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怎樣才能把模具加工得滿意呢?

2022-03-12 10:30:29

在現代機械制造業中,模具工業已成為國民經濟中一個非常中重要的行業,許多新產品的開發和,在很大程度上依賴于模具制造技術,特別是在汽車、輕工、電子和航空等行業中尤顯重要。

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模具工業發展的關鍵是模具技術的進步,模具技術又涉及到多學科的交叉。模具作為一種高附加值和技術密集型產品,其技術水平的高低已成為衡量一個國家制造水平的重要標志之一。因此,與時俱進,制造業也迅速促進了很多先進的模具制造技術。


1、注塑模具的工作條件


由于塑料及塑料成型工業的發展,對塑料的模具的質量要求也越來越高,因而塑料模具的失效問題及其影響因素已成為重要的研究課題。塑料模的主要工作零件是成型零件,如凸模、凹模等,它們構成塑料模的型腔,以成型塑料制件的各種表面并直接與塑料接觸,經受壓力、溫度、摩擦和腐蝕等作用。


2 、塑料模材料失效原因分析


一般模具制造中包括模具設計、選用材料、熱處理、機械加工、調試與安裝等過程。根據調查表明: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。從**質量管理的角度出發,不能把影響模具使用壽命的諸因素作為多項式之和來衡量,而應該是多因素的乘積,這樣,模具材料與熱處理的優劣在整個模具制造過程中就顯得特別重要。


從模具失效的普遍現象分析,塑料模具在服役過程中,可產生磨損失效、局部性變形失效和斷裂失效。塑料模具的重要失效形式可分為磨損失效、局部塑性變形失效和斷裂失效。


3、 塑料模具鋼性能要求:隨著制造業快速發展,塑料模具是塑料成型加工中不可缺少的工具,在總的模具產量中所占的比例逐年增加,隨著高性能塑料的發展和不斷,塑料制品的種類日益增多,用途不斷擴大,制品向精密化、大型化、復雜化發展。成型向高速化發展,模具的工作條件也越趨復雜。


1)型腔表面的磨損和腐蝕


塑料熔體以一定的壓力在模腔內流動,凝固的塑件從模具中脫出,都對模具成型表面造成摩擦,引起磨損。造成塑料模具磨損失效的根本原因就是模具與物料間的摩擦。但磨損的具體形式和磨損過程則與許多因素有關,如模具在工作過程中的壓力、溫度、物料變形速度和潤滑狀況等。當塑料模具使用的材料與熱處理不合理時,塑料模具的型腔表面硬度低,耐磨性差,其表現為:型腔面因磨損及變形引起的尺寸超差;粗糙度值因拉毛而變高,表面質量惡化。尤其是當使用固態物料進入塑模型腔時,它會加劇型腔面的磨損。加之塑料加工時含有氯、氟等成分受熱分解出腐蝕性氣體HC1、HF,使塑料模具型腔面產生腐蝕磨損,導致失效。如果在磨損的同時又有磨損損傷,使型腔表面的鍍層或其他防護層遭到破壞,則將促進腐蝕過程。兩種損傷交叉作用,加速了腐蝕一磨損失效。


2)塑性變形失效


塑料模型腔表面受壓、受熱可引起塑性變形失效,尤其是當小模具在大噸位設備上工作時,更容易產生超負荷塑性變形。塑料模具所采用的材料強度與韌性不足,變形抗力低;塑性變形失效另一原因,主要是模具型腔表面的硬化層過薄,變形抗力不足或工作溫度高于回火溫度而發生相變軟化,而使模具早期失效。


3)斷裂


斷裂的主要原因是由于結構、溫差而產生的結構應力、熱應力或因回火不足,在使用溫度下,使殘余奧氏體轉變成馬氏體,引起局部體積膨脹,在模具內部產生的組織應力所致。


塑料模具的工作條件與冷沖模不同, 一般須在150℃-200℃下進行工作,除了受到一定壓力作用外,還要承受溫度影響。同一種模具會有多種失效形式,即使在同一個模具上也可能出現多種損傷。從塑料模的失效形式可知,合理的選用塑料模具材料和熱處理是十分重要的,因為它們直接關系到模具的使用壽命。所以,塑料模具用鋼應滿足以下要求:


1)耐熱性能


隨著高速成型機械的出現,塑料制品運行速度加快。由于成型溫度在200--350℃之間,如果塑料流動性不好,成形速度又快,會使模具部分成型表面溫度在極短時間內超過400℃。為保證模具在使用時的精度及變形微小,模具鋼應有較高的耐熱性能。


2) 足夠耐磨性


隨著塑料制品用途的擴大,在塑料中往往需添加玻璃纖維之類的無機材料以增強塑性,由于添加物的加入,使塑料的流動性大大降低,導致模具的磨損,故要求其具有良好的耐磨性。


3) 優良的切削加工性


大多數塑料成型模具,除電火花加工還需進行一定的切削加工和鉗工修配。為延長切削刀具的使用壽命,在切削過程中加工硬化小。為避免模具變形而影響精度,希望加工殘余應力能控制在小限度。


4) 良好的熱穩定性


塑料注射模的零件形狀往往比較復雜,淬火后難以加工,因此應盡量選用具有良好的熱穩定性的材料。


5)鏡面加工性能


型腔表面光滑,成型面要求拋光成鏡面,表面粗糙度低于Ra0.4μm,以保證塑料壓制件的外觀并便于脫模。


6)熱處理性能


在模具失效事故中,因熱處理造成的事故一般是52.3%,以致熱處理在整個模具制造過程中占有重要的地位,熱處理工藝的好壞對模具質量有較大的影響。一般要求熱處理變形小,淬火溫度范圍寬,過熱敏感性小,特別是要有較大的淬硬性和淬透性等等。


7) 耐腐蝕性


在成形過程中可能放出腐蝕氣受熱分解出具有腐蝕性的氣體,如HC1、HF等腐蝕模具,有時在空氣流道口處使模具銹蝕而損壞,故要求模具鋼有良好的耐蝕性。


4 、新型塑料模具鋼


一般塑料模具常采用正火態的45鋼或40Cr鋼經調質制造。硬度要求較高的塑料模具采用CrWMn或Crl2MoV等鋼制造。對工作溫度較高的塑料模具,可以選擇用韌性高的熱作模具鋼。為了滿足塑料型腔對尺寸精度和表面質量的更高要求,新近又研制一系列新型模具鋼。


1)滲碳型塑料模具鋼


滲碳型塑料模具鋼主要用于冷擠壓成型型腔復雜的塑料模具,這類鋼的含碳量較低,常加元素Cr,同時加入適量Ni、Mo和v,作用是提高淬透性和滲碳能力,為了便于冷擠壓成形,這類鋼在退火狀態須有高的塑性和低的變形抗力,退火硬度≤1 00HBS。在冷擠壓成形后進行滲碳和淬火回火處理,表面硬度可達58---62HRC。此類鋼國外有專用鋼種,如瑞典的8416、美國的P2和P4等。國內常采用12CrNi3A和12Cr2Ni4A鋼、20Cr2Ni4A,耐磨性好,無塌陷及表面剝落現象,模具壽命提高。鋼中元素cr,Ni、Mo、V增加滲碳層的硬度和耐磨性及心部的強韌性。


2)預硬型塑料模具鋼


這類鋼的含碳量為0.3% -O.55%,常用合金元素有Cr、Ni、Mn、v等。為了改善其切削性,加入s、ca等元素.通過研制、引進又發展了幾種典型塑料模具鋼Y55CrNiMn-MoVS(SMI)是中國研制的含S系易切削塑料模具鋼,其特點是預硬態交貨硬度為35_40 HRC,有較好的切削加工性,加工后不再熱處理,可直接使用。加人Ni固溶強化并增加韌性,加入Mn與S形成易切削相MnS;加入Cr、Mo、V,增加鋼的淬透性 8Cr2S鋼就足屬于易切削精密模具用鋼。


3)時效硬化型塑料模具鋼


開發了低鈷、無鈷、低鎳的馬氏體時效鋼,MASI是一種典型的馬氏時效鋼。經8150C固溶處理后,硬度為28—32HRC,叮進行機械加工,再經4800C時效,時效時折出Ni3Mo、Ni3Ti等金屬間化合物,使硬度達到48—52 HRC。鋼的強韌性高、時效時尺寸變化小、焊補性能好,但鋼的價格昂貴、在國內不太受歡迎。


4)耐蝕塑料模具鋼


以聚氯乙烯(Pvc)及ABS加抗燃樹脂為原料的塑料制品,在成形過程中分解產生腐蝕性氣體,會腐蝕模具。因此,要求塑料模具鋼具有很好的耐蝕性能。國外常用耐蝕塑模鋼有馬氏體不銹鋼和析出硬化型不銹鋼兩類。國外的有如瑞典ASSAB公司的STVAX(4Crl3)和A SSAB一8407等。

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