第四章 塑料模具用钢(1+2).pptVIP

第四章 塑料模具用钢 随着社会的发展、科技的进步，塑料制品种类越来越多，其应用范围涵盖了工业、农业、国防航空航天等各个部门。塑料制品是用模具生产的。 由于塑料本身的性能差别很大，且加工时使用的方法也有差异，因此对模具的性能要求也不一致，这些要求在设计模具时应当考虑到。 合理的模具材料应能满足各种具体的性能要求，并可以通过表面处理的方式进一步提高和改进某些性能。 精致的塑料制品 §4-1 塑料模具工作条件、失效形式及对模具材料的性能要求 一、塑料模具的工作条件 1、塑料分类和塑料模具分类 塑料分为热固性塑料和热塑性塑料。 热固性塑料可采用的加工方法有：压塑、挤塑和注塑等。 热塑性塑料可采用的加工方法有注塑、挤塑、吹塑和真空成型等。 塑料成型工艺比较多，最为常见的是热固性塑料压塑和热塑性塑料注塑和挤塑。下面我们就来分析一下这2类模具的特点。 2、工作条件 1）热固性塑料压塑模 一定温度 塑料融体的温度为160-250℃ 一定压力 160-200MPa Max 600MPa 摩擦 在压缩的过程中，固体物料与模具之间产生相对运动（特别是有添加剂的情况），从而产生摩擦。 腐蚀性 很多品种的塑料具有一定的腐蚀性。 2）热塑性塑料注射模 工作温度 塑料温度150-250℃，有添加剂温度可达到300℃左右。 压力和冲刷 融体以高速、高压射入模具型腔，所受到压力比压塑时要小得多，有添加剂的情况下，冲刷作用比较明显。 腐蚀 融溶的物料中有HCI、HF等腐蚀性气体。 二、塑料模具常见的失效形式 模具主要失效形式 磨损和腐蚀 塑性变形（局部） 断裂失效 1、磨损和腐蚀 1）磨损 热固性塑料在压缩过程中，由于开始时需要将塑料压缩（实），在此过程中固体物料产生相对运动，将造成模具表面的磨损，特别是有固体添加剂的塑料，这种磨损的趋势更加严重。 对于热塑性塑料而言，添加剂在熔融的塑料中会成为熔融物料中的“硬点”，在注塑的过程中会与模具的表面产生摩擦，从而造成模具表面拉毛等。 2）腐蚀 很多塑料中含有CI、F等元素，当加热到熔融态后就会分解出HCI、HF等有腐蚀性的气体，从而将模具的表面腐蚀，这样模具表面就会变得粗糙，在使用的过程中就会加剧模具的磨损。 2、局部塑性变形（主要是热固性塑料压塑模） 模具局部出现凹陷、麻点和棱边塌陷等、或分型面之间间隙增大，从而造成工件报废。 产生的原因 材料本身因素： 抗压强度不足（一般表现为淬硬层抗压强度） 回火不充分（使用温度超过回火温度、组织转变） 外部因素： 连续受热 温度呈周期性变化 周期性受压 超载 3、断裂 内因：1）材料韧性不足；2）在一定的温度下发生组织转变，造成内应力。 外因：尖角部位存在严重的应力集中。 三、对模具材料的要求 包括使用性能要求和工艺性能要求。 1、使用性能要求 足够的强度 以承受必要的工艺负荷、防止变形。 硬度与材料抛光性能有关，硬度越高，材料的抛光性能也越好。 良好的耐磨和硬度和耐腐蚀性能 使模具表面和尺寸经过长期的使用不改变，即保持模具的使用寿命。 足够的韧性 保证模具不发生开裂 较好的耐热性能和尺寸稳定性 良好的导热性能。 2、工艺性能 良好的锻造工艺性 导热性能好、塑性好、变形抗力低、锻造温度范围宽 良好的机械加工性能 由于塑料模具属于型腔模具，加工过程比较困难，所以要求材料具有良好的切削和磨削性能。在这类模具中常常加入S、Pb、Ca、Se等元素以改善材料的切削性能。 良好的焊接性能 当模具需要修复或者因为前期加工不当出现缺陷时，常常采用焊接的方法，因此要求材料应当具有良好的焊接性能。 良好的热处理工艺性 淬透性、脆硬行良好 变形小、开裂倾向小 工艺简单、工艺质量稳定 良好的抛光性能 工件的表面质量主要取决于模具型腔表面的粗糙度，因此塑料模具的表面大部分比较光滑，基本上要抛光为镜面。硬度高、晶粒细有利于抛光。 在冶炼的过程中要从方法上保障材料的纯洁性（比如电渣熔炼、真空熔炼等），因为非金属夹杂物、宏观和微观组织不均匀（针眼、空洞和斑痕etc.）都将使材料的抛光性能下降。 电加工性能 电火花加工后，金属表面会留下沟纹，使加工的粗糙度变 大。或者出现较深的硬化层，使抛光困难。 纹饰加工性能 各种花纹和图案（要求清晰、均匀）。要求材质纯净、组织均匀、无偏析，否则，腐蚀或者光蚀后效果不是太好。 §4-2 塑料模具用钢及选用 一、种类 由于塑料的品种很多，加工方法也有很多种，产品要求也有很大差异，因此对于塑料模具材料的要求也多种多样，但是没有一种材料能够完全满足所有的要求，也就是说材料只能满足某些方面的要求，鉴于上述原因，人们将塑料模具用材料按照一定的指标进行分类，一般可以把模具材料分成以下几种类型： 调质型塑料模具钢 渗碳钢 淬火钢 预硬型钢 时效型 耐腐蚀型 其他 塑料模