【正文】 萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院冶金與建筑工程系 2020 屆畢業(yè)生畢業(yè)論文 論文題目 對 塑料水杯模具的設(shè)計與熱處理 專 業(yè) 金屬材料與熱處理 年 級 10 級金屬材料 班 學(xué) 號 202003210115 學(xué) 生 姓 名 徐英強 聯(lián) 系 方 式 指 導(dǎo) 教 師 解傳娣 職 稱： 講師 完 成 日 期： 2020 年 5 月 10 日 高強預(yù)應(yīng)力混凝土管樁液壓法的施工 目錄 0 引言 ..............................................................5 1 塑料模具的工作條件及失 效形式 ......................................5 塑料模具的工作條件 ..............................................5 影響塑料模具鋼選擇的因素 ........................................5 塑料模具失效分析 ................................................6 一般模具失效因素分析 ..........................................6 塑料模具鋼的性能要求 ..........................................7 2 塑料模具合理選材與熱處理的基準(zhǔn) ....................................8 塑料模具的選材 ..................................................8 選用模具鋼的原則 ..............................................8 合理選用塑料模具鋼 ............................................9 塑料模選用材料的發(fā)展方向 ......................................9 塑料模具鋼的熱處理 .............................................10 3 典型塑料模具的失效分析及處理辦法 .................................10 塑料模具表面高溫 — 沖蝕現(xiàn)象 .....................................10 原因分析 .....................................................11 提高塑料模具表面抗高溫沖蝕 方法 ...............................11 塑料模表面桔皮和麻坑現(xiàn)象 .......................................12 原因分析 .....................................................13 表面缺陷的處理方法 ...........................................13 4 塑料模具的表面處理技術(shù) ...........................................14 塑料模具的表面性能要求及其失效形式 .............................14 塑料模具的表面處理 .............................................14 表面熱處理 ...................................................15 電鍍和化學(xué)鍍 .................................................16 氣相沉積 .....................................................17 三束改性 .....................................................18 熱噴涂和熱噴焊技術(shù) ...........................................18 常用的塑料摸具表面處理技術(shù)編合比較 .............................19 塑料模具表面 改性技術(shù)的選用原則 ...............................19 5 塑料模具技術(shù)發(fā)展趨勢 .............................................20 結(jié)束語 ............................................................21 參考文獻 ...........................................................21 致謝 ...............................................................22 引言 新型材料如塑料永久地占領(lǐng)了新的市場，近年來其產(chǎn)量和消費量都相對穩(wěn)定增長這一增長的主要原因是由于塑料成了傳統(tǒng)金屬的替代品。塑料的多樣性開辟了許多新的應(yīng)用領(lǐng)域，如汽車零件、瓶子、計算機機箱、家具和許多 家用器具等都是塑料制造，塑料制品通常由聚合物或聚合物與其他組分的混合物，于受熱后在一定條件下塑制成一定形狀，并經(jīng)冷卻定型，修整而成。這個過程就是塑料的成型與加工，塑料的成型加工方法已有數(shù)十種，同時塑料模具是塑料成型加工中不可缺少的工具，在總的模具產(chǎn)量中所占的比例逐年增加，在當(dāng)前已處于重要位置。在我國塑料模具的應(yīng)用在國民經(jīng)濟中的地位愈來愈重要。它的鋼材耗用量大，品種規(guī)格多，形狀復(fù)雜，表面粗糙度值要求低，制造難度大。因此，探討塑料模具的制造中的選用材料與熱處理問題，綜合分析其工作條件、失效、性能，合理選用材料與 熱處理以及提高它的使用壽命，保證制件質(zhì)量，降低制造成本顯得非常重要。 1 塑料模具的工作條件及失效形式 塑料模具的作條件 表 1 塑料水杯模具的工作條件 條件 分類 工作壓力 (MPa) 工作溫度 (℃ ) 摩擦狀態(tài) 進型腔時物料狀態(tài) 腐蝕狀態(tài) 小結(jié) 熱固性塑料模 20208000 150`250 摩擦磨損大 固體粉末狀態(tài)或預(yù)制坯料 有時有腐蝕 受熱 ,受力 ,受磨損較大 熱塑性塑料模 30006000 150250 摩擦磨損小 ,當(dāng)加入某些固態(tài)填料時 (玻璃纖維 ,石英粉 )磨損較大 粘流狀態(tài) 有時 有腐蝕 受熱 ,受力 ,磨損較小 影響塑料模具鋼選擇的因素 (1) 切削加工性。對于大型、復(fù)雜和精密的擠壓或注塑模具，通常預(yù)硬化到 28～35HRC 之間 , 再進行切削和磨削加工，到達所要求的形狀精度與尺寸精度后，直接投人使用，從而可以排除熱處理變形、氧化和脫碳的缺陷。由于塑料模具的型腔的幾何形狀通常比較復(fù)雜，往往有深孔、深溝槽、窄縫等難加工部位，因此鋼材必須具有易切削的性能。通常加人 S、 Ca 和稀土元素，來改善預(yù)硬鋼的切削加工性，如我國研制的 5NiCaS。但是，由于易切削鋼中含硫量較高，且存在大量的雜物， 所以模具鋼的力學(xué)性能特別是橫向性能相對較低。 （ 2)鏡面加工性能。光盤或塑料透鏡等塑料制品的表面粗糙度要求很高，一般要求 Ra 值 一 ，主要由模具型腔的表面粗糙度來保證，一般模具型腔的粗糙度要比塑料制品的高一級。模具鋼的鏡面加工性能與鋼的純潔度、組織、硬度和鏡面加工技術(shù)有關(guān)。高的硬度、細(xì)小而均勻的顯微組織，非金屬雜質(zhì)少，均有利于鏡面的拋光性的提高。鏡面拋光性要求高的塑料模具鋼均采用真空熔煉或真空除氣[2]。 （ 3)耐蝕性能。有些塑料含有氟和氯，比如聚氯乙烯、氟塑料以及添加阻燃劑的阻燃塑料 (如 ABS)。由于在擠出或注塑過程中，模具接觸腐蝕介質(zhì)，應(yīng)選用耐蝕性好的塑料模具鋼，如 Cr14Mo，或鍍鉻，或采用鎳磷非晶涂層。 （ 4)非磁性。在注射成型塑料粘性磁體時，磁場注射模具主要有高強度、耐磨性較好的非磁性模具鋼制造，如 18 一 8 型不銹鋼經(jīng)氮化處理，或用 70Mn、 15Cr4V2WMo等 , 也有設(shè)計者采用釵銅合金材料，但是價格比非磁性模具鋼高，而且切削加工性較差。 （ 5)圖案光刻性能。有些塑料制品表面要求呈現(xiàn)清晰而豐滿的圖案紋，它對模具鋼材質(zhì)的要求與精密拋光性能相似，鋼純凈度、組織致密度、硬度都要求較高。 （ 6)耐磨損性。塑料在模具型腔中塑性變性時，沿型腔表面既流動又滑動，使型腔表面與塑料間產(chǎn)生劇烈的摩擦，從而導(dǎo)致模具因磨損而失效，所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。硬度是影響耐磨性的主要因素，一般情況下 , 模具零件的硬度越高，磨損量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性還與材料中碳化物的種類、數(shù)量、形態(tài)、大小及分布有關(guān)。 塑料模具失效因素分析 一般模具失效因素分析 一般模具制造中包括模具設(shè)計、選用材料、熱處理機械加工、調(diào)試與安裝等過程。根據(jù)調(diào)查表明：模具失效的因素中，模具所使用的材料與 熱處理是影響使用壽命的主要因素 (詳見表 2)，其比例約占 70 %，國內(nèi)外的有關(guān)資料也表明了相同的結(jié)果。從全面質(zhì)量管理的角度出發(fā)，不能把影響模具使用壽命的諸因素作為多項式之和來衡量，而應(yīng)該是多因素的乘積，這樣模具材料與熱處理的優(yōu)劣在整個模具制造過程中就顯得特別重要。 表 2 塑料水杯模具失效因素 失效因 熱處理 原材料 使用 機械加工 鍛造 設(shè)計 素 所占百分比 (%) 10 塑料模具的重要失效形式為磨損失效，局