【正文】 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 ABS塑料時所用 ， 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 。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。由于滲碳淬硬層較深，基體硬度高，不會出現(xiàn)型腔表面塌陷和內(nèi)壁咬傷現(xiàn)象，使用效果良好。 ? Cr12 型鋼 ： 高耐磨性的大型、復(fù)雜和精密的塑料模具 。 （ 1） 化學(xué)成分及相變點(diǎn) 表 35 3Cr2Mo鋼的化學(xué)成分 （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（ %） C Si Mn Cr Mo P、 S ～ ～ ～ ～ ～ ≤ 相變點(diǎn) ： Ａ c1=770℃ ， Ac3=825℃ ， Ar1=640℃ ， Ar3=760℃ ， Ｍ s=300℃ ， Ｍ f=120℃ 。 1. 3Cr2Mo（ P20）鋼 2. 3Cr2NiMo（ P4410）鋼 （ 1） 化學(xué)成分及相變點(diǎn) 3Cr2NiMo鋼是 3Cr2Mo鋼的改進(jìn)型 。 進(jìn)一步提高模具壽命的方法： ? 化學(xué)熱處理： 滲氮、滲硼 ? 火焰局部加熱淬火 ： 800～ 825℃ ，空冷或壓縮空氣冷卻， 56～ 62HRC ? 表面鍍鉻 ： 表面硬度可由 370～ 420HV提高到 1000HV，顯著提高模具的耐磨性和耐蝕性。 （ 2） 應(yīng)用 ? 8Cr2S作為預(yù)硬鋼適宜于 制作各種類型的塑料模、膠木模、陶土瓷料模 以及印制板的沖孔模。 ③淬火： 880～ 900℃ ，小件取下限，大件取上限，油冷或 260℃ 硝鹽分級淬火。易切削效果明顯、性能穩(wěn)定、綜合性能明顯優(yōu)于 45鋼，還具有耐蝕性較好和可滲氮等優(yōu)點(diǎn)。 25CrNi3MoAl鋼 18Ni類鋼 06Ni6CrMoVTiAl（ 06Ni）鋼 10Ni3MnCuAlMoS（ PMS）鏡面塑料模具鋼 Y20CrNi3AlMnMo（ SM2）鋼 幾種典型塑料模具材料 時效硬化型塑料模具用鋼 1. 25CrNi3MoAl鋼 ? 25CrNi3MoAl屬低鎳無鈷時效硬化鋼，這是參考了 美國 P21鋼的成分，并根據(jù)我國冶煉工業(yè)的特點(diǎn)及使用廠對性能的要求加以改進(jìn)而研制的一種新型時效硬化鋼，為我國時效硬化型精密塑料模具專用鋼種填補(bǔ)了空白。 ? 變形率為 ％。 ②調(diào)質(zhì)硬度為 230～ 250HBS，常規(guī)切削加工和電加工性能良好。 10℃ 時效3h，空冷 1350～1450 1400～1550 14～ 16 65～ 70 46～ 48 170級 17～ 19 ～ ～ ～ ～ 1700～1900 1750～1950 10～ 12 48～ 58 50～ 52 210級 18～ 19 ～ ～ ～ ～ 2050～2100 2100～2150 12 60 53～ 55 ? 馬氏體時效鋼碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)極低（約 %），目的是改善鋼的韌性。因?yàn)楹辖鸷康停鋬r(jià)格比 18Ni型馬氏體時效鋼低得多。 ? 06Ni鋼的時效硬度比 18Ni類高合金馬氏體時效鋼固溶硬度（ 28～32HRC）低，故而切削加工性能優(yōu)于高合金馬氏體時效鋼。 ? 鏡面性能優(yōu)異的塑模鋼，除要求具有一定強(qiáng)度、硬度外，還要求冷熱加工性能好，熱處理變形小。 10℃ ，時效后硬度為 40～ 42HRC。 ? PMS鋼還具有良好的焊接性能，對損壞的模具可進(jìn)行補(bǔ)焊修復(fù)。 表 323 SM2鋼的力學(xué)性能 σb /MPa /Mpa δ5 (%) ψ (%) αk /(J/cm2) 硬度HRC 1176 980 15 45 54 35 (4)實(shí)際應(yīng)用 Y20CrNi3AlMnMo鋼生產(chǎn)工藝簡便易行，性能優(yōu)越穩(wěn)定，使用壽命長。 鋼中含有元素銅，其壓力加工性能與含銅量有很大關(guān)系。 ? 具體應(yīng)用：如用于氟塑料或聚氯乙烯塑料成形模、氟塑料微波板、塑料門窗、各種車輛把套、氟氯塑料擠出機(jī)螺桿、料筒以及添加阻燃劑的塑料成形模，可作為 174PH鋼的代用材料。利用鈹青銅鑄造模具可以復(fù)制木紋和皮革紋，可以用樣品復(fù)制人像或玩具等不規(guī)則的成型面。 塑料模具的熱處理及實(shí)例 選用不同品種鋼做塑料模具 ， 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 。 塑料模具的制造工藝路線 塑料模具的熱處理特點(diǎn) （ 1）適合選用滲碳鋼的塑料模具 ? 表面 高硬度、高耐磨性 ，心部 高韌性的塑料模具 ? 采用冷擠壓成型工藝制造的塑料模具 （ 2） 對滲碳層的要求 一般滲碳層的厚度 ： ～ ， 塑料含硬質(zhì)填料時模具滲碳層厚度 ： ～ ， 軟性塑料 模具 滲碳層厚度 ： ～ 。 （ 1）適合采用淬硬型鋼的塑料模具： 要求表面高硬度、高耐磨的性能，同時允許熱處理變形較大的塑料模具。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。 （ 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。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。 ，鍍鉻層在大氣中具有強(qiáng)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)。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。 （ 3） 回火 ： ? 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。 ? 小型模具可取 840～ 860℃ 中溫碳氮共滲。 例如 T7A～ T10A， 9CrWMn， 9SiCr鋼的工藝路線為 : 下料 → 鍛造模坯 → 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 。 用于制作塑料模具的鋅合金大多為 Zn4Al3Cu共晶型合金，其主要成分見表 326 表 326 Zn4Al3Cu的化學(xué)成分 （質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （ %） Al Cu Mg Zn ～ ～ ～ 約 92 優(yōu)點(diǎn)： 鑄造法易于制出 光潔而復(fù)雜的模具 型腔，并可 降低制模費(fèi)用和縮短制模周期 缺點(diǎn) ： 高溫強(qiáng)度較差，且合金易于老化，因此鋅合金塑料模長期使用后易出現(xiàn)變形甚至開裂 適合制造 ： 注射模和吹塑模等。 ? 一般采用鑄造方法制模，不僅成本低，周期短，而且還可制出形狀復(fù)雜的模具。 ：在 420～ 480℃ 時效，其強(qiáng)度和硬度可以達(dá)到最高峰值，但在 440℃時沖擊韌度最低，因此，推薦時效處理溫度為 460℃ ，時效后硬度為 42～44HRC。 PCR鋼的化學(xué)成分見表 324。 C Mn S P Cr Ni Mo Al Si ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ (2)工藝性能 ① 鍛造：鍛造性能良好，鍛造無特殊要求。 ? 例如電話機(jī)殼體模具，生產(chǎn)出的電話機(jī)塑料殼體制品外觀質(zhì)量達(dá)到國外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，模具使用壽命也明顯提高。 (2)工藝性能 ①鍛造： PMS鋼有良好的鍛造性能，鍛造加熱溫度1120～ 1160℃ ，終鍛溫度 ≥850℃ ，鍛后空冷或砂冷。在使用溫度狀態(tài)下，鋼的韌性有較大增加。 (2)熱加工工藝 ①鍛造：加熱 1100～ 1150℃ ，終鍛 ≥850℃ ，鍛后空冷。 ? 18Ni類鋼主要用在精密鍛模及制造高精度、超鏡面、型腔復(fù)雜、大截面、大批量生產(chǎn)的塑料模具。 ? 25CrNi3MoAl鋼可用以制作普通及高精密塑料模具，經(jīng)十多家工廠試用，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著。 ③ 沖擊韌度要求不高的塑料模具： ? 鍛坯退火 后 直接經(jīng)粗加工、精加工，進(jìn)行 520～540℃ 、 6～ 8ｈ的時效處理，再經(jīng)研磨、拋光及裝配使用。 2.（ 1）化學(xué)成分和相變點(diǎn) 表 314 25CrNi3MoAl鋼經(jīng)不同溫度 （保溫 30min） 固溶處理后的硬度 加熱溫度 /℃ 880 920 960 1000 硬度 HRC 49 880℃ 水冷 (馬氏體 )后 49HRC