改善液晶电视机注塑模点浇口冲击磨损问题.pdf

经验交流 机械研 究与应用 改善液晶电视机注塑模点浇口冲击磨损问题 徐 灵敏 中山市中等专业学校 广 东 中山5 2 8 4 5 8 摘要 为改善液晶电视机面壳注塑模具点浇口处因长期料流冲击 磨损造成的缺陷 对模具成型面进行局部表面热 处理 提高局部材料的硬度和耐磨性 从注塑成型模具浇口结构和对模具材料的分析 说明改善液晶电视机 面壳注塑模具点浇 口具体 处理 的方法和产生的效果 关键词 电视机面壳 弯角潜伏式点浇口 模具钢 中图分类号 T G 7 6 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 7 4 4 1 4 2 0 1 2 O 1 0 1 0 6 0 3 I m p a ct a nd a br a s io n pr o bl e m f o r s p o t po u r me a t us o f m o l din g m o u l de o f TV Xu Li n rain Z h o n g s h a n s e co n d a r y s p e ci a l i z e d s ch o o l Z h o n g s h a n G u a n g d o n g 5 2 8 4 5 8 C h i n a Ab s t r a ct s I n o r d e r t o imp r o v e t h e d is fi g u r e me n t f o r s p o t p o u r me a t u s o f mo l d in g mo u d l e o f T V wh ich p r o d u ce d b y ma t e ri a l fl o w imp a ct a n d a b r a s io n in l o n g t ime t h e ma s u r e s u s e d is d e alin g wit h t h e p a r t o f w h o l e s u rf a ce a n d imp r o v e t h e ri g id it y a n d a n t i w ca r T h rou g h t h e a n aly s is of t h e s t r u ct u r e a n d i t s ma t e r a il o f s p o t p o u r me a t u s of mo l d i n g mo u l d e t h e me n g e me n t me t h o d is p u t f o r w a r d and als o s h o w t h e e ff e ct i o n o f t h e i mp r o v e me n t Ke y wo r d s T V s u r f a ce s p o t p o u r me a t u s mo u l d e s t e e l 1 前言 现在对液晶电视机 平板电视等家电产品的外观 表面质量要求越来越高 特别是对面壳注塑产品的要 求更为严格 现在这类模具较多采用弯角潜伏式点 浇口注塑成型 塑料在注射出浇口时流速很高 料流 会在点浇 口所对应定模成型表面产生高温 高压 如 塑料中再有硬的杂质 就更容易在模具成型表面冲击 出细小的凹孔 使生产出来 的零件在该位置表面发 暗并带有细沙砾一样 的凸点 随着产量的增加 这一 问题更加突显 直接影响产品质量 面对该问题 最简便 的处理方法就是将该处用油 石磨平后抛光 然而抛光后模具使用一段时间就又会 出现上述问题 这一过程大概在六 千至两万 的产量 与所用 的塑料和模具的大小有关 这时需要再次进 行抛光处理 每次都要将这一处表面磨掉 0 1 m m左 右 经过多次的修平 抛光 就会在该处抛磨出一大的 凹坑 导致模具整体表面质量不断下降 笔者通过分 析缺陷形成 的具体原 因 总结 以往经验提 出改善方 案 减小料流对型腔壁的冲击力 增加被冲击表 面的硬度和耐磨性 先对此类模具的浇道结构和模具 用钢做进一步 了解和分析 组织实验 验证 从跟本上 改善这一问题 2 注塑成型模具浇口结构 注塑成型模具的浇口是指模具设计中流道末端 与型腔之间的一段细短通道 它是整个浇注系统中截 面尺寸最小且最短的部分 注塑成型模具浇 口结构 依据机能可分为非限制浇 口与限制浇 口两大类 前者 为竖流道直接将塑料注入型腔的浇 口 如直接浇 口 后者是在流道与模穴的进人口做成狭小部分 易从浇 口位置切断成形品 型腔 内塑料不易逆流 常见形式 有隧道式浇 口 点浇 口 边缘浇 口 弯角潜 伏式点 浇 口 扇形浇 口 环形浇口 膈膜形浇 口 溢料式浇 口等 对液晶电视机面壳类 的大中型模具而言 目前浇 口都是设计成弯角潜伏式点浇 口形式 如图 1 出胶 口正对定模成型表面 偶而有将出胶 口开在动模筋 位上的 但受面壳结构限制无法普及 图 1 弯角潜伏点浇口图 3 模具材料的分析 近年来 我国新型塑料模具钢的研制取得了一定 进展 引进了一些在国外 已通用的钢种 以满足塑料模 具钢多方面的性能要求 塑料模具材料体系主要 由塑 料模具钢组成 它主要涉及从结构钢到工具钢 从碳素 钢到合金钢的许多钢种 塑料模具钢按其使用特性分 收稿 日期 2 0 1 1 1 2 2 5 作者简介 徐灵 敏 1 9 7 1 一 男 重庆人 讲师 主要从事机械加工 数控 模具方 面的教学工作 1 0 6 机械研究与应用 为 渗碳型 预硬型 时效硬化型 耐蚀型 1 1 渗碳型塑料模具钢 渗碳型塑料模具钢主 要用于冷挤压成型型腔复杂的塑料模具 这类钢的含 碳量较低 常加元素 C r 同时加入适量 N i M o和 V 作用是提高淬透性和渗碳能力 为便于冷挤压成形 这类钢在退火状态须有高的塑性和低的变形抗力 退 火硬度 1 0 0 H B S 在冷挤压成形后进行渗碳 和淬火 回火处理 表面硬度可达 5 8 6 2 H R C 此类钢 国外 有专用钢种 如瑞典的8 4 1 6 美国的P 2 和 P 4等 国 内常采用 1 2 C r N i3 A 1 2 C r 2 N i 4 A钢 和 2 0 C r 2 N i4 A 国 内最近研制的冷成形专用新型钢 0 C r 4 N io V L J 钢 即为 专 用 冷 挤 压 成 形 模 具 钢 退 火后 硬度 8 5 1 0 5 HB 塑性优异 变形抗力低冷挤压成型后 经渗碳 淬火和回火 表面硬度 5 8 6 2 H R C 耐磨性好 无塌 陷及表面剥落现象 模具寿命大幅度提高 2 预硬型塑料模具钢预硬型塑料模具钢分 为调质预硬型塑料模具钢和易切削预硬型塑料模具 钢 预硬型塑料模具钢是为避免大 中型精密模具热 处理后的变形 保证模具的精度和使用性能而开发的 一 种塑料模具材料 预先进行调质处理 硬度为 3 0 4 0 H R C 切削加 工成型后不再进行热处理 直接使 用 从而避免了热处理而导致的模具变形和裂纹 主 要用于制造型腔复杂 精密 使用寿命要求长的大 中 型塑料模具 这类钢一般为中碳低合金钢 含碳量为 0 3 5 一 0 6 5 常用合金元素有 C r N i Mn V等 为改善 其切削性 加入 s ca等元素 经淬火高温回火的调 质预硬处理后 可获得均匀的组织和所需的硬度 已 经列入国家标 准 的预硬 型塑料模具钢仅有 3 C r 2 Mo P 2 0 钢和 3 C r 2 Mn N iMo 两种 P 2 0系列钢通常被称 为调质预硬塑料模具钢 因为它是在调制状态下交付 的 因此在机加工之后无法再做热处理 然而调质预 硬钢工艺过程复杂 而且能源消耗 量大 有时 对于 大截面塑料模具钢传统调制塑料钢淬火并不充分或 经验交流 存在淬火缺陷 因此近些年非淬火预硬型塑料模具 钢得到 了发展 J 3 时效硬化型塑料模具钢 时效硬化型塑料 模具钢是根据制造高精度 复杂型腔塑料模具的需要 而研制开发的一种高质量塑料模具钢 时效硬化型 塑料模具钢有马氏体时效硬化钢和析出 沉定 硬化 钢两大类 近年来开发了低钴 无钴 低镍的马氏体时 效 钢 如 0 6 N i 0 6 N i 6 C r Mo V T iA 1 钢 A F C 一7 7 1 C r l 4 C o l 3 Mo 5 V 钢 P MS I N i3 M n M o C u A 1 钢 P C R 0 C r l 6 N i 4 C u 3 N b 钢 另 外 还 有 美 国 的P 2 2 0 C r N i 4 A 1 V 钢 日本 的 N A K 1 5 N i 3 Mn Mo A I C u S 钢 等 此类钢的特点是含碳量低 合金度较高 固溶处理 后进行模具的机械成形加工 然后通过时效处理 使 模具获得使用状态 的强度和硬度 这有效保证 了模 具最终尺寸和形状 的精度 经固溶处理后 硬 度为 3 0 H R C左右 时效处理后 由于金属间化合物析出强 化 可使硬度达到 3 8 4 2 H R C 另外 通过镀铬 渗 碳或离子束增强沉积等表面处理方式 可提高其耐磨 性和耐蚀性 4 耐蚀型塑料模具钢 以聚氯乙烯 聚苯乙烯 和 A B S加抗燃树脂等化学腐蚀塑料为原料 生产塑 料制品时 成型过程中会分解出腐蚀性气体 对模具 产生腐蚀作用 为此要求模具必须有防腐蚀能力 塑 料模具获得防腐蚀能力的最佳方式是采用耐腐蚀塑 料模具钢制造 目前已得到推广 耐腐蚀塑料模具钢 同其他塑料模具钢一样也需具有一定硬度 强度和耐 磨性等性能要求 常用钢种有高碳高铬型耐蚀钢 如 9 C r 1 8 C r l 8 M o V C r l 4 M 0 4 V 4 C r 1 3 等 耐 蚀 钢 1 C r l 7 N i 2马氏体时效不锈耐酸 钢和 0 C r l 6 N i4 C u 3 N b 析出硬化不锈钢等 在模具用材料方面 大中型模具成型部分 现 国 内普遍用 P 2 0 7 1 8 7 3 8等预硬钢 这些材料 的各项 性能指标一般都能满足成型要求 以7 1 8 为例 其主 要性能指标如表 1 所示 J 表 1 T 1 8和 P 2 0预硬钢性能指标 1 化学成分及相变点瑞典生产的 P 2 0钢改 进型7 1 8 钢 是在 P 2 0 钢中添加了质量分数为0 8 一 1 2 的镍 其化学成分与国产 P 4 4 1 0的化学成分 相同 2 生产工艺碱性平炉粗炼一 真空脱气 钢包 喷粉精炼一 水压机锻造一 粗加工一 超声波探伤一 调质热 处理一 检验出厂 经此工艺生产出的钢材达到较高 的洁净度 组织细密 镜面抛光性能好 表面粗糙度可 达 R a O 0 5 0 0 2 5 3 性能特点经 8 6 0 C 淬火 6 5 0 C回火后 室 温及高温力学性能 如表 2所示 1 0 7 经验交流 表2 室温及高温力学性能表 机械研究与应 用 7 1 8钢在硬度值 H R C为 3 2 3 6范 同内 具有 良 好的车 铣 磨等加工性能 7 1 8钢也可采用火焰局 部加热淬火 加热温度8 0 0 8 2 5 在空气中或用 压缩空气冷却 局部表面硬度 H R C可达 5 6 6 2 延长 了模具使用寿命 也可对模具进行表面镀铬 表面硬 度 t t v 可由 3 7 0 4 2 0提高到 1 0 0 0 显著提高模具的 耐磨性和耐蚀性 7 1 8钢制造的模具 局部损坏后也 可用补焊法修补 焊接质量 良好 可以进行加工 4 应用7 1 8钢在预硬态 3 0 3 6 H R C 使 用 防止了热处理变形 适于制造大型 复杂 精密塑料 模具 该钢也可采用渗氮 渗硼等化学热处理 处理后 可获得更高表面硬度 适于制作高精密的塑料模具 4 实验阶段 4 1 改变浇口形状 将原来的点浇口处修改为像加强筋一样的扇形 出胶口 使浇口点位置转移到扇形浇口的侧壁上 让 从点浇口射出的高速料流在扇形浇道内速度减小 从 而减小塑料注人型腔时对型腔壁的冲击压力 避免把 型腔壁冲击坏 4 2 对模具进行表面热处理 组织对我公司液晶电视机面壳模具进行浇 口点 处的局部表面热处理 基于对模具钢特性的了解 决 定组织人员先对 一副 2 1 液 晶电视机面壳模具定模 对应浇 口点的位置进行热处理实验 先将要热处理位置表 面擦干净 用油石把原来 不平的凹孔修磨平整 抛光至要求的粗糙度 用氧炔 气火焰对要热处理的位置点进行加热 观察到被加热 位置发暗红色 经验估计 8 0 0 8 5 0 c 然后把焊 枪嘴慢速离开模具表面 让火焰保持对模具加热十几 秒后停止加热 此时可等模具 自然冷却 也可用压缩 空气冷却 待淬火处温度降到室温后 擦去积碳 用 细砂纸或研磨膏轻轻抛光 5 实验后的效果与分析 通过以上两种改善产品浇 口处表面质量的实验 可以得 出以下结果 1 改变浇口形状可 以改善浇 口料流对型腔壁 冲击力的问题 但会有条件的限制 考虑面壳零件与 液晶电视机内部零件的装配关系 在与内部装配件有 干涉的情况下 浇12 1 料需要去除 增加了塑压操作工 的工作强度 而且不易除干净 在原有模具上进行改 1 08 模 工作量大 因出胶 口形状类 似加强筋 压制 出的 零件浇口处可能出现收缩 造成零件表面质量缺陷 2 对模具表面进行表面热处理后 处理点的硬 度明显提高 经过一段时间的生产验证 没有再 出现 成型表面被料流冲击出凹痕的情况 取得 了良好的效 果 我公 司现有面壳模具都做 了同样 的热处理 减少 ur 影响后续牛产的故障点和修模次数 取得一定的效 益 同时对新开模具也提出相应的技术要求 并指导 模具生产厂家进行表面热处理的具体操作 6 表面热处理过程 中应注意的问题 在对浇口点位置进行火焰表面加热时 加热时问 不能太长 避免温度过高而烧坏 成型表面或表 面氧 化 加热面积不用太大 大约 1 cm 左 右 冷却 时可 利用钢材 内部传递热量 达到快速 均匀冷却的 目的 尽量不用油或水来冷却 水不适合作为模具用钢 材的热处理冷却介质 它会使模具钢材因急剧冷却而 开裂 油通常用作冷却介质是 因为其降温速度 比水 要慢 可用于模具用钢材的热处理 但对于用火焰加 热的局部淬火来说 很难控制其冷却范围 用油冷却 后就会在处理表面形成一圈明显的软 硬材料分界线 对其抛光时 软硬材料的耐磨程度不同 很难将其 抛光平整 7 结 语 通过对 比面壳模具 浇 口点改进 的两种方法得