。其主要失效形式有以下三種:
(1)表面磨損
由于塑料中增強(qiáng)樹脂填料,對模具型腔表面產(chǎn)生沖刷
、磨損和腐蝕作用,從而影響到模具型腔表面粗糙度值升高,尺寸超差
。
(2)變形
模具局部產(chǎn)生塑性變形,導(dǎo)致表面發(fā)生凹陷
、皺紋
、麻點和棱角堆塌等損壞。
(3)斷裂
由模具局部應(yīng)力集中導(dǎo)致的斷裂現(xiàn)象
。
2.模具的制造和使用要求
塑料模具對材料在強(qiáng)度和韌度上的要求低于冷作模和熱作模
,根據(jù)其失效形式和工作要求,其基本性能要求歸納為:
(1)足夠的耐磨性
由于表面磨損是模具的主要失效形式之一
,因此模具應(yīng)當(dāng)有足夠的硬度
,以保證模具的耐磨性,保證模具的壽命
。通常需要選擇合適的材料和恰當(dāng)?shù)臒崽幚矸椒▉頋M足硬度的要求
。但當(dāng)硬度達(dá)到一定值時,硬度對耐磨性的提高作用就不明顯
。
(2)減少熱處理變形影響
由于注塑零件形狀往往比較復(fù)雜
,塑料模具在淬硬后很難加工,有時甚至無法加工
。為了提高硬度
,必須進(jìn)行熱處理。要采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣頊p低熱處理變形的影響
,對于必須在熱處理后進(jìn)行加工的模具
,應(yīng)選用熱處理變形小的材料。
(3)優(yōu)良的切削加工性能
塑料模具的制造中切削加工成本常占大部分
,為了延長切削刀具的使用壽命
,保證加工表面質(zhì)量,要求模具材料具有良好的切削加工性
,對于預(yù)硬性材料
,要求淬火后也有好的加工性。
(4)良好的拋光性能和刻蝕性
為獲得高品質(zhì)的塑料制品
,模具內(nèi)型腔的表面必須進(jìn)行拋光以減小表面粗糙度值
,為了保證模具具有良好的電加工性和鏡面拋光性,花紋圖案刻蝕性
,模具鋼應(yīng)當(dāng)是材料的純潔度高
,組織細(xì)微
、均勻、致密
,無纖維方向性
。
(5)良好的耐腐蝕性能
注塑PVC或加有阻燃劑等添加劑的塑料制品時,會分解出具有腐蝕性的氣體
,對模具的表面有一定的化學(xué)腐蝕作用
,制作這類模具時,應(yīng)選用具有一定抗腐蝕能力的鋼材
。
常用模具鋼的類別及特性
1.滲碳鋼
滲碳鋼由于退火后的硬度低
、塑性好,可以采用冷擠壓法成型
,從而提高工效,減低成本
。擠壓復(fù)雜型腔時,退火后的硬度小于100HBS
;擠淺型腔時
,小于160HBS,擠壓成型后
,經(jīng)滲碳
、淬火和回火處理,表面硬度為53~62 HRC
。達(dá)到表面耐磨性高
,心部韌性好的要求。
08Cr4NiMoV(LJ)是國內(nèi)開發(fā)的冷擠壓成型專用鋼
,具有成型性能優(yōu)良
、滲碳層深、熱處理變形小
、耐磨性好等優(yōu)點
。其淬火處理的最佳溫度是850℃,回火溫度可視模具工作條件選擇
。
2.調(diào)質(zhì)型模具鋼
工藝要求是在完成模具機(jī)械加工后
,再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,使模具達(dá)到較好的綜合機(jī)械性能
。一類是45
、55等優(yōu)質(zhì)碳素鋼,適宜于形狀簡單或精度要求不高
、使用壽命不長的模具
。可以選用SM45
、SM55等塑料模具專用鋼(YB/T094—1997
、YB/T107—1997
、YB/T129—1997),此鋼材的純凈度好,力學(xué)性能穩(wěn)定
。另一類是合金鋼,可以在調(diào)質(zhì)后進(jìn)行碳氮共滲
,進(jìn)一步提高耐磨性和抗蝕性
。其中:40CrMo有良好的低溫韌度和低的缺口敏感性,適于制作中型模具
。42CrMo屬于高強(qiáng)度鋼
,且有較高的疲勞極限,低溫韌性好
,適于制造要求一定強(qiáng)度和韌性的大
、中型塑料模具。38CrMoA1是典型的滲碳鋼
,調(diào)質(zhì)后滲氮處理
,表面硬度高(大于850HV)并具有一定的抗蝕性。適用于PVC
,PC的塑料模具
。此外5CrNiMo、5CrMnMo等熱作模具鋼
,在塑料模具中主要用于使用溫度較高
,耐磨性要求高的模具,如熱固性塑料模
。
3.預(yù)硬性塑料模具專用鋼
可以直接使用已經(jīng)預(yù)硬處理的模塊
、扁鋼進(jìn)行加工,避免了加工后再熱處理所造成的各種缺陷,從而提高了模具的制作精度,同時縮短了制作周期
。塑料模具鋼的主流品種,可以劃分為一般型和易切削型以及非調(diào)質(zhì)型等幾類
。
模具鋼的選用及熱處理
塑料模具的制作成本中,加工和拋光占到了70%~80%
,因此在選用模具材料時
,應(yīng)在保證模具使用性能要求的同時,盡可能地提高其加工工藝性能
。其選用方法可按以下方式進(jìn)行:
(1)根據(jù)塑料制品的種類和質(zhì)量要求選用
。
(2)根據(jù)塑料件的生產(chǎn)批量選用。在其它影響因素確定時,生產(chǎn)批量越小
,對模具的耐磨性和使用壽命要求越低
。因此,可選用性能指標(biāo)低的材料
。小批量時
,可以選用調(diào)質(zhì)型合結(jié)鋼或碳結(jié)鋼
。中等批量(30~100萬件)時,可以選用P20
,5NiSCa
,SM2等,大批量時
,5NiSCa
,PMS等。
(3)根據(jù)塑料件的尺寸大小及精度要求選用
。對大型高精度的注射模
,當(dāng)塑料件生產(chǎn)批量大時,采用預(yù)硬化鋼,以防止熱處理變形
。
(4)根據(jù)塑料件的復(fù)雜程度選用
。應(yīng)充分考慮模具的加工工藝性,盡量選用易切削