【文章內(nèi)容簡介】 金屬合金層表面熱處理高週波淬火、火焰淬火、電射淬火硬化層一、 表面處理方法之種類現(xiàn)在，較被採用於塑膠模具上鋼材的表面處理方法以屬於擴散法的氮化表面處理，及溶融鹼性槽浸透法為主。其他如物理的蒸著鍍模之PVD法及化學(xué)蒸著鍍膜的CVD法也漸漸被採用。二、 碳化物皮膜處理法之比較請翻至下頁溶融氯化鹽法，CVD，PVD之表面皮膜處理法之比較如表７所示。三、 表面處理之硬度及硬化深度 基本上使用浸透處理法所得到的多為較低硬度之表面。但是硬化深度卻較深。相反的，蒸著處理法之硬度較高，但硬化深度卻較淺。（如圖６）四、 表面處理方法之比較請翻至下頁塑模鋼材表面處理之結(jié)論如表七敘述一般，對於需要良好耐磨損，耐腐蝕等塑膠模具，以碳化物被覆的處理法較為適當(dāng)，而一般耐磨損，一般耐腐蝕的塑膠模具來說則可以使用通常採用的氮化表面處理法。表七 碳化物被覆處理法之比較溶融鹽法CVDPVD方法處理溫度800~1100176。C800~1100176。C600176。C以下處理時間2~8hr1~3hr約1hr被覆物質(zhì)VC，NbC，F(xiàn)eCr碳化物、氮化物氧化物、硼化物碳化物、氮化物氧化物、硼化物被處理材形 狀複雜形狀可複雜形狀可對蒸發(fā)源言，陰極部份無法產(chǎn)生著之作兼用化學(xué)成分銅(%C以上)低融點物質(zhì)不同玻璃、非鐵等均可後處理可處理並同時淬火，高速鋼要再淬火再回火。必須再淬火再回火(工具鋼使用時)高速鋼處理後即可使用。不必高溫回火(500176。C以上)之鋼種需要再淬火再回火。變 形小徑材 177。5m大徑材 177。10m(有熱理處變形)177。3~5m(有熱處理變形)很少被覆模特性膜 厚數(shù)m~10數(shù)m數(shù)m~數(shù)mm程度A~數(shù)m硬 度HV1000以上(依鍍膜物質(zhì)而不同)HV1000以上(依鍍膜物質(zhì)而不同)HV1000以上(依鍍膜物質(zhì)而不同)密 著 性良好(有擴散層)良好(有擴散層)密著性仍有不安定之現(xiàn)象 請翻至下頁對於精密耐磨損，耐蝕型的塑膠模具，可以使用PVD表面處理方法，但是對於一些在射出成形時局部感受大熱量之沖擊時的大型模具，由於模具構(gòu)造複雜之故，於鎖模時，在合模線上極易產(chǎn)生偏負載而發(fā)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象。此種狀況，以使用浸透處理法或CVD方法較佳。04000300020001000碳化物被膜處理放電硬化滲硼處理 浸 透硬度 ( )HV硬 化 深 度 ( mm )圖６　各種表面處理法之硬度及硬化深度之關(guān)係表八 各種表面處理方法之特性比較 處理法特性氮化碳化物被覆浸硼電鍍鉻浸透溶融鹽CVDPVD耐磨損性161。~164。PPP161。161。~164。161。耐燒焦性161。~164。PPP~161。161。161。~164。161。靭性5164。164。164。5164。164。疲勞強度P164。~5164。~5164。5164。164。~5耐熱性161。161。~164。161。~164。164。164。~5164。164。耐蝕性161。~164。PPPP161。161。耐剝離性P161。161。164。161。55熱處理變形161。55161。5PP形狀、大小之限制161。161。161。5161。161。P請翻至下頁進行測驗 　　　　　　　　　(P最佳，161。良好、164。普通、5不佳)學(xué)習(xí)評量二：請翻至34頁校對你的答案一、 能查表得知一般ABS塑料所使用的模具材料為何？有哪些適用的模具材料？二、 能查表得知一般鏡面用壓克力有哪些適用的模具材料？三、 能查表得知一般為防止材料導(dǎo)磁，適用的防磁材料有哪些？四、 蝕刻加工的鋼材特性有哪些？請翻至下頁學(xué)習(xí)評量二答案：一、 經(jīng)查表一得知： 一般用HPM HPM FDAC、DAC、HPM31。蝕紋用HPM HPMHPM1 HPM50。混入玻璃纖維可塑性，熱硬化性樹脂用HPMDAC、HPM3SLD、 HAP、UL規(guī)格用(添加難燃劑型等) 用PSL、HPM38假如你的答案與上述重點相類似，請翻至第35頁，假如你的答案沒有相類似，請翻回第13頁重新學(xué)習(xí)至完全做對為止，或閱讀參考資料至能完全作對後翻至第35頁繼續(xù)學(xué)習(xí)。二、 鏡面加工鋼材依等級排序： HPM1174。MPM17HPM31174。HPM50174。HPM38174。YAG(光學(xué)鏡片用)三、 適當(dāng)之鋼料有YHD50(HRC4247)、(SUS304+氮化)等良好的非磁性及高耐磨損性。四、 蝕刻加工用的鋼材特性條件有：(一) 良好的淬火特性，可以獲得由外至內(nèi)均一的熱處理硬度。(二) 鋼材中所含一次析出碳化物粒子應(yīng)當(dāng)分布均勻且細小。(三) 鋼材中偏析存在的非金屬介在物成分應(yīng)保持最低限度，亦即鋼料應(yīng)採用特殊溶解法之製造材料。(四) 鋼料中應(yīng)不存有快削之元素?；蚴钦{(diào)節(jié)快削成分元素及各合金成分之含量，以使快削之特性消失時亦可。本教材的第三個學(xué)習(xí)目標(biāo)是：使用參考資料查表下，能夠以自己的話正確說明模具在非鐵金屬材料可選用的種類。假如你認為能夠勝任以上學(xué)習(xí)目標(biāo)的能力，請翻至第39頁作測驗。假如你需要更多學(xué)習(xí)的話，請翻至第36頁。非鐵金屬模具的材料、特性和用途： 非鐵金屬模具由材料面看來有鋅合金、鋁合金、鎳合金、鈹銅等，製作方法則有精密鑄造、壓力鑄造、熔射、電鑄、切削加工等。無論那一種都須由製品諸條件選擇適當(dāng)?shù)牟牧吓c加工法，這些都是能擴大非鐵金屬模具的用途及發(fā)揮其特性的種要因素。一、 鋅合金模具鋅合金模具的製作法有精密鑄造（石膏鑄造、陶瓷鑄造）、由素材切削加工 （不需要模型的形狀）及利用鑄造與切削加工元件之組合而製作的３種方法。請翻至下頁鋅合金模具最重要的是在設(shè)計時要判斷，由原模型反轉(zhuǎn)加工較有利或切削加工較有利。用作模具的鋅合金材料有供試作生產(chǎn)用的第３種鋅合金（通常ZAS）、中少量生產(chǎn)用的NSG（川崎塑膠工業(yè)原素材）以及精密鑄造用切削加工用的Moldics（日曹金屬化學(xué)工業(yè)）的模塊素材３種。試作生產(chǎn)用的第３種鋅合金其鑄造性、切削性都很好，為應(yīng)用範(fàn)圍廣而相當(dāng)合適的材料。至於中少量生產(chǎn)方面，精密鑄造用NSG為針對第３種鋅合金硬度、耐熱等弱點改良的合金。以NSG製作，至今已生產(chǎn)４～５萬射次的模具到現(xiàn)在（譯註1987年4月）仍在使用中，而且能夠發(fā)揮鑄造過程特徵的大形製品的製作也是其他非鐵金屬模具法所無法望塵的。又作為機械切削用的Moldics作為模具材料相當(dāng)好，切削加工性也佳，設(shè)計變化或加工誤失時，即使用焊補加工也不必擔(dān)心會像鋁合金一樣形成軟化現(xiàn)象，可說是和NSG並肩，而能相當(dāng)發(fā)揮鋅合金特性的材料。(一) 鋅合金模具的優(yōu)點和缺點優(yōu)點：１. 由一個原型可以得到多個同一手法模具，且藉由原型的保存必要時可以補充模具。２. 修補加工、焊接加工也不會軟化，機械性質(zhì)不會變化。３. 冷卻、溫度調(diào)節(jié)孔可用管子自由地做成。４. 鑄造性優(yōu)、機械加工、鉗工加工容易，且可得光澤漂亮之表面。５. 不用的模具可以重新翻用。缺點：１. 對模具濕度必須在100176。C以上的成形條件而言不太適合。２. 不適於玻璃纖維等混合材之成形。請翻至下頁３. 不適於滑動核心多的構(gòu)造。(二) 鋅合金模具的主要用途有：１. 試作及中小量生產(chǎn)用射出成形模具。２. 汽車車體零件試作用沖模。３. RIM，F(xiàn)RP、泠沖模具。４. 真空模具等。 二、鋁合金模具鋁合金材料通為杜拉鋁，超超杜拉鋁JIS A707 T652的材質(zhì)多為鍛造材料，加工法以機械加工為主，利用鑄造法來作射出成形模具則較少。鋁合金的使用目的在於和鋼材相比加工速度可以提高，切削加工、放電加工、鉗工加工等之速度可提高3~5倍，此為其特徵。(一) 鋁合金的主要優(yōu)缺點優(yōu)點：１. 可採用現(xiàn)代加工法，NC無人化運轉(zhuǎn)。２. 熱傳導(dǎo)性好，成形射次（shot）速度快。３. 量輕，模具的製作、保養(yǎng)、裝卸很方便。４. 可採與鋼材模座同等使用方式。５. 因係鍛造品故無針孔之虞。缺點：１. 不適於滑動模仁多的模具構(gòu)造。２. 不適於玻璃纖維等混入材的成形。３. 焊接加工補修部位會軟化。 三、鎳、鈹銅模具請翻至下頁進行測驗以鎳為基材的鎳電鑄或鈹銅模具歷史也很早，由種種角度看來，作為量產(chǎn)模具也甚有實績。為一種利用非鐵金屬模具特徵的反映技術(shù)，且品質(zhì)也很穩(wěn)定的模具。表九為非鐵金屬的物理及機械性質(zhì)表九　非鐵金屬的物理及機械性質(zhì)比較 材 種性 質(zhì)鋅合金鋁合金鈹銅鋼材第3種合金Moldics (A)Alquin (音譯) 300(B)ANP79(C)275CS55C比重融點 (176。C)380380~510645885~9321400凝固收縮率 (%)~熱膨艱係數(shù) (mm/mm/176。C)熱傳導(dǎo)率 (Cal/cm/sec/176。C)~引伸強度 ()24~2933~365155100~12066伸長 (50mm) (%)~~18101~214HRC硬度100~115160~170(維氏硬度)135145C40~48(HRC硬度)229~285壓縮強度 ()55~6080~9055剪斷係數(shù) ()2431楊氏係數(shù) ()7000~90007200100001330021000(A)日曹金屬化學(xué)(株)、(B)古河鋁(株)、(C)滑川輕銅(株)學(xué)習(xí)評量三：一、 試述鋅合今金的優(yōu)缺點。請翻至下頁校對你的答案二、 試述鋅合今金的優(yōu)缺點。三、 鋁合金模具的材料通常為何。學(xué)習(xí)評量三答案： 一、鋅合金模具的優(yōu)點和缺點優(yōu)點：１. 由一個原型可以得到多個同一手法模具，且藉由原型的保存必要時可以補充模具。２. 修補加工、焊接加工也不會軟化，機械性質(zhì)不會變化。３. 冷卻、溫度調(diào)節(jié)孔可用管子自由地做成。４. 鑄造性優(yōu)、機械加工、鉗工加工容易，且可得光澤漂亮之表面。５. 不用的模具可以重新翻用。缺點：１. 對模具濕度必須在100176。C以上的成形條件而言不太適合。２. 不適於玻璃纖維等混合材之成形。３. 不適於滑動核心多的構(gòu)造。 二、鋁合金的主要優(yōu)缺點優(yōu)點：１. 可採用現(xiàn)代加工法，NC無人化運轉(zhuǎn)。２. 熱傳導(dǎo)性好，成形射次（shot）速度快。３. 量輕，模具的製作、保養(yǎng)、裝卸很方便。４. 可採與鋼材模座同等使用方式。５. 因係鍛造品故無針孔之虞。缺點：１. 不適於滑動模仁多的模具構(gòu)造。２. 不適於玻璃纖維等混入材的成形。３. 焊接加工補修部位會軟化。假如你的答案與上述重點相類似，請翻至第41頁，假如你的答案沒有相類似，請翻回第35頁重新學(xué)習(xí)至完全做對為止，或閱讀參考資料至能完全作對後翻至第41頁繼續(xù)學(xué)習(xí)。 三、鋁合金材料通為杜拉鋁，超超杜拉鋁JIS A707 T652的材質(zhì)多為鍛造材料，加工法以機械加工為主，利用鑄造法來作射出成形模具則較少。鋁合金的使用目的在於和鋼材相比加工速度可以提高，切削加工、放電加工、鉗工加工等之速度可提高3~5倍，此為其特徵。電腦輔助塑膠模具設(shè)計製造能力本位訓(xùn)練教材材請翻至下頁料選用附錄編號：PMCPM 0203　附表一　大同鋼材之化學(xué)主要成份大同記號化 學(xué) 成 份 (%)CSiMnNiCrMoV其他PDS1PDS3PDS5NAK55NAK101專 利DHADH2FDH21DC11MAS1GLD2專 利請翻至下頁請翻至下頁表二　大同主要模具用鋼大同記號使用硬度熱處理條 件品　質(zhì)　特　性特　長　及　適　用　例被削性鏡面性蝕花紋加工性溶接性耐磨耗性韌性耐