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,。
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
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,。
2.高合金滲碳鋼制模具
& |- W0 R. g$ p" B0 O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。
9 P1 j8 p$ R- @1 o3 j3.調(diào)質(zhì)鋼制模具
1 x/ b1 J6 F' R5 t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,。
7 [6 ?- a0 q) u1 B  n, K5 H7 G4.碳素工具鋼及合金工具鋼制模具
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,。
5.預(yù)硬鋼制模具
) F6 P8 F' f6 ]  a" h: F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(jìn)行了預(yù)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(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,。
二,、塑料模具的熱處理特點
' G; R9 _& S! C# V1 M（一）滲碳鋼塑料模的熱處理特點
1.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,。
2.對滲碳層的要求,，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,。
" l, y3 l- [. y* I2 l3.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。滲碳保溫時間為5~10h,，具體應(yīng)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(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
0 ~7 [0 i+ a! t$ I5 W: m# g9 V/ y1.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，才能保證熱處理時變形最小,，對于精密模具,，變形應(yīng)小于0.05%。
2.塑料模型腔表面要求十分嚴(yán)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(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,，同時要控制加熱速度，冷卻時應(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(yù)冷淬火的方式。
! j2 o1 F6 P' t( L& c  t& C1 a3.淬火后應(yīng)及時回火,，回火溫度要高于模具的工作溫度,，回火時間應(yīng)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(yù)硬鋼塑料模的熱處理
! K% z  Q! J+ Z4 e) g, g5 @5 S1.預(yù)硬鋼是以預(yù)硬態(tài)供貨的,，一般不需熱處理，但有時需進(jìn)行改鍛,，改鍛后的模坯必須進(jìn)行熱處理,。
. Z% |1 N2 P; r3 n# T3 o: h3 p) [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,。
8 J5 l. h" Q$ ~1 ]3.預(yù)硬鋼的預(yù)硬處理工藝簡單，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,，淬火時可采用油冷,、空冷或硝鹽分級淬火。
$ W  Q# R" ?$ n2 `3 s' W8 ?  E(四）時效硬化鋼塑料模的熱處理
/ f$ [" E; e! m: j1.時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)行時效處理，利用時效強化達(dá)到最后要求的力學(xué)性能,。
* ?1 L3 f; z, v; R; `2.固溶處理加熱一般在鹽浴爐,、箱式爐中進(jìn)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(zhǔn)確控制終鍛溫度，鍛造后可直接進(jìn)行固溶淬火,。
" C' e: u4 I! Q7 i* h( l/ @8 _3.時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)行時效。裝箱保護(hù)加熱要適當(dāng)延長保溫時間,，否則難以達(dá)到時效效果,。
' J: C' A  |9 w/ [" \$ X9 p三、塑料模的表面處理
# l$ G3 `, C! A5 R* o/ d為了提高塑料模表面耐磨性和耐蝕性,，常對其進(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烈的鈍化能力，能長久保持金屬光澤,，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℃時其外觀和硬度仍無明顯變化。
7 {$ P1 o1 h* i- r1 Z+ _4 C2.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,，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,，用作塑料模時進(jìn)行滲氮處理可大大提高耐磨性,。
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,。