 p  P, M: f3Cr2Mo  830～840  油冷或160～180℃硝鹽分級  580～650  28～36

# @  `! j9 c' H, D5NiSCa  880～930  油冷  550～680  30～45
- u6 h! T7 x0 [1 Y- w' F- K
8 C4 f/ E2 I7 [& [8Cr2MnWMoVS  860～900  油或空冷  550～620  42～48

0 a) J/ u3 m1 i: R+ ~P4410  830～860  油冷或硝鹽分級  550～650  35～41
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( a* ^0 K7 M: a. n3 r' C1 w! l4 NSM1  830～850  油冷  620～660  36～42


（四）時效硬化鋼塑料模的熱處理

5 e4 A8 L$ c4 ]  G9 ^1.時效硬化鋼的熱處理工藝分兩步基本工序,。首先進行固溶處理,，即把鋼加熱到高溫，使各種合金元素溶入奧氏體中,，完成奧氏體后淬火獲得馬氏體組織,。第二步進行時效處理，利用時效強化達到最后要求的力學性能,。

, y0 w) }$ c4 k% y6 J8 j# M2.固溶處理加熱一般在鹽浴爐、箱式爐中進行,，加熱時間分別可�,。�1min/mm、2～2.5min/mm,，淬火采用油冷,，淬透性好的鋼種也可空冷,。如果鍛造模坯時能準確控制終鍛溫度，鍛造后可直接進行固溶淬火,。

# A+ j. {' }' [/ N. W# K1 G( R3.時效處理最好在真空爐中進行,，若在箱式爐中進行，為防模腔表面氧化,，爐內須通入保護氣氛,，或者用氧化鋁粉、石墨粉,、鑄鐵屑,，在裝箱保護條件下進行時效。裝箱保護加熱要適當延長保溫時間,，否則難以達到時效效果,。部分時效硬化型塑料模具鋼的熱處理規(guī)范可參照表3-28

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