【正文】 化表面，其費用約 3000 元，加工時間小于 7 天，而制作新模要 8 個月，加工費用達 24 萬元，經(jīng)濟效益明顯 [9]。如 :金屬鍍層具有良好 的韌性，其間嵌入陶瓷或其它硬質(zhì)微粒，不僅對金屬有彌散強化作用，而且本身的硬度高可承受較高的磨損力；若將固體潤滑劑顆粒和金 屬復合沉積于金屬表面，則可達到減摩、抗咬合等目的。工業(yè)上最常見的有鍍鉻、鍍鎳等。如 :稀土可消除分布在晶界上微量雜質(zhì)有害作用，強化和穩(wěn)定塑料模具型腔的晶界；此外，稀土元素與鋼中的有害元素發(fā)生作用，生成高熔點化合物，又可以抑制這些有害元素在晶界上的偏聚，降低滲層的脆性。資料顯示，滲釩層內(nèi)有 VC 生成，滲層硬度在 HM1100～ 2800 之 間 。 （ 4）滲 Cr 、 V。 （ 3）滲硫。 （ 2）滲硼。處理后的模具能獲得優(yōu)良的耐磨性、耐蝕性且表面摩擦系數(shù)小、疲勞強度高。若碳氮共滲后再進行噴丸，可顯著提高低碳模具鋼的疲勞極限 [5] 。滲氮適用于中、高溫回火的塑料模具鋼表面強化。由于滲碳溫度 較高，要注意防止晶粒粗大和模具變形，以免造成型腔表面的粗糙化以及剝離缺陷。 （ 1）滲 C、滲 N 和 CN、 NC 共滲。 表面淬火是指僅對工件表面進行熱處理以改變其組織和性能的工藝方式，諸如感應加熱淬火、火焰加熱表面淬火、接觸電阻加熱淬火、電解液淬火等。此外 ,回 火不足也可能發(fā)生斷裂。 塑性變形是指模具在持續(xù)受熱、受壓作用下，發(fā)生局部塑性變形而失效的方式。一般要求成型面硬度達 30～ 60HRC，且表面粗糙度長期保持不變，長期受熱表面不軟化、不氧化。 提高硬度有助于防止產(chǎn)生桔皮和麻坑 ,因為只有對鋼材所施加的應力大于屈服點，才出現(xiàn)桔皮 .因此可以通過提高模具硬度 ,使模具能承受 更大的壓力而不出現(xiàn)桔皮，麻坑也隨硬度的提高而減少。 ②消除應力，把模具的表面從高度受力的狀態(tài)下解除出來。但在采用機械拋光時，總是希望較快完成，這樣就需要采用較大的壓力來清除以前的切削痕跡 ，而這樣就會造成更大的桔皮或麻坑。 表面缺陷的處理方法 （ 1）拋光時應避免過大的壓力手工油石研磨和手工拋光需要花費高的生產(chǎn)成本，加工時間也較長，因此現(xiàn)在越來越多地采用機械裝置研磨和拋光。 （ 3）過分滲碳引起的表面缺陷 在塑料模具滲碳的過程中，鋼材表面吸附了碳化物，得到碳彌散的均勻組織結(jié)構(gòu)，因而提高了模具表面的硬度。當鋼材 所承受的應力超過其極限強度值位置時，鋼材就會出現(xiàn)斷裂。 原因分析 （ 1）過度拋光引起的表面缺陷 要了解過分拋光的受力情況，必須先要弄清楚鋼材應力與應變的關系。 桔皮是塑料模具表面出現(xiàn)的一種微小塑性的變形，是塑料模具由于被拉伸到超過其屈服點時，產(chǎn)生了永久塑性變形。 （ 5）采取合理的生產(chǎn)工藝和工藝參數(shù)。 (3)對塑料模具表面進行合理的處理。當鋼中的 Cr 達 18%以上時，鉻鋼在含氧氣氛中會生成完整的 Cr2O3 膜，塑料模具表面發(fā)生沖蝕時，塑料模具表層金屬流失后又會生成新的 Cr2O3 層，而且含鉻越高，越容易生成這種保護層，這種保護層對塑料模具表面能起較好的保護作用。 (2)改變塑料模具材料的合金成分。 (1)合理選擇制造塑料模具的材料。試驗表明，相同的磨粒流量在不同的沖擊速度下沖蝕同種塑料模具表面，雖然沖蝕率隨環(huán)境溫度的變化仍顯示出最大沖蝕的臨界溫度規(guī)律，但最大沖蝕率及其對應的溫度值將隨粒子速 度的增大而明顯增加。如果塑料模具表面氧化膜的耐沖蝕能力不如塑料模具表面材料，它將在粒子沖擊下和塑料模具表面材料一起流失。強化處理時，工件處于冷態(tài) ，且放電點極小，時間短，沒有退火變形等現(xiàn)象，這大大提高模具型腔面的耐熱性、耐磨性、熱硬性和耐蝕性，生產(chǎn)實踐證明，經(jīng)電火花表面強化后，擠出塑料模具工業(yè)對模具鋼的需求也越來越大塑料模 使用壽命可提高 1 倍以上，強化層在使用過程中磨損后，還可以重新進行強 化 [5]。 采用電火花表面強化技術(shù)，它是通過火花 放電作用，把一種導電材料（ YT1YT30）涂敷及滲透到另一種導電鋼制模 45 鋼的表面上，構(gòu)成合金化的表面層，從而改變模具工作面的物理和化學性能的一種工藝方法。 SM2 可氮化與時效同時進行。 (2)SM1 和 SM2 塑料模具鋼它屬于硫系易切削模具鋼，用于要求高的注射模、壓鑄模，效果良好?，F(xiàn)有的國產(chǎn)傳統(tǒng)的模具鋼從品種質(zhì)量、性能等方面都不能滿足現(xiàn)代化的生產(chǎn)需求，于是國內(nèi)又開發(fā)與研制了一些新型的塑料模具鋼，以供選用。 (4) 選用的模具鋼應具有良好的成形加工性能和拋光性能 。 但是 ,還要根據(jù)塑料的類型以及對被成型的塑料制品的尺寸、精度、質(zhì)量、數(shù)量不同的要求 ,并考慮已有制造模具的條件來選用不同類型的塑料模具鋼及其熱處理。因此，在滿足使用性能的前提下，首先選用價格較低的，能用碳鋼就不用合金鋼，能用國產(chǎn)材料就不用進口材料。常規(guī)淬火開裂敏感性低，對淬火 溫度及工件形狀不敏感。 ⑥淬透性。 ④氧化、脫碳敏感性。 ②退火工藝性。 (2)滿足工藝性能要求 模具的制造一般都要經(jīng)過鍛造、切削加工、熱處理等幾道工序。有些模具在工作過程中處于反復加熱和冷卻的狀態(tài)，使型腔表面受拉、壓力變應力的作用，引起表面龜裂和剝落，增大摩擦力，阻礙塑性變形，降低了尺寸精度，從而導致模具失效。 ④高溫性能。 ③疲勞斷裂性能。 ②強韌性。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。同時，塑料模采用合金工具鋼回火不充分，而發(fā)生斷裂失效。 （ 2）局部塑性變形失效。 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，局部塑性變形失效和斷裂失效。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。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。由于在擠出或注塑過程中，模具接觸腐蝕介質(zhì)，應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。高的硬度、細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。但是，由于易切削鋼中含硫量較高，且存在大量的雜物， 所以模具鋼的力學性能特別是橫向性能相對較低。 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。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，在當前已處于重要位置。塑料的多樣性開辟了許多新的應用領域，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。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。通常加人 S、 Ca 和稀土元素，來改善預硬鋼的切削加工性，如我國研制的 5NiCaS。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。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)。 （ 5)圖案光刻性能。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。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。加之，塑料加工時含有氯、氟等成份受熱分解出腐蝕性氣體 HCl、 HF，使塑料模具型腔面產(chǎn)生腐蝕磨損，形成侵蝕失效。塑料模具形狀復雜，多棱角薄邊，應力嚴重集中在韌性不足之外。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，從而導致模具因磨損而失效。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。模具的韌性主要取決于材料的含碳量、晶粒度及組織狀態(tài)。模具的疲勞斷裂性能主要取決于其強度、韌性、硬度、以及材料中夾雜物的含量。 ⑤耐冷熱疲勞性能。塑料模在工作時，由于塑料中存在氯、氟等元素，受熱后分解析出 HCI、HF 等強侵蝕性氣體，侵蝕模具型腔表面，增加其表面粗糙度值，加劇磨損失效。具有較低 的熱鍛變形抗力，塑性好，鍛造溫度范圍寬，鍛裂冷裂及析出網(wǎng)狀碳化物傾向低。切削用量大 , 刀具損耗低，加工表面粗糙度值低。淬火后具有均勻而高的表面硬度。常規(guī)淬火體積變化小，形狀翹曲、畸變輕微，異常變形傾向低。 (3)滿足經(jīng)濟性要求 在給模具選材時，必須考慮經(jīng)濟性這一原則，盡可能地降低制造成本。即希望提供更、更好的具有高硬度 鏡面加工性能好 ,耐磨性能強的淬火 ,回火類新鋼材。 (3) 適應塑件的生產(chǎn)批量要求 。例如 :熱處理變形小，研磨與拋光性能好，光潔度高，有較強的花紋刻蝕性， 尺寸穩(wěn)定，有別于其他模具材料， 尤其是型腔復雜，高精度的塑料模具對模具的選材有更高的要求，但模具鋼直接影響模具的壽命。 650℃回火后，予處理 硬度為 HRC35，其切削加工性同退火狀態(tài)的 45 鋼 ,可順利 地進行多種切削加工。二種鋼經(jīng) 570℃氮化后，心部基體強度不變，表面硬度可達HV1100。然而表面強化技術(shù)，它不僅能提高塑模型腔表面的耐磨性，而且能使塑模內(nèi)部保持足夠的強韌性，這對于改善塑料模的綜合性能，節(jié)約合金元素，大幅度降低成本，充分發(fā)揮材料的潛力，以及更好地利用新材料，都是十分有效的，實踐證明：表面強化技術(shù)是提高塑模質(zhì)量和延長其使用壽命的主要途徑。其強化層與結(jié)合牢固，耐沖擊