【正文】 s 冷卻速度實(shí)現(xiàn)自冷淬火，從而獲得細(xì)化的淬硬層組織 (其硬度比常規(guī)高 15 %～ 20 % ，耐磨性提高 1～ 10 倍 )。故塑料模具表面應(yīng)有較高的耐熱性能 , 具有較高的強(qiáng)度，有良好的耐磨性。 測(cè)溫控制系統(tǒng)的發(fā)展改善了注射件的尺寸精度和成型 效率。微機(jī)技術(shù)、激光技術(shù)廣泛用于精密測(cè)量。通過這次做畢業(yè)論文，我將大學(xué)期間所學(xué)的專業(yè)知識(shí)和技能能夠再次回顧學(xué)習(xí)，而且也使我學(xué)到了專業(yè)領(lǐng)域中一些更深入的前沿的知識(shí)。 數(shù)控仿形銑床是近年來工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家較多采用的型腔加工設(shè)備，其使塑料模具的加工在質(zhì)量上拼效率上產(chǎn)生了一個(gè)飛躍。日本、德國(guó)已普遍采用熱固性注塑模和低壓傳遞模，一模多腔，型腔數(shù)可有幾個(gè)，幾十甚至上千個(gè)。 常用的塑料模具表面處理技術(shù)編合比較 綜上所述，對(duì)塑料模具表面改性技術(shù)進(jìn)行綜合比較如表 4 所示。利用 PCVD 對(duì)塑料模具進(jìn)行處理可很好地結(jié)合 PVD 低溫和 CVD 繞 鍍好的優(yōu)點(diǎn)。Ni2P 鍍層硬度 (約 300～ 500HV)比電鍍層高得多，經(jīng) 1h 、 400 ℃處理后可達(dá)1000HV ，恰當(dāng)?shù)臒崽幚項(xiàng)l件可使鍍層既有一定硬度又有好的延展性；復(fù)合鍍 Ni2P是由金屬間化合物、氟塑料、氟化石墨、人造金剛石等小顆粒彌散分布在化學(xué)鍍 Ni2P點(diǎn)陣中組成復(fù)合彌散的金屬陶瓷鍍層，其具有高的表觀硬度和優(yōu)異的耐磨自潤(rùn)滑性能。若稀土元素 Re 與氮形成 ReN 氮化物 ,使氮化物以高度彌散的狀態(tài)分布在共滲層中，可增加共滲層的硬度、強(qiáng)度、耐磨性和 耐腐蝕性。理想滲硼件表面由 Fe2B 相 (硬度 HV1400 左右 )組成其耐磨性能十分優(yōu)異 ,尤其是抗磨粒磨損性能優(yōu)于滲氮、滲碳件，并且具有良好的抗腐蝕能力。研究表明 ,低溫滲碳可實(shí)現(xiàn)塑料模具的無形變表面強(qiáng)化 。這種失效是由于模具型腔表面的硬化層過薄，變形抗力不足或是模具在熱處理時(shí)回火不足，在服役時(shí)發(fā)生組織轉(zhuǎn)變所致。因此在拋光時(shí)一定要避免過大的壓力。當(dāng)鋼材所受的應(yīng)力低于其屈服點(diǎn)位置時(shí)，鋼材處于彈性變形階段，當(dāng)應(yīng)力去除后，它將恢復(fù)到原來的形狀。 通過加入 Cr，塑料模具表面生成尖晶石結(jié)構(gòu)的氧化膜，由于尖晶石具有復(fù)雜致密的結(jié)構(gòu)，粒子在這種膜中的移動(dòng)速度緩慢，移動(dòng)所需的激活能增大，因此顯示出優(yōu)異的抗氧化性能。而且，隨著溫度的升高，塑料模具表面的氧化率增加很快，流失率也隨著增加。兩種模具鋼中的元素， S 以 MnS 型微粒夾雜存在，可以起到減少切削力和易于斷屑的作用。另外，在選材時(shí)還應(yīng)考慮市場(chǎng)的生產(chǎn)和供應(yīng)情況，所選鋼種應(yīng)盡量少而集中，易購(gòu)買。球化退火溫度范圍寬，退火硬度低且波動(dòng)范圍小，球化率高。模具工作過程中，在循 環(huán)應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下，往往導(dǎo)致疲勞斷裂。塑料模具所采用的材料強(qiáng)度與韌性不足，變形抗力低；當(dāng)填充的物料進(jìn)入塑模型腔內(nèi)，有超載，持續(xù)受熱，周期受壓，而應(yīng)力分布不均勻，以及塑模型腔面硬化層過薄，從 而使塑模產(chǎn)生局部的塑性變形而引起的表面皺紋、凹陷、麻點(diǎn)棱角堆塌，超過要求限度而造成失效以及回火不充分等因素使塑料模具壽命縮短，過早的失效。 （ 4)非磁性。在我國(guó)塑料模具的應(yīng)用在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位愈來愈重要。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(jí)。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(guó)內(nèi)外的有關(guān)資料也表明了相同的結(jié)果。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。 ⑥耐蝕性。 ⑦淬火變形開裂傾向。 合理選用塑料模具鋼 表 3 塑料水杯模具的選用 工作條件 推薦鋼號(hào) 生產(chǎn)塑料產(chǎn)品批量較小 , 精度要求不高 , 尺寸不大的模具 4 55 鋼或 20 鋼滲碳 在使用過程中有較大的動(dòng)載荷 , 生產(chǎn)批量較大 , 磨損嚴(yán)重 12CrNi3A、 20Cr、 20CrMnMo、 20Cr2Ni4A 鋼滲碳 大型、復(fù)雜、批量較大、注射成型或擠壓成型模具 3Cr2Mo、 4Cr3Mo3SiV、 5CrNiMo、 5CrMnMo、 4Cr5MoSiV、4Cr5M0SiV 熱固性成型及要求高耐磨、高強(qiáng)度、塑料模具 9Mn2V、 7CrMn2WMo、 CrWMn、 MnCrWV、 GCr1 5Cr2MnWMoVs、Cr2 Mn2SiWMoV、 Cr6WV、 Cr12MoV、 Cr12 耐腐蝕和高精度塑料模具 2Cr1 4Cr1 9Cr1 Cr18MoV、 Cr14Mo、 Cr14Mo4V 復(fù)雜、精密、高耐磨塑料模具 25CrNi3MoAL 18Ni ( 250） 、 18Ni （ 300） 、 18Ni （ 350） 塑料模選用材料的發(fā)展方向 塑料模具對(duì)鋼材的質(zhì)量和性能有一些特殊要求。經(jīng)電火化強(qiáng)化之后，被強(qiáng)化表層顯微硬度可達(dá) HV1100～ 1400，甚至更高。以5CrMnMo、 4Cr5MoSiV 和 3Cr2W8V 三種塑料模具鋼為例，它們的抗沖蝕 — 氧化能力逐次提高，分別可作低耐熱性熱作塑料模具鋼、中耐熱性熱作塑料模具鋼和高耐熱性熱作塑料模具鋼。 塑料模表面桔皮和麻坑現(xiàn)象 塑料模表面常見的缺陷是桔皮和麻坑。結(jié)果由于拋光時(shí)從模具表面不均勻地切掉金屬，產(chǎn)生了疙瘩 狀表面。成型面要求拋光成鏡面，表面粗糙度低于 014μ m ,以使壓制件具有良好的外觀并便于脫模。研究表 明，對(duì)塑料模具型腔口處采用局部淬火，可以解決因分型面和型腔周邊塌陷而產(chǎn)生的溢料現(xiàn)象。 氮碳共滲是 塑料模具表層滲入氮和碳，并以滲氮為主的化學(xué)熱處理工藝。滲入的鉻一部分溶入鐵素體α形成固溶體，另有相當(dāng)大一部分與碳形成化合物。復(fù)合電刷鍍不僅可強(qiáng)化模具型腔面，還能修復(fù)模具型腔面?；瘜W(xué)氣相沉積是在真空條件下通過高溫化學(xué)反應(yīng)在基體表面上制得金屬或化合物薄膜的氣相沉積法。離子注入應(yīng)用較多的是 N + 注入，它可使模具的表面硬度、耐磨性、耐疲勞性等得到明顯提高 ,氧離子注入在模具表面強(qiáng)化上也有相當(dāng)進(jìn)展。 （ 3）根據(jù)被制品的性質(zhì)，確定合適的表面改性層厚度。這使模具精度越來越多地由設(shè)備來保證，減少了對(duì)人工技巧的依賴性。這種方法制得的型腔有較高的耐磨性和抗腐蝕性，以及較好的傳熱性和抗壓性，是制作多型腔模具的理想構(gòu)料。為使我國(guó)模具工業(yè)有較大發(fā)展，除加強(qiáng)加工與檢測(cè)設(shè)備的研究外，對(duì)材料及其處理工藝的研究也應(yīng)得到足夠的重視。一種連續(xù)軌道座標(biāo)磨床不僅能加工圓孔，還可磨削任意形狀的凸模和凹模，其定位精度很高，己使立式座標(biāo)鍵床退居次要地位。模具生產(chǎn)技術(shù)也是衡量一個(gè)國(guó)家制造工藝水平的重要標(biāo)志之一。 熱噴涂和熱噴焊技術(shù) 熱噴涂技術(shù)是將噴涂材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，用高速氣流將其霧化、加速，使其以高速噴射到工件表面，形成耐磨、耐蝕以及抗高溫氧化等特殊性能涂層的表面涂層方法。 CVD 可在塑料模具表面沉積超硬物質(zhì) TiC、 TiN 等 ,使模具型腔獲得高硬度、高耐磨及高抗蝕性等一系列優(yōu)異性能。如 :彩電殼體模具局部出現(xiàn)大面及麻坑深達(dá) 4mm，用電刷鍍修復(fù)填平麻坑、強(qiáng)化表面，其費(fèi)用約 3000 元，加工時(shí)間小于 7 天，而制作新模要 8 個(gè)月，加工費(fèi)用達(dá) 24 萬元，經(jīng)濟(jì)效益明顯 [9]。資料顯示，滲釩層內(nèi)有 VC 生成，滲層硬度在 HM1100～ 2800 之 間 。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(qiáng)度高。 （ 1）滲 C、滲 N 和 CN、 NC 共滲。一般要求成型面硬度達(dá) 30～ 60HRC，且表面粗糙度長(zhǎng)期保持不變，長(zhǎng)期受熱表面不軟化、不氧化。 表面缺陷的處理方法 （ 1）拋光時(shí)應(yīng)避免過大的壓力手工油石研磨和手工拋光需要花費(fèi)高的生產(chǎn)成本，加工時(shí)間也較長(zhǎng)，因此現(xiàn)在越來越多地采用機(jī)械裝置研磨和拋光。 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(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生了永久塑性變形。 (2)改變塑料模具材料的合金成分。強(qiáng)化處理時(shí)，工件處于冷態(tài) ，且放電點(diǎn)極小，時(shí)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(shí)踐證明，經(jīng)電火花表面強(qiáng)化后，擠出塑料模具工業(yè)對(duì)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(qiáng)化層在使用過程中磨損后，還可以重新進(jìn)行強(qiáng) 化 [5]?，F(xiàn)有的國(guó)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(guó)內(nèi)又開發(fā)與研制了一些新型的塑料模具鋼，以供選用。常規(guī)淬火開裂敏感性低，對(duì)淬火 溫度及工件形狀不敏感。 (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。 ②強(qiáng)韌性。 表 2 塑料水杯模具失效因素 失效因 熱處理 原材料 使用 機(jī)械加工 鍛造 設(shè)計(jì) 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。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。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(jì)算機(jī)機(jī)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。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)。加之，塑料加工時(shí)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。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)。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。 (3)滿足經(jīng)濟(jì)性要求 在給模具選材時(shí)，必須考慮經(jīng)濟(jì)性這一原則，盡可能地降低制造成本。 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(jìn)行多種切削加工。 原因分析 造成塑料 模具表面高溫沖蝕 — 氧化現(xiàn)象的主要因素有溫度、固體粒子的沖擊速度、塑料模具材料性能等 ①溫度的影響 研究表明塑料模具表面材料沖蝕 氧化破化程度隨環(huán)境溫度的上升而增大，但達(dá)到某一臨界值后，塑料模具表面材料沖蝕 氧化破化程度又有一定的下降。隨著鉻含量的增加，塑料模具表面材料流失向高溫方向移動(dòng)，塑料模具表面抗氧化和腐蝕性能性能提高。但現(xiàn)桔皮和麻坑一般都是比較廣泛地分布在整個(gè)塑料模具的表面，而這就是過分拋光所造成的結(jié)果。因此在采用機(jī)械拋光時(shí)應(yīng)非常小心，避免采用大的壓力。當(dāng)原料中含有無