塑料模具零件的熱處理工藝

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選用不同品種鋼材作塑料模具,，其化學(xué)成分和力學(xué)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(diǎn)。
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
! o9 a4 x2 }& A9 |3 z' ~, O2 a3 C例如,，20，20Cr,，20CrMnTi等鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→退火→機(jī)械粗加工→冷擠壓成形→再結(jié)晶退火→機(jī)械精加工→滲碳→淬火,、回火→研磨拋光→裝配。
% C- d4 x5 h1 L9 }2.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(jī)械粗加工→高溫回火→精加工→滲碳→淬火,、回火→研磨拋光→裝配。
6 ?6 _6 N' }! ]! [* O% \2 U- X7 C3.調(diào)質(zhì)鋼制模具
7 Q0 H' f; X1 ?, B/ |例如,，45,，40Cr等鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→退火→機(jī)械粗加工→調(diào)質(zhì)→機(jī)械精加工→修整、拋光→裝配,。
4.碳素工具鋼及合金工具鋼制模具
: d/ H% a6 B- b# W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(jī)械粗加工→去應(yīng)力退火→機(jī)械半精加工→機(jī)械精加工→淬火,、回火→研磨拋光→裝配,。
6 @0 M- |2 j  C$ q6 A  Q5.預(yù)硬鋼制模具
例如5NiSiCa，3Cr2Mo（P20）等鋼,。對(duì)于直接使用棒料加工的,，因供貨狀態(tài)已進(jìn)行了預(yù)硬化處理，可直接加工成形后拋光,、裝配,。對(duì)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(yù)硬處理（34~42HRC）→機(jī)械粗加工→去應(yīng)力退火→機(jī)械精加工→拋光→裝配,。
% S* x% R! Z7 }( D! `7 r二,、塑料模具的熱處理特點(diǎn)
（一）滲碳鋼塑料模的熱處理特點(diǎn)
1.對(duì)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(lái)制造,，并把滲碳、淬火和低溫回火作為最終熱處理,。
/ V  x6 x# ~' W. w. A2.對(duì)滲碳層的要求,，一般滲碳層的厚度為0.8~1.5mm，當(dāng)壓制含硬質(zhì)填料的塑料時(shí)模具滲碳層厚度要求為1.3~1.5mm,，壓制軟性塑料時(shí)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。
3.滲碳溫度一般在900~920℃,，復(fù)雜型腔的小型模具可取840~860℃中溫碳氮共滲,。滲碳保溫時(shí)間為5~10h，具體應(yīng)根據(jù)對(duì)滲層厚度的要求來(lái)選擇,。滲碳工藝以采用分級(jí)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(nèi)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(jí)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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（二）淬硬鋼塑料模的熱處理
# h; b0 L2 J' w& ]4 o6 c1.形狀比較復(fù)雜的模具,，在粗加工以后即進(jìn)行熱處理,，然后進(jìn)行精加工，才能保證熱處理時(shí)變形最小,，對(duì)于精密模具,，變形應(yīng)小于0.05%。
- F" J: m( g- ]  l& N- ~5 t2.塑料模型腔表面要求十分嚴(yán)格,，因此在淬火加熱過(guò)程中要確保型腔表面不氧化,、不脫碳、不侵蝕,、不過(guò)熱等,。應(yīng)在保護(hù)氣氛爐中或在嚴(yán)格脫氧后的鹽浴爐中加熱，若采用普通箱式電阻爐加熱,，應(yīng)在模腔面上涂保護(hù)劑,，同時(shí)要控制加熱速度,，冷卻時(shí)應(yīng)選擇比較緩和的冷卻介質(zhì)，控制冷卻速度,，以避免在淬火過(guò)程中產(chǎn)生變形,、開(kāi)裂而報(bào)廢。一般以熱浴淬火為佳,，也可采用預(yù)冷淬火的方式,。
3.淬火后應(yīng)及時(shí)回火，回火溫度要高于模具的工作溫度,，回火時(shí)間應(yīng)充分,，長(zhǎng)短視模具材料和斷面尺寸而定，但至少要在40~60min以上,。
( ^9 S- L+ b$ H' |- W; X2 }（三）預(yù)硬鋼塑料模的熱處理
1.預(yù)硬鋼是以預(yù)硬態(tài)供貨的,，一般不需熱處理，但有時(shí)需進(jìn)行改鍛,，改鍛后的模坯必須進(jìn)行熱處理,。
2.預(yù)硬鋼的預(yù)先熱處理通常采用球化退火，目的是消除鍛造應(yīng)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,。
$ x" W7 ^2 z( X( _  Z3.預(yù)硬鋼的預(yù)硬處理工藝簡(jiǎn)單，多數(shù)采用調(diào)質(zhì)處理,，調(diào)質(zhì)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(shí)可采用油冷,、空冷或硝鹽分級(jí)淬火。
. ^8 w* X! }. l(四）時(shí)效硬化鋼塑料模的熱處理
1.時(shí)效硬化鋼的熱處理工藝分兩步基本工序,。首先進(jìn)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(jìn)行時(shí)效處理，利用時(shí)效強(qiáng)化達(dá)到最后要求的力學(xué)性能,。
2.固溶處理加熱一般在鹽浴爐,、箱式爐中進(jìn)行，加熱時(shí)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(shí)能準(zhǔn)確控制終鍛溫度,，鍛造后可直接進(jìn)行固溶淬火。
3.時(shí)效處理最好在真空爐中進(jìn)行,，若在箱式爐中進(jìn)行，為防模腔表面氧化,，爐內(nèi)須通入保護(hù)氣氛,，或者用氧化鋁粉、石墨粉,、鑄鐵屑,，在裝箱保護(hù)條件下進(jìn)行時(shí)效。裝箱保護(hù)加熱要適當(dāng)延長(zhǎng)保溫時(shí)間,，否則難以達(dá)到時(shí)效效果,。
1 S% j3 S' L5 B; b$ b三、塑料模的表面處理
為了提高塑料模表面耐磨性和耐蝕性,，常對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚怼?/font>
1.塑料模鍍鉻是一種應(yīng)用最多的表面處理方法,，鍍鉻層在大氣中具有強(qiáng)烈的鈍化能力，能長(zhǎng)久保持金屬光澤,，在多種酸性介質(zhì)中均不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),。鍍層硬度達(dá)1000HV，因而具有優(yōu)良的耐磨性,。鍍鉻層還具有較高的耐熱性,，在空氣中加熱到500℃時(shí)其外觀和硬度仍無(wú)明顯變化。
2.滲氮具有處理溫度低（一般為550~570℃）,，模具變形甚微和滲層硬度高（可達(dá)1000~1200HV）等優(yōu)點(diǎn),，因而也非常適合塑料模的表面處理。含有鉻,、鉬,、鋁、釩和鈦等合金元素的鋼種比碳鋼有更好的滲氮性能,，用作塑料模時(shí)進(jìn)行滲氮處理可大大提高耐磨性,。
5 L: }1 p8 Y. ^2 u: B0 h適于塑料模的表面處理方法還有：氮碳共滲、化學(xué)鍍鎳,、離子鍍氮化鈦,、碳化鈦或碳氮化鈦，PVD,、CVD法沉積硬質(zhì)膜或超硬膜等,。