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                塑料模具零件的熱處理工藝

                發布者:kefu 發布日期:2017-01-09

                選用不同品種鋼材作塑料模具,其化學成分和↑力學性能各不相同,因此制造工藝路線不同;同樣,不同類型塑料模具鋼采用╱的熱處理工藝也是不同的。本節主要介紹塑料模具的制造工卐藝路線和熱處理工藝的特點。

                一、熱處理名詞解釋

                1、退火

                (1)概念:將鋼加熱↘到適當溫度,保持一定時間,然後緩慢冷卻(一般隨爐冷卻)的熱處理工藝。

                (2)目的:

                a、將低鋼的硬度,提高塑性(以利於切削加工);

                b、細化晶粒,均Ψ 勻鋼的組織及成分〓;

                c、消除鋼中的殘余內應力,防止變◥形開裂

                (3)分類:完全退火;球化退火;去應力退♀火

                2、正火

                (1)概念:將鋼加】熱到Ac3或ACcm以上30~500C,保溫適當的∏時間,在空氣中冷卻的工藝方法⊙。

                (2)目的:與退火的目的基本相同,但正火冷卻速度比退火稍快,故正火後擁有的珠光㊣ 體組織比較細,強度、硬度比退火鋼高。

                正火比退火周期短ㄨ,成本低操作方便,故在可能㊣ 條件下優先采用正火,但復雜零╲件宜采用退火。

                3、淬火

                (1)概念:將鋼加熱到Ac3或Ac1以上某一溫度,保溫一定時間,然後以適當速度冷卻〓,獲得馬氏體或貝氏體組織的熱處理工藝。

                (2)目的:為了獲↓得馬氏體,提高鋼的強度和硬度。

                4、回火

                (1)概念:將淬火後的鋼,再加熱到Ac1點以下的某一溫卐度,保溫一定時間,然後冷卻到室溫的熱處理工藝。

                (2)目的:

                a、消除內應力;

                b、獲得所需的力◇學性能(提高鋼的韌性,適當調整鋼的強度和硬⌒ 度);

                c、穩定組織▓和尺寸

                二、河北塑料模具的制造工藝路■線

                1.低碳鋼及低碳合金鋼制模具

                例如,20,20Cr,20CrMnTi等鋼的工ζ 藝路線為:下料→鍛造模坯→退火→機械粗加∞工→冷擠Ψ 壓成形→再結晶退火→機械精≡加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配。

                2.高合金滲碳鋼制模▅具

                例如12CrNi3A,12CrNi4A鋼的工藝路線為:下料→鍛造模坯→正火⊙並高溫回火→機→械粗加工→高溫回火→精加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配。

                3.調質鋼制模具

                例如,45,40Cr等鋼的工藝路線為:下料→鍛造模坯→退火→機械粗加工→調質→機械精加工→修整、拋光→裝配。

                4.碳素工▂具鋼及合金工具鋼制模具

                例如T7A~T10A,CrWMn,9SiCr等鋼的工藝路線為:下料→鍛成模坯→球化退火→機械粗加工→去應力退】火→機械半精加工→機械精加工→淬火、回火→研磨拋光→裝配。

                5.預硬鋼制模具

                例如5NiSiCa,3Cr2Mo(P20)等鋼。對於直接使○用棒料加工的,因供貨狀態已進行了預硬化處理,可直接加工成形後拋光、裝配。對於︽要改鍛成坯料後再加工成形的,其工藝路線為:下料→改鍛→球化退火→刨〖或銑六面→預硬處理(34~42HRC)→機械粗加工→去應力退火→機械精加工→拋光→裝配。

                三、河¤北塑料模具的熱處理特點

                (一)滲碳鋼塑料模的熱處理特點

                1.對於有高硬度、高耐磨性和高韌性要求◣的塑料模具,要選用滲碳鋼來制造,並把滲碳、淬火和低溫回火☆作為*終熱處理。

                2.對滲碳層的要求,一般滲碳層的厚度為0.8~1.5mm,當壓制含硬質填料的塑料時模具滲碳層厚度要①求為1.3~1.5mm,壓制軟性塑料時滲碳層厚度為0.8~1.2mm。滲碳層的含碳量為0.7%~1.0%為佳。若采用碳、氮共滲,則耐磨性、耐腐蝕性、抗氧化、防粘№性就更好。       

                3.滲碳溫度一般在900~920℃,復雜型腔的♂小型模具可取840~860℃中溫碳氮共滲。滲碳保溫時間為5~10h,具體應根據對滲層厚度的要求來選※擇。滲碳工藝以』采用分級滲碳工藝為宜,即高溫階段(900~920℃)以快速將碳滲入零件表層為主;中溫階段(820~840℃)以增加滲碳層厚度為↑主,這樣在滲碳層內建立均勻合理的碳濃度▓梯度分布,便於直接淬火。

                4.滲碳後的淬火工藝按鋼種不同,滲碳後可分」別采用:重新加熱淬火▽;分級滲碳後直接淬火(如合金滲碳鋼);中溫碳氮共滲◤後直接淬火(如用工業純鐵或低碳鋼冷擠壓ㄨ成形的小型精密模㊣具);滲碳後空冷淬火(如高合金滲碳鋼制造的大、中型模具)。

                (二)淬硬鋼□塑料模的熱處理

                1.形狀比較復◥雜的模具,在粗加工以後即進行熱處〗理,然後進行精加工,才能保證熱處理時變①形*小,對於精密模具,變形↑應小於0.05%。

                2.塑料模型腔表面要求十分嚴格,因此在淬火加熱過程中要確保型腔表面不氧◣化、不脫碳、不侵蝕、不過熱等。應在保護氣氛爐中或在嚴格脫氧後的鹽浴爐中加熱,若采用普通箱式電阻爐加熱,應在模腔面上塗保◥護劑,同時要控制加熱速度,冷卻時應選擇比較緩和的冷卻介質,控制冷卻速度,以避免在淬火過程中產生變形、開裂而』報廢。一般以熱浴淬火為佳,也可采用預冷淬火的方式。

                3.淬火後應及時回火,回火⌒ 溫度要高於模具的工作溫度,回火時間應充分,長短視模具材料∑和斷面尺寸而定,但至少要在40~60min以上。

                (三)預硬鋼塑料模的熱處理

                1.預硬▽鋼是以預硬態供貨的,一般不需熱處理,但有時需進行改鍛,改鍛後的模坯**進●行熱處理。

                2.預硬鋼的預先熱處理通常采用球化退火,目的●是消除鍛造應力,獲得均勻的球狀珠光體組織,降低硬度,提高塑性,改善模坯的切削加工性能或冷擠壓成形性能。

                3.預硬鋼的預硬處理工△藝簡單,多數采用調質處理,調質後獲得回火索氏體組織。高溫回火的溫度範圍很寬能夠滿足模具的各▂種工作硬度要求。由於這類鋼淬透性良好,淬火時可采用☉油冷、空冷或硝鹽分級淬火。

                表3-27為部∩分預硬鋼的預硬處理工藝,供參考。

                表1 部分預硬鋼的預硬處理工藝

                鋼    號

                加熱溫度/℃

                冷卻方式

                回火溫度/℃

                預硬硬度HRC

                3Cr2Mo

                830~840

                油冷或160~180℃硝鹽分級

                580~650

                28~36

                5NiSCa

                880~930

                油冷

                550~680

                30~45

                8Cr2MnWMoVS

                860~900

                油或空冷

                550~620

                42~48

                P4410

                830~860

                油冷或硝鹽分級

                550~650

                35~41

                SM1

                830~850

                油冷

                620~660

                36~42

                (四)時效硬化鋼塑料模的熱處理

                1.時效硬化鋼的熱處理工藝分兩步基本工序。首先進行固溶處理↘◥,即把鋼加熱到高溫,使各種合金▓元素溶入奧氏體中,完成奧氏體後淬火獲█得馬氏體組織。**步進行時效處理,利用時效強化◣達到**要求的力學性能。

                2.固溶處理加熱一般在鹽浴爐、箱式爐中︻進行,加熱時間分◢別可取:1min/mm、2~2.5min/mm,淬火采用油冷,淬透性好的鋼種也可空冷。如果鍛造∮模坯時能準確控制終鍛溫度,鍛造後可直接進行固溶淬火。

                3.時效處理**在真空爐ζ中進行,若在箱式爐中進行,為防模腔表面氧化,爐內須通入保護氣●氛,或者♂用氧化鋁粉、石墨粉、鑄鐵屑,在裝箱保ζ 護條件下進行時效。裝箱保護加熱要適當延長保溫時間,否則難以達到時效╳效果。部分時效硬化型塑料模具鋼的熱處理規範可參照ξ表2。

                表2 部分時效硬化鋼的熱處理規範

                鋼     號

                固溶處理工藝

                時效處理♀工藝

                時效硬度HRC

                06Ni6CrMoVTiAl

                800~850℃油冷

                510~530℃×(6~8)h

                43~48

                PMS

                800~850℃空冷

                510~530℃×(3~5)h

                41~43

                25CrNi3MoAl

                880℃水淬或空〓冷

                520~540℃×(6~8)h

                39~42

                SM2

                900℃×2h油冷+700℃×2h

                510℃×10h

                39~40

                PCR

                1050℃固溶空冷

                460~480℃×4h

                42~44



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