塑料模具零件的制造工艺与热处理工艺

选用不同品种钢材作塑料模具，其化学成分和力学功能各不相同，因此制作工艺道路不同；同样，不同类型塑料模具钢选用的热处理工艺也是不同的。本节首要介绍塑料模具的制作工艺道路和热处理工艺的特色。   

    塑料模具的制作工艺道路   

    1.低碳钢及低碳合金钢制模具   

    例如，20，20Cr，20CrMnTi等钢的工艺道路为：下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→冷挤压成形→再结晶退火→机械精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→安装。   

    2.高合金渗碳钢制模具   

    例如12CrNi3A，12CrNi4A钢的工艺道路为：下料→锻造模坯→正火并高温回火→机械粗加工→高温回火→精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→安装。   

    3.调质钢制模具   

    例如，45，40Cr等钢的工艺道路为：下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→调质→机械精加工→修整、抛光→安装。 

    4.碳素东西钢及合金东西钢制模具   

    例如T7A～T10A，CrWMn，9SiCr等钢的工艺道路为：下料→锻成模坯→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→安装。   

    5.预硬钢制模具   

    例如5NiSiCa，3Cr2Mo（P20）等钢。关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、安装。关于要改锻成坯料后再加工成形的，其工艺道路为：下料→改锻→球化退火→刨或铣六面→预硬处理（34～42HRC）→机械粗加工→去应力退火→机械精加工→抛光→安装。    

    塑料模具的热处理特色    

    （一）渗碳钢塑料模的热处理特色   

    1.关于有高硬度、高耐磨性和高韧性要求的塑料模具，要选用渗碳钢来制作，并把渗碳、淬火和低温回火作为终究热处理。 

    2.对渗碳层的要求，一般渗碳层的厚度为0.8～1.5mm，当限制含硬质填料的塑料时模具渗碳层厚度要求为1.3～1.5mm，限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。若选用碳、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℃，杂乱型腔的小型模具可取840～860℃中温碳氮共渗。渗碳保温时刻为5～10h，具体应根据对渗层厚度的要求来挑选。渗碳工艺以选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散布，便于直接淬火。   

    4.渗碳后的淬火工艺按钢种不同，渗碳后可别离选用：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（如高合金渗碳钢制作的大、中型模具）。 

    （二）淬硬钢塑料模的热处理   

    1.形状比较杂乱的模具，在粗加工以后即进行热处理，然后进行精加工，才能确保热处理时变形最小，关于精密模具，变形应小于0.05%。   

    2.塑料模型腔外表要求非常严格，因此在淬火加热过程中要确保型腔外表不氧化、不脱碳、不腐蚀、不过热等。应在维护气氛炉中或在严格脱氧后的盐浴炉中加热，若选用普通箱式电阻炉加热，应在模腔面上涂维护剂，一起要操控加热速度，冷却时应挑选比较缓和的冷却介质，操控冷却速度，以防止在淬火过程中产生变形、开裂而作废。一般以热浴淬火为佳，也可选用预冷淬火的方法。   

    3.淬火后应及时回火，回火温度要高于模具的工作温度，回火时刻应充分，长短视模具材料和断面尺度而定，但至少要在40～60min以上。    

    （三）预硬钢塑料模的热处理   

    1.预硬钢是以预硬态供货的，一般不需热处理，但有时需进行改锻，改锻后的模坯有必要进行热处理。  

    2.预硬钢的预先热处理一般选用球化退火，目的是消除锻造应力，取得均匀的球状珠光体安排，下降硬度，提高塑性，改善模坯的切削加工功能或冷挤压成形功能。   

    3.预硬钢的预硬处理工艺简单，多数选用调质处理，调质后取得回火索氏体安排。高温回火的温度范围很宽能够满意模具的各种工作硬度要求。由于这类钢淬透性杰出，淬火时可选用油冷、空冷或硝盐分级淬火。 

    （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根本工序。首要进行固溶处理，即把钢加热到高温，使各种合金元素溶入奥氏体中，完结奥氏体后淬火取得马氏体安排。第二步进行时效处理，利用时效强化到达最终要求的力学功能。  

    2.固溶处理加热一般在盐浴炉、箱式炉中进行，加热时刻别离可取：1min/mm、2～2.5min/mm，淬火选用油冷，淬透性好的钢种也可空冷。如果锻造模坯时能操控终锻温度，锻造后可直接进行固溶淬火。   

    3.时效处理在真空炉中进行，若在箱式炉中进行，为防模腔外表氧化，炉内须通入维护气氛，或者用氧化铝粉、石墨粉、铸铁屑，在装箱维护条件下进行时效。装箱维护加热要恰当延长保温时刻，否则难以到达时效效果。 

    塑料模的外表处理    

    为了提高塑料模外表耐磨性和耐蚀性，常对其进行恰当的外表处理。   

    1.塑料模镀铬是一种应用最多的外表处理方法，镀铬层在大气中具有强烈的钝化才能，能持久坚持金属光泽，在多种酸性介质中均不产生化学反应。镀层硬度达1000HV，因此具有优良的耐磨性。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，因此也非常适合塑料模的外表处理。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功能，用作塑料模时进行渗氮处理可大大提高耐磨