【正文】 塑料模具的工作條件與性能要求 塑料模具材料的使用性能要求 塑料模具材料的工藝性能要求 塑料模具材料的選用 滲碳型塑料模具用鋼 淬硬型塑料模具用鋼 預(yù)硬型塑料模具用鋼 時(shí)效硬化型塑料模具鋼 耐蝕塑料模具鋼 其它塑料模具材料 塑料模具的熱處理及實(shí)例 塑料模具的制造工藝路線 塑料模具的熱處理特點(diǎn) 塑料模的表面處理 第 4章 塑料模具鋼及其熱處理 目錄 重點(diǎn) 、失效特點(diǎn)和性能要求 塑料模具用鋼及適應(yīng)的工作條件 鋼的類型 牌號(hào) 適應(yīng)的工作條件 滲碳鋼 12CrNi 12CrNi3A、 20Cr、 20CrMnMo、20Cr2Ni4A 生產(chǎn)批量較大，承受較大動(dòng)載荷，受磨損較重的模具 20 生產(chǎn)批量較小，精度要求不高，尺寸不大的模具 調(diào)質(zhì)鋼 4 55 3Cr2Mo、 40CrNiMoA、 40CrNi2Mo、 40CrMnMo、45CrNiMoVA、 5CrNiMo、 5CrMnMo、 40Cr、4Cr5MoVSi、 4Cr5MoV1Si、 35SiMn2MoVA 大型、復(fù)雜、生產(chǎn)批量較大的塑料注射或擠壓成型模 高碳工具鋼 Cr1 Cr12MoV、 CrWMn、 9Mn2V、 9CrWMn、Cr6WV、 Cr4W2MoV、 GCr1 SiMnMo 熱固性塑料模具，生產(chǎn)批量較大，精度要求高及要求高強(qiáng)度、高耐磨的塑料注塑模 耐蝕鋼 4Cr1 9Cr1 9Cr18MoV、 Cr14Mo、 Cr14MoV 要求耐腐蝕及表面要求較高的模具 沉淀硬化不銹鋼 177PH、 PH157Mo、 PH148Mo、 AM355 馬氏體 Ni18Co8Mo5TiA Ni20Ti2A1Nb、 Ni25Ti2A1Nb、Cr5Ni12Mo3TiA1 復(fù)雜、精密、耐磨、耐腐蝕、超鏡面的模具 塑料模具的工作條件與性能要求 塑料模具材料應(yīng)具有的性能包括使用性能和工藝性能兩方面 。 塑料模具材料的使用性能要求 、 耐磨性和耐蝕性 、 韌性和疲勞強(qiáng)度 :注射壓力 30~200MPa， 閉模壓力 ~2倍 ： 20~350℃ 塑料模具材料的工藝性能要求 ： 預(yù)硬 35~45HRC后切削加工 ： 冷擠壓成型 ， 超塑性熱擠壓成型 ： 電火花 、 線切割加工 ： 非金屬夾雜物 、 基體硬度 、 組織均勻性的影響 塑料模具的工作條件與性能要求 表 41 常用塑料的成型條件 中文名稱 低密度 聚乙烯 硬質(zhì)聚 氯乙烯 聚丙烯 聚苯乙烯 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯 英文縮寫 LDPE PVC PP PS ABS 烘料溫度 /℃ 70~80 70~90 80~100 60~75 80~85 料筒溫 度/℃ 前段 170~200 170~190 200~220 170~190 180~200 中段 — 165~180 180~200 — 165~180 后段 140~160 160~170 160~180 140~160 150~170 模具溫度 /℃ 60~70 30~60 80~90 32~65 50~80 注射壓力/MPa 60~100 80~130 70~100 60~110 60~100 說明 高壓聚乙烯成型條件除了模溫宜為 35~55℃外 ， 其他均與低壓聚乙烯相似 — — 丁 苯 橡 膠 改性 以 及 甲 基丙 烯 酸 甲 酯改 性 的 聚 苯乙 烯 成 型 條件與上相似 該成型條件為加工通用級(jí) ABS塑料時(shí)所用 ， 苯乙烯一丙烯腈共聚物 (AS)成型條件與上相似 塑料模具材料的選用 （ 1）綜合性能優(yōu)良 一定的 硬度和耐磨性 ： 使模具能夠保持其形狀和尺寸的穩(wěn)定 。 足夠的 強(qiáng)度和韌性 ： 能承受一定的高壓又能承受一定沖擊載荷的作用 。 一定的 抗熱性能 ： 承受因強(qiáng)烈的摩擦而產(chǎn)生的局部高溫 。 （ 2）工藝性能良好 良好的 冷、熱加工性能及熱處理工藝性能 ，制造簡(jiǎn)單方便 （ 1）模具的工作條件 壓力的大小、沖擊載荷的大小、工作溫度及腐蝕情況等。 （ 2）模具的失效形式 塑性變形失效、磨損失效 、疲勞及斷裂失效。 （ 3）模具所加工的產(chǎn)品 塑料的種類 、 批量的大小、質(zhì)量的高低、 （ 4）模具的結(jié)構(gòu) 模具的大小、形狀、模具工件的工作性質(zhì)等 。 （ 5）模具的制造工藝 （ 6）現(xiàn)有的設(shè)備及技術(shù)水平 塑料模具材料的選用 幾種典型塑料模具材料 塑料模具用鋼有哪六種？ 幾種典型塑料模具材料 表 42 塑料模具用鋼分類 類別 鋼 種 類 別 鋼種 滲碳型 20,20Cr,20Mn,12CrNi3A, 20CrNiMo,DT1,DT2，0Cr4NiMoV 預(yù)硬型 3Cr2Mo， 3Cr2NiMo， 5NiSCa， Y55CrNiMnMoV(SM1),4Cr5MoSiVS, 8Cr2S， (8CrMn) 調(diào)質(zhì)型 SM45,SM50,SM55,45,50,55,40Cr， 40Mn， 50Mn， S48C，4Cr5MoSiV， 38CrMoAlA 耐蝕型 3Cr13,2Cr13,0Cr16Ni4Cu3Nb(PCR), 1Cr18Ni9,3Cr17Mo, 0Cr17Ni4Cu4Nb(74PH) 淬硬型 T7A,T8A,T10A,5CrNiMo,9SiCr, 9CrWMn,GCr15,3Cr2W8V, Cr12MoV,45Cr2NiMoVSi, 6CrNiSiMnMoV(GD) 時(shí)效硬化型 18Nil40級(jí) ， 18N1170級(jí) ， 18Ni210級(jí) , 10Ni3MnCuAlMoS(PMS)， 18Ni9Co, 06Ni6CrMoVTiAl， 25CrNi3MoAl Y20CrNi3AlMnMo(SM2) 幾種典型塑料模具材料 幾種典型塑料模具用鋼 主要用 途： 采用冷擠壓成型法制造塑料模具。 性能要求： 高的塑性和低的變形抗力 化學(xué)成分： 低的或超低的碳含量 工藝路線： 冷擠壓成型 → 滲碳 → 淬火 → 回火 表面硬度 ： 58～ 62HRC 常用牌號(hào)： 20， 20Cr， 20Mn， 12CrNi3A， 20CrNiMo， DT1， DT2， 0Cr4NiMoV 國外鋼號(hào)： 8416（瑞典）、 P P4(美國 ) 重點(diǎn)介紹： 0Cr4NiMoV(LJ)鋼 、 12CrNi3A鋼 （一） 0Cr4NiMoV(LJ)鋼 1. 化學(xué)成分 ： 表 33 LJ鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （ %） C Mn Si Cr Ni Mo V ≤ ＜ ＜ ～ ～ ～ ～ 該鋼含碳量很低，因而塑性優(yōu)異、變形抗力低。鋼中主加元素為鉻，輔加元素為鎳、鉬、釩等，合金元素的主要作用是提高淬透性和滲碳能力，增加滲碳層的硬度和耐磨性以及心部的強(qiáng)韌性。 幾種典型塑料模具用鋼 ： LJ鋼具有良好的鍛造性能和熱處理工藝性。 ? 鍛造：加熱 1230℃ ，始鍛： 1200℃ ，終鍛： 900℃ 。 ? 退火：加熱 880℃ 2ｈ，爐冷至 650℃ 出爐空冷 硬度 100～ 105HBS，可順利進(jìn)行冷擠壓成形。 ? 滲碳： 930℃ (6～ 8)ｈ ,LJ鋼滲碳速度快，滲層比 20鋼深一倍。 ? 淬火： 850～ 870℃ 油淬 ? 回火： 200～ 220℃ 2ｈ 表面 58～ 60HRC，心部 27～ 29HRC，變形微小。 ： 用冷擠壓法成形制造塑料模具 LJ鋼冷成形性與工業(yè)純鐵相近，模具型腔輪廓清晰、光潔、精度高。 LJ鋼主要用來替代 20鋼及工業(yè)純鐵等冷擠壓成形的精密塑料模。由于滲碳淬硬層較深，基體硬度高，不會(huì)出現(xiàn)型腔表面塌陷和內(nèi)壁咬傷現(xiàn)象，使用效果良好。 （二） 12CrNi3A鋼 ：中淬透性合金滲碳鋼 該鋼含碳量低，加入鎳、鉻合金元素，以提高鋼的淬透性和滲碳層的強(qiáng)韌性，尤其是鎳，在產(chǎn)生固溶強(qiáng)化的同時(shí)，明顯增加鋼的塑韌性。與其它冷成形塑料模具鋼相比，該鋼的冷成形性屬于中等。 表 34 12CrNi3A鋼的化學(xué)成分 （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（ %） C Si Mn Cr Ni P、 S 9～0.16 ～0.37 0～0.60 ～0.90 5～3.25 ≤25 ： ? 鍛造工藝 ：加熱 1200℃ ，始鍛 1150℃ ，終鍛 850℃ ? 退火工藝 ： 740～ 760℃ 4～ 6ｈ ,以 5～ 10℃ ／ｈ的速度緩冷至 600℃ ，再爐冷至室溫 硬度＜ 160HBS，適于冷擠壓成形。 ? 正火工藝 ： 870～ 900℃ 3～ 4ｈ后空冷 硬度 ≤229HBS，切削加工性良好。 ? 氣體滲碳 ： 900～ 920℃ 6～ 7ｈ 滲碳層： ～ ? 淬火工藝 ：滲碳后預(yù)冷至 80