塑料模具的选材及热处理.ppt

该钢的切削加工性能优良，并可通过钢中加硫 （ ω S 为 0.04%~0.15% ）进一步改善。当其硬度为 28~35HRC 时，切削性能优于退火中碳钢；硬度为 38~45HRC 时，切削性能与正火中碳钢相近。 该钢具有优异的镜面抛光性能，故称为镜面塑 料模具钢。 该钢含有 ω AI 为 0.80%~1.20% 的 Al 和 ω Mo 为 0.2%~5% 的 Mo ，故渗氮性能良好。渗氮可在时效 温度下与时效处理同时进行，以提高模具表面的硬 度、耐磨性和抗咬合性。 三、 塑料模具的选材及热处理 一、对塑料模具材料的性能要求 塑料模具主要以磨损、腐蚀、变形和断裂的 形式失效。塑料模具的选材及热处理应根据 模具 的尺寸、形状、工作条件和失效特点所提出的性 能要求，包括对材料的使用性能和工艺 性能两方 面的要求。 （一）对材料使用性能的要求 1 ．较高的硬度、耐磨性和耐蚀性 对模具材料这 些方面的性能要求主要取决于被加工料的性质和塑 料制品所要求的表面质量。 当被加工塑料中含有硬质填料时，对材料的硬 度、耐磨性要求高；当塑料成型过程中有腐蚀性物 质析出时，要求材料的耐蚀性好。一般来说，热固 性塑料中多含固体填料，且其交联反应时，往往有 化学气体等物质放出，这要求材料同时具有较高的 耐磨、耐蚀性能。 当塑料制品需有很高的表面质量时，模具表 面的轻小损伤就足以导致失效，需要对模具重新 抛光才能继续使用，这就对模具材料的耐磨，耐 蚀性能提出更高的要求。 2. 较高的强度、韧性和疲劳强度 对模具材料的这 些性能要求主要取决于模具的工作压力、工作频 率、冲击负荷和模具本身的尺寸和复杂程度。 如 热 固 性 塑 料 注 射 模 的 工 作 压 力 大 （ 100~170MPa ），要求材料的强度高；移动式压 缩模或压注模经常受到冲击、碰撞，要求材料有 较高的韧性；尺寸较大、形状复杂的模具应力状 态复杂且应力集中较大，要求材料强度和塑性的 良好配合；注射模的工作频率较高，要求材料有 较高的疲劳强度。 （二）对材料工艺性能的要求 塑料模具大多要求精度高、表面质量高，从而 导致它的加工制造难度和费用较大，因而对材料工 艺性能的要求非常突出。 1 ．良好的切削加工性和表面抛光性 当塑料制品 形状复杂，且要求表面质量很高或者表面有精细的 花纹、图案时，要求模具材料便于切削、宜于抛光， 且有良好的光刻蚀性。尤其是不少塑料模具需要预 硬处理，即预先热处理达到 35~45HRC 的硬度要求， 经机械加工后不再进热处理，以保证尺寸精度和表 面粗糙度要求。这就要求材料在较高硬度的状态下 仍具有良好的切削加工性。 3 ．一定的热强度和热疲劳强度 当模具的工作 温度较高时，模具型腔局部表面在压力和温度 的共同作用下可能产生回火软化并且产生塑性 变形，或者由于表面回火转变产生拉应力，加 之交变热负荷的作用产生热疲劳裂纹。这时， 要求材料的导热性好，有一定的热强度和热疲 劳抗力。 材料的抛光性和光刻蚀性要求材料的冶金 质量高，非金属夹杂物少，组织均匀细致，硬 度较高而且均匀。 2 ．良好的热处理工艺性和表面处理工艺性 塑 料模具的高精度，要求材料热处理工艺简单， 变形较小。要求耐磨、耐蚀的模具，要求材料 能采用表面处理工艺改善表面的相应性能，并 且不会对整体性能带来不利影响。 3 ．其它加工工艺性 对采用冷挤压加工型腔的模 具，要求材料退火后塑性好，变形抗力小；对大型 复杂模具，要求材料具有良好的焊补工艺性，以便 局部损伤能够方便地修复等。 塑料成型模具的加工制造费用较高，一般占总 成本的 75% 左右，而材料费用和热处理费用各占 10% 左右。因而，比较重要的塑料模具，在保证使 用性能的前提下，应优先选用工艺性能好的材料， 而材料的价格因素居次要地位。 二、塑料模用钢 一般塑料模的热负荷不大，对材料热强性和 热疲劳抗力的要求不高，因而通常使用的渗碳钢、 调质钢、碳素工具钢，合金工具钢、不锈钢等都 可以用来制造塑料模。具体钢种的选用主要根据 模具对硬度、耐磨性、强韧性、耐蚀性的要求而 定。对于工作温度较高的塑料模，可以选用强韧 性较高的热作模具钢；对于要求高抗压强度和高 耐磨性的塑料模，可以选用中 铬、高铬冷作模具 钢。 塑料模对材料加工工艺性的要求较高，可 根据模具型腔的成形工艺方法分为切削成形塑 料模用钢和冷挤压成形塑料模用钢。为了满足塑 料模型腔对尺寸精度和表面质量的更高要， 新 近又研制了一系列新型塑料模用钢。 （一）切削加工成形塑料模用钢 大多数塑料成型模具都是采用切削加工成形 的，它们可选用的钢种比较广泛，常用的钢 种、 钢号、工艺性能，使用性能及其应用特点如表 3-10 所列。 除了表中所列的钢号以外，对于无填充剂和增 强剂的通用软质塑料制品所用的模具，往往