塑料模具钢的合理选择与性能.docVIP

精品论文 参考文献 塑料模具钢的合理选择与性能 张洪辉（长沙航天学校，湖南长沙410205） 随着塑料制品在工业及日常生活中的应用越来越广泛，塑料模具工业对模具钢的需求也越来越大。在塑料成型加工中，模具的质量对产品质量的保证作用是不言而喻的。塑料模具目前已向精密化、大型化和多腔化的方向发展，对塑料模具钢的性能的要求越来越高，塑模钢的性能应根据塑料种类、制品用途、生产批量、尺寸精度和表面质量的要求而定。 1、影响塑料磨具钢选择的因素 塑料模具的零部件分为两大类：一类为结构件，包括浇注系统、导向件、顶模板、顶出机构、支承件等；另一类为成件：包括型腔、型芯、嵌镶件等。其中第一类零件可按机械零件的要求进行强度和结构设计，材料一般选用中低碳素结构钢、合金钢和碳工钢。而成型件由于结构复杂，要求工件的尺寸精度高，表面粗糙度值低，接缝密合性好，对模具材料的力学性能、耐磨性及加工工艺都提出了专业要求。 1.1 模具的主要失效形式 由于模具的工作温度较高，压力较大，有的塑料材料易于与模具表面发生磨损和腐蚀作用，有时还会受到脱模带来的冲击和碰撞。其主要失效形式有以下三种。 1.1.1 表面磨损 由于塑料中增强树脂填料，对模具型腔表面产生冲刷、磨损和腐蚀作用，从而影响到模具型腔表面粗糙度值升高，尺寸超差。 1.1.2 变形 模具局部产生塑性变形，导致表面发生凹陷、皱纹、麻点和棱角堆塌等损坏。 1.1.3 断裂 由模具局部应力集中导致的断裂现象。 1.2 模具的制造和使用要求 塑料模具对材料在强度和韧度上的要求低于冷作模和热作模，根据其失效形式和工作要求，其基本性能要求归纳为: 1.2.1 足够的耐磨性 由于表面磨损是模具的主要失效形式之一，因此模具应当有足够的硬度，以保证模具的耐磨性，保证模具的寿命。通常需要选择合适的材料和恰当的热处理方法来满足硬度的要求。但当硬度达到一定值时，硬度对耐磨性的提高作用就不明显。 1.2.2 减少热处理变形影响 由于注塑零件形状往往比较复杂，塑料模具在淬硬后很难加工，有时甚至无法加工。为了提高硬度，必须进行热处理。要采取适当的措施来减低热处理变形的影响，对于必须在热处理后进行加工的模具，应选用热处理变形小的材料。 1.2.3 优良的切削加工性能 塑料模具的制造中切削加工成本常占大部分，为了延长切削刀具的使用寿命，保证加工表面质量，要求模具材料具有良好的切削加工性，对于预硬性材料，要求淬火后也有好的加工性。 1.2.4 良好的抛光性能和刻蚀性 为获得高品质的塑料制品，模具内型腔的表面必须进行抛光以减小表面粗糙度值，为了保证模具具有良好的电加工性和镜面抛光性，花纹图案刻蚀性，模具钢应当是材料的纯洁度高，组织细微、均匀、致密，无纤维方向性。 1.2.5 良好的耐腐蚀性能 注塑PVC 或加有阻燃剂等添加剂的塑料制品时，会分解出具有腐蚀性的气体，对模具的表面有一定的化学腐蚀作用，制作这类模具时，应选用具有一定抗腐蚀能力的钢材。 2、常用模具钢的类别及特性 2.1 渗碳钢 渗碳钢由于退火后的硬度低、塑性好，可以采用冷挤压法成型，从而提高工效，减低成本。挤压复杂型腔时，退火后的硬度小于100HBS；挤浅型腔时，小于160HBS，挤压成型后，经渗碳、淬火和回火处理，表面硬度为53～62 HRC。达到表面耐磨性高，心部韧性好的要求。08Cr4NiMoV(LJ)是国内开发的冷挤压成型专用钢，具有成型性能优良、渗碳层深、热处理变形小、耐磨性好等优点。其淬火处理的最佳温度是850℃，回火温度可视模具工作条件选择。 2.2 调质型模具钢 工艺要求是在完成模具机械加工后，再进行调质处理，使模具达到较好的综合机械性能。一类是45、55 等优质碳素钢，适宜于形状简单或精度要求不高、使用寿命不长的模具。可以选用SM45、SM55 等塑料模具专用钢(YB／T094—1997、YB／T107—1997、YB／T129—1997)，此钢材的纯净度好，力学性能稳定。另一类是合金钢，可以在调质后进行碳氮共渗，进一步提高耐磨性和抗蚀性。其中：40 CrMo 有良好的低温冲击韧度和低的缺口敏感性，适于制作中型模具。42CrMo属于高强度钢，且有较高的疲劳极限，低温冲击韧性好，适于制造要求一定强度和韧性的大、中型塑料模具。38