塑料模具零件的制造工艺与热处理工艺

1-H13粹火硬做产品高62.5拔模斜度最小0.275度选用不同品种钢材作塑料模具，其化学成分和力学性能各不相同，因此制造工艺路线不同；同样，不同类型塑料模具钢采用的热处理工艺也是不同的。本节主要介绍塑料模具的制造工艺路线和热处理工艺的特点。一、塑料模具的制造工艺路线淬火3.00氮化3.00真空氮化5.00真空热处理(40CR不能做)H137.00.加工→冷挤压成形→再结品退火→机械精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。混回火→机械粗加工→高温回火→精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。锻打加调质9.20元/KG(2007.12.25)加H13(38.00锻造模坯-36.00下料)等钢的工艺路线为下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→调质→机械精加工→修整、抛光→装配。4.碳素工具钢及合金工具钢制模具等钢的工艺路线为成模坯→球化退火→机械粗加工→去应力退火→机械半精加工→机械精加工→淬火、回火→研磨抛光→装例如对于直接使用棒料加工的，因供货状态已进行了预硬化处理，可直接加工成形后抛光、装配。对于要改锻(一)渗碳钢塑料模的热处理特点1.对于有高硬度、高耐磨性和高韧性要求的塑料模具，要选用渗碳钢来制造，并把渗碳、淬火和低温回火作为最终当压制含硬质填料的塑料时模具渗碳层厚度要求为1.3～1.5mm,压制软性塑料时渗碳层厚度为0.8～1.2mm。渗碳层的含碳量为0.7%～1.0%为佳。若采用碳、氮共渗，则耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化、防粘性就更好。3.渗碳温度一般在900～920℃,复杂型腔的小型模具可取840～860℃中温碳氮共渗。渗碳保温时间为5～10h,具体应根据对渗层厚度的要求来选择。渗碳工艺以采用分级渗碳工艺为宜，即高温阶段(900～920℃)以快速将碳渗入零件表层为主；中温阶段(820～840℃)以增加渗碳层厚度为主，这样在渗碳层内建立均匀合理的碳浓度梯度分布，便于直接淬火。4.渗碳后的淬火工艺按钢种不同，渗碳后可分别采用：重新加热淬火；分级渗碳后直接淬火(如合金渗碳钢);中温碳氮共渗后直接淬火(如用工业纯铁或低碳钢冷挤压成形的小型精密模具);渗碳后空冷淬火(如高合金渗碳钢制造的大、中型模具)。(二)淬硬钢塑料模的热处理1.形状比较复杂的模具，在粗加工以后即进行热处理，然后进行精加工，才能保证热处理时变形最小，对于精密模具，变形应小于0.05%。2.塑料模型腔表面要求十分严格，因此在淬火加热过程中要确保型腔表面不氧化、不脱碳、不侵蚀、不过热等。应在保护气氛炉中或在严格脱氧后的盐浴炉中加热，若采用普通箱式电阻炉加热，应在模腔面上涂保护剂，同时要控制加热速度，冷却时应选择比较缓和的冷却介质，控制冷却速度，以避免在淬火过程中产生变形、开裂而报废。一般以热浴淬火为佳，也可采用预冷淬火的方式。3.淬火后应及时回火，回火温度要高于模具的工作温度，回火时间应充分，长短视模具材料和断面尺寸而定，但至(三)预硬钢塑料模的热处理需进行改锻，改锻后的模坯必须进行热处理。2.预硬钢的预先热处理通常采用球化退火，目的是消除锻造应力，获得均匀的球状珠光体组织，降低硬度，提高塑性，改善模坯的切削加工性能或冷挤压成形性能。3.预硬钢的预硬处理工艺简单，多数采用调质处理，调质后获得回火索氏体组织。高温回火的温度范围很宽能够满足模具的各种工作硬度要求。由于这类钢淬透性良好，淬火时可采用油冷、空冷或硝盐分级淬火.表3-27部分预硬钢的预硬处理工艺钢号加热温度/℃冷却方式回火温度/℃预SM1830~850油冷620～66036～42(四)时效硬化钢塑料模的热处理1.时效硬化钢的热处理工艺分两步基本工序。首先进行固溶处理，即把钢加热到高温，使各种合金元素溶入奥氏体中，完成奥氏体后淬火获得马氏体组织。第二步进行时效处理，利用时效强化达到最后要求的2.固溶处理加热一般在盐浴炉、箱式炉中进行，加热时间分别可取：1min/mm、2～2.5min/mm,淬火采用油冷，淬透性好的钢种也可空冷。如果锻造模坯时能准确控制终锻温度，锻造后可直接进行固溶淬火。3.时效处理最好在真空炉中进行，若在箱式炉中进行，为防模腔表面氧化，炉内须通入保护气氛，或者用氧化铝粉、石墨粉、铸铁屑，在装箱保护条件下进行时效。装箱保护加热要适当延长保温时间，否则难以达到时效效果。部分时效硬化型塑料模具钢的热处理规范可参照表3-28.表3-28部分时效硬化钢的热处理规范钢号固溶处理工艺时效处理工艺时效硬度HRC06Ni6CrMoVTiAl800~850℃油冷510~530℃×(6~8)h43-~48PMS800~850℃堂冷510～530℃×(3~5)h41~4325CrNi3MoAl880℃水淬或空冷520~540℃×(6~8)h39～42我们一般是粗公时，单边留0.2----0.4MM,精公时单边留0.05-度(不要留太多的余量给精公),精公主要看EDM机的放电条件和工件的精度要求.我们一般是粗公时，单边留0.2----0.4MM,精公时单边留0.05-请问版主这个问题有没有一定的标准得看你的铜公大小及模具要求精度，0.005MM的精度幼公留初公留0.12——-0.15MM,精度不高的留0.20_0.25MM,精度高的留0.06——-0.10MM就可以啦。三、塑料模的表面处理为了提高塑料模表面耐磨性和耐蚀性，常对其进行适当的表面处理。1.塑料模镀铬是一种应用最多的表面处理方法，镀铬层在大气中具有强烈的钝化能力，能长久保持金属光泽，在多种酸性介质中均不发生化学反应。镀层硬度达1000HV,因而具有优良的耐磨性。镀铬层还具有较高的耐热性，在空气中加热到500℃时其外观和硬度仍无明显变化。2.渗氮具有处理温度低(一般为550～570℃),模具变形甚微和渗层硬度高(可达1000～1200HV)等优点，因而也非常适合塑料模的表面处理。含有铬、钼、铝、钒和钛等合金元素的钢种比碳钢有更好的渗氮性能，用作塑料模时进行渗氮处理可大大提高耐磨性。适于塑料模的表面处理方法还有：氮碳共渗、化学镀镍、离子镀氮化钛、碳化钛超硬膜等Cr12,Cr12Mo,Cr12V,Cr12W,Cr12MoV等韧性、耐磨性(比一般低合金工具钢高3～4倍)和淬火体积变形小等特点，因此经受冲击力大、要求耐磨性高的冷作模具延佳钢片冲模、螺纹液丝模、拉丝模等。Cr2型钢至铸否组织与高速钢鲜态组织带似，在结品过程中形成大量乐共品网状碳化牧(其中碳化物含量为2%左石、其晶混度约为=_50℃):这些碳化动都很硬、很脆，虽经开坯轧制，碳化物有一定程度的Bulk(Dough)molding由GF(短切玻璃纤维)、UP(不饱和树脂)(填料)以及各种添加剂经充分混合而成的料团状预浸料。DMC材料于二十世纪60年代在前西德和英国，首先得以应用，而后在70年代和80年代分别在美国和日本得到了较大的发展。因具有优良的电气性能，机械性能，耐热性，耐化学腐蚀性，又适应各种成型工艺，即可满足各种产品对性能的要求，因此越来越受到广大用户的喜爱。淬火后发生的裂纹，不一定都是淬火所造成的，可根据下面特征来区分：淬火后发现的裂纹，如果裂纹两侧有氧化脱碳现象，则可以肯定裂纹在淬火之前就已经存在。淬火冷却过程中，只有当马氏体转变量达到一定数量时，裂纹才有可能形成。与此相对应的温度，大约在250℃以下。在这样的低温下，即使产生了裂纹，裂纹两侧也不会发生脱碳和出现明显氧化。所以，有氧化脱碳现象的裂纹是非淬火裂纹。但裂纹的线条显得柔软，尾端圆秃，也容易与淬火裂纹的线条刚健有力，尾端尖细的特征一：轴，40Cr,经锻造、淬火后发现裂纹。裂纹两侧有氧化迹象，金相检验，裂纹两侧存在脱碳层，而且裂纹两侧的铁素体呈较大的柱状晶粒，其晶界与裂纹大致垂直。当工件在锻造过程中形成裂纹时，淬火加热即引起裂纹两侧氧化脱碳。随着脱碳过程的进行，裂纹两侧的碳含量降低，铁索体晶粒开始生核。当沿裂纹两侧生核的铁素体晶粒长大到彼此接触后，便向离裂纹两侧较远的基体方向生长。由于裂纹两侧在脱碳过程中碳浓度的下降，也是由裂纹的开口部位向内部发展，因而为铁素体晶粒的不断长大提供了条二：半轴套座，40Cr,淬火后出现开裂。金相检验，裂纹两侧有全脱碳层，其中的铁素体呈粗大柱状晶粒，并与裂纹垂直。全脱碳层内侧的组织为板条马氏体加少量托氏体，结论：在加工过程中未经锻造，因此属原材料带来的非淬火裂纹。三：齿轮铣刀，高速钢，淬火后在内孔壁上出现裂纹。金相检验，发现裂纹附近的碳当钢的显微组织中存在碳化物聚集时，这些地方碳和合金元素的含量比较高，造成临界温度降低。因此，即使是在正常的温度下进行淬火加热，对于碳化物聚集处来讲，加热温度已显得过高了。其结果是这些地方出现过热组织，降低了钢的强度，淬火冷却时，在高速钢的碳化物不均匀性是这种钢的重要质量指标之一。为减少或预防这类缺陷发生，仅一点点想法(3-10元/平方寸)下述表格是日本妮红咬花公司提供的参数。若蚀其他公司型号要对照两者纹板找到相当的型号再参照表。表格中出模斜度是根据ABS料测定而得。实际运用时要根据成形条件，成形材料，胶厚的变化等情况作调整。蚀纹型号蚀纹深度出模斜度蚀纹前须表面粗糙度33.50以上#3204.50以上#3201.50以上#600～#800HN10044~61.50以上#600～#800HN10055～81.50以上#600～#8002.50以上#400～#600梨地NO、113～1820以上#4002.50以上#40030以上#4003.50以上#320～#40040以上#320～#40050以上#320～#40060以上#3206.50以上#32070以上#320NO、43～610以上#800～#1000NO、54~610以上#800～#1000NO、66～81.50以上#800～#1000NO、913～152.50以上#600～#800NO、1016～2030以上#400~#60030以上#6003.50以上#40040以上#4005.50以上#40070以上#40080以上#40070以上#4007.50以上#40040以上#4005.50以上#40030以上#4003.50以上#4003.50以上#40030以上#40042～474.50以上#40021～263.50以上#40027～323.50以上#40054～596.50以上#40066～717.50以上#400某机械厂从选材和热处理简便考虑，选择T10A钢制造截面尺寸相差悬殊、要求淬火后变形较小的较复杂模具，硬度要求56HRC-60HRC。热处理后模具硬度符合技术要求，但模具变形较大，无法使用，造成模具报废。后来该厂采用微变形钢Cr12钢制造，模具热处理后硬度和变形量都符合要求。因此制造精密复杂、要求变形较小的模具，要尽量选用微变形钢，如空淬钢等。2.模具材质的影响某厂送来一批Cr12MoV钢较复杂模具，模具都带有で60mm圆孔，模具热处理后，部分模具圆孔出现椭一般来说Crl2MoV钢是微变形钢，不应该出现较大变形。我们对变形严重的模具进行金相分析发现，模(1)模具椭圆(变形)产生的原因这是因为模具钢中呈一定方向分布的不均匀碳化物的存在，碳化物的膨胀系数比钢的基体组织小30%左右，加热时它阻止模具内孔膨胀，冷却时又阻止模具内孔收缩，使模具内孔发生不均匀的变形，使模具的(2)预防措施①在制造精密复杂模具时，要尽量选择碳化物偏析较小的模具钢，不要图便宜，选用小钢厂生产的材质较差钢材。②对存在碳化物严重偏析的模具钢要进行合理锻造，来打碎碳化物晶块，降低碳化物不均匀分布的等级，消除性能的各向异性。③对锻后的模具钢要进行调质热处理，使之获得碳化物分布均匀、细小和弥散的索氏体组织、从而减少精密复杂模具热处理后的变形。④对于尺寸较大或无法锻造的模具，可采用固溶双细化处理，使碳化物细化、分布均匀，棱角圆整化，可达到减少模具热处理变形的日的。二、模具结构设计的影响有些模具选材和钢的材质都很好，往往因为模具结构设计不合理，如薄边，尖角、沟楷、突变的台阶，厚出于模具各处厚薄不均或存在尖锐圆角，因此在淬火时引起模具各部位之间的热设计模具时，在满足实际生产需要的情况下，应尽量减少模具厚悬殊，结构不对称，在模具的厚薄交界处，尽可能采用平滑过渡等结构设计。根据模具的变形规律，预留加工余量，在淬火后不致于因为模具变形而三、模具制造工序及残余应力的影响机械加工和最后热处理未进行任何预先热处理。在机械加工过程中的残余应力和淬火后的应力叠加，增大了模具热处理后的变形。(1)粗加工后、半精加工前应进行一次去应力退火，即(630-(3)采用淬油170℃出油空冷(分级淬火)。四、热处理加热工艺的影响1、加热速度的影响模具热处理后的变形一般都认为是冷却造成的，这是不正确的。模具特别是复杂模具，加工工艺的正确与否对模具的变形往往产生较大的影响，对一些模具加热工艺的对比可明显看出，加热速度较快，往往产生(1)变形的原因任何金属加热时都要膨胀，由于钢在加热时，同一个模具内，各部分的温度不均(即加热的不均匀)就必然会造成模具内各部分的膨胀的不一致性，从而形成因加热不均的内应力。在钢的相变点以下温度，不均匀的加热主要产生热应力，超过相变温度加热不均匀，还会产生组织转变的不等时性，既产生组织应力。因此加热速度越快，模具表面与心部的温度差别越大，应力也越大，模具热处理后产生热，对于低合金钢模具可采用一次预热(550℃-620℃);对于高合金刚模具应采用二次预热(550℃-620℃和800℃-850℃)。2、加热温度的影响一些厂家为了保证模具达到较高硬度，认为需提高淬火加热温度。但是生产实践表明，这种敬法是不恰当的，对于复杂模具，同样是采用正常的加热温度下进行加热淬火，在允许的上限温度加热后的热处理变形(1)变形原因众所周知，淬火加热温度越高，钢的晶粒越趋长大，由于较大晶粒能使淬透性增加，则使淬火冷却时产生的应力越大：再之，由于复杂模具大多由中高合金钢制造，如果淬火温度高，则因Ms点(2)预防措施在保证模具的技术条件的情况下合理选择加热温度，五、残留奥氏体的影响一些高合金模具钢，如Cr12MoV钢模具在淬火和低温回火后，模具的长、宽、高皆发生缩小现象，这是1、变形原因因合金钢(如Cr12MoV钢)淬火后含有大量残留奥氏体，钢中各种组织有不同的比体积，奥氏体的比体积最小，这是高合金钢模具淬火低温回火后体积发生缩小的主要原因。钢的各种组织的比体积按下列顺序递500℃回火模具变形量最小，而硬度降低不多(2HRC~3HRC)。六、冷却介质和冷却方法的影响模具热处理变形往往是在淬火冷却后所表现出来的，这虽然有以上各种因素的影响，但冷却过程中的影响当模具冷却到Ms点以下时，钢即发生相变，除因冷却不一致所早成的热应力外，还有因相变的不等时性而产生的组织应力，冷却速度越快，冷却越不均匀，产生的应力越大，模具的变形也越大。低合金模具钢可预冷至棱角部位发黑(720℃~760℃)。对于在珠光七、改进热处理工艺、减少模具热处理变形模具在淬火后的变形，不论采取什么方法，变形都是无法避免的，但是对于要严格控制变形量的精密复杂对精密复杂模具，如其硬度要求不太高，可采钢，对模具钢(如3Cr2Mo,3CrMnNiMo钢)进行预先热处理，使之到达使用时的硬度(较低硬度为25HRC~35HRC,较高硬度为3、采用时效硬化型模具钢是一种新型时效模具钢，在870℃固溶淬火后的硬度在30HRC左右，便于机械加工，模具加工成型后再进行500℃左右的时效热处理，即可获得40HRC~45HRC的较高硬度，模具变形较小，只需要精密复杂模具的变形原因往往是复杂的，但是我们只要掌握其变形规律，分析其产生的原因，采用不同的(1)合理选材。对精密复杂模应选择材质好的微变形模具钢(如空淬钢),对碳化物偏析严重的模具钢应进行合理锻造并进行调质热处理，对较大和无法锻造模具钢可进行固溶双细化热处理。(2)模具结构设计要合理，厚薄不要太悬殊，形状要对称，对于变形较大模具要掌握变形规律，预留加(3)精密复杂模具要进行预先热处理，消除机械加工过程中产生的残余应力。(4)合理选择加热温度，控制加热速度，对于精密复杂模具可采取缓慢加热、预热和其他均衡加热的方(5)在保证模具硬度的前提下，尽量采用预冷、分级冷却淬火或温淬火工艺。(6)对精密复杂模具，在条件许可的情况下，尽量采用真空加热淬火和淬火后的深冷处理。(7)对一些精密复杂的模具可采用预先热处理、时效热处理、调质氮化热处理来控制模具的精度。另外，正确的热处理工艺操作(如堵孔、绑孔、机械固定、适宜的加热方法、正确选择模具的冷却方向和在冷却介质中的运动方向等)和合理的回火热处理工艺也是减少精密复杂模具变形的有效措施。不用分上下模可直接进行整体浇注.再沿预定的分模线进行切割室温硫化硅橡胶又分为加成型和缩合型两种!组份是催化剂。配制时要考虑室温、模具的强度和硬度，以此来确定ab组份的重量配制比例。室温在20-25度时，a:b=100:1.5。室温低时(但不能低于10度)则适当增加b组份0.1-0.3份。室温偏高则减少b组0.1-0.3份。具体方法是依据模具体积确定总用量，然后将a、b组份按比例称量准确，置于器皿中搅拌均匀，即成。将调配好的材料，倒入待仿制的清洁的实物上即可。为了节省材料，制得较薄的模具，也可分次涂刷。为增加模具的拉力可糊纱布之类。在室温20度条件下2小时就能固化为弹性体，一天后就可使用。1、b组份是催化剂，易受潮水解，故用后应将盖子盖严。无法中止，为避免浪费，应根据用量，随用随配，配好后应立即使b组份越多，反应越快，制品的强度和硬度越高，但韧度随降低，4、配制前，应将a组份料上下搅拌均匀，再称量。浇注浮雕类的模具应先制作长宽都大于原雕长宽各4-6cm的边框。边框要平正，内面要光滑。浇注时将边框放置在干净的玻璃板上，再将原件放在框中，每边留出2-3cm的间隙。(硅橡胶61元热固性液态硅橡胶(LSR)注压模具的结构，总的来说跟热塑性胶料很短，即使在很低的注射压力下也是如此。为了避免空气滞留，在模具中设置遇冷轻微收缩。因而，其制品并不总是如所期望的那样留在模具的凸面上，而虽然LSR并不会在模内收缩，但它们在脱模和冷却后，常常会收缩2.5%-3%。至于究竟收缩多少，在一定程度上取决于该胶料的配方。不过，从模具角度考虑，收缩率可能受到几种因素的影响，其中包括模具的温度、胶料脱模时注射点的位置也值得斟酌，因为胶料流动方向的收缩率通常比与胶料垂直流动方向的收缩率大一些。制品的外形尺寸对其收缩率也有影响，较厚的制品的收缩率一般要比较薄者小。如果需进行二次硫化，则可能再额外地收缩0.5%-2分型线确定分型线的位置是设计硅橡胶注压模具的前几个步骤之一。排气主要是通过位于分型线上的槽沟来实现的，这样的槽沟必经处在注压胶料最后到达的区域内。这样有助于避免内部产生气泡和降低胶接处的强度损失。由于LSR粘度较低，分型线必须精确，以免造成溢胶。即便如此在定型的制品上还常能看见分型线。脱模受制品的几何尺寸和分型面位置的影响。将制品设计成稍有倒角，有助于保证制品对所需的另一半模腔有一致的亲合力。随着LSR的注入，滞留在模腔内的空气在模具闭合时被压缩，然后随着充模过程而通过通气槽沟被排出。空气如果不能完全排出，就会滞留在胶料内(这样往往会造成制品部分露出白边)。通气槽沟一般宽度为lmm-3mm,深度为在模具内抽真空可创造最佳的排气效果。这是通过在分型线上设计一个垫圈，并用真空泵迅速将所有的模腔抽成真空来实现的。一旦真空达到额定的程度，模具即完全闭合，开始注压。有些注射模压设备容许在可变化的闭合力下操作，这使加工者可以在低压下闭合模具，直到模腔的90%-95%被LSR充满(使空气更容易排出),然后切换成较高的闭合力，以免硅橡胶膨胀而发生溢胶。4注射点模压LSR时采用冷流道系统。可最大限度地发挥这种胶料的优点，并可将生产效率提升至最高限度。以这么一种方式来加工制品，就不必去掉注胶道，从而避免增加作业的劳动强度，有时还可避免材料的大量浪费。在许多情况下，无注胶道结构还可缩短操作时间。胶料注射嘴由针形阀来作正向流控制，目前许多制造厂商可将带气控开关的注射嘴作为标准设备提供，并能将其设置在模具内的各个部位。有些模具制造商专门研制出了一种开放式冷流道系统，其体积非常之小，以致要在极其有限