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關于塑料模具表面強化技術的研究
惠州工程技術學校 唐春龍 2014/4/1 10:23:12
【摘要】材料技術水平的不斷提高使塑料制品在工業(yè)制造和日常生活得到了廣泛的應用，越來越多的工業(yè)產品和日常用品都涉及到塑料制品，這也對塑料制品的性能提出了更高的要求。論文詳細介紹了塑料模具的相關信息，包括其使用性能、失效形式、表面處理技術等。分析探討了如何正確運用表面強化技術、提高塑料模具使用壽命，表明了我國塑料模具表面強化技術的發(fā)展方向，旨在進一步推動塑料模具的發(fā)展及應用。
【關鍵字】塑料模具；表面強化；技術研究
我國的塑料模具技術水平在工業(yè)化進程中取得了巨大的進步，但與發(fā)達國家的塑料模具技術水平相比，仍存在著很大的差距，我國塑料模具技術水平有著很大的提升和發(fā)展空間。如何提高塑料模具使用性能及使用壽命，是當前塑料模具研究的一大課題。對塑料模具表面進行強化處理可以提高塑料模具表面硬度、耐磨性及耐蝕性，進而有效提高其使用性能及使用壽命。
1 塑料模具概述
塑料模具，即在塑料加工工業(yè)中與成型機配套使用，使生產出的塑料制品構型完整、尺寸精確的工具。例如，組合式塑料模具可以用于壓塑、擠塑、吹塑、注射、低發(fā)泡成型等多種制作方式，組合式塑料模具一般由凹模和凸模組成。其中，凹模具有可變型腔，由凹模組合基板、凹模組件、凹模組合卡板組成；凸模具有可變型芯，由凸模組合基板、凸模組合卡板、凸模組件、側截組合板、型腔截斷組件組成。我們可以通過凹模、凸模、輔助成型系統(tǒng)的組合變化來加工不同形狀、不同尺寸的塑料制品。
由于塑料品種繁多，加工方法多樣，塑料成型機及塑料制品結構有繁有簡，所以相應的，為滿足塑料制品的生產要求，塑料模具的種類和結構形式種類也是多種多樣的。由于不同塑料制品的成型方法不同，對應不同工藝要求，塑料模具可以分為擠出成型模具、注射成型模具、高發(fā)泡聚苯乙烯成型模具、吸塑成型模具等。
2 塑料模具性能要求及其失效形式
2.1 塑料模具性能要求
塑料模具與成型機配套使用時，溫度一般在150℃至200℃，這表明了塑料模具的使用過程中不但受到壓力作用，同時也受到溫度作用，依據(jù)塑料模具的使用環(huán)境及加工方法我們可以歸納出塑料模具的基本性能要求：（1）良好的型腔表面光滑度。高品質的塑料制品對型腔表面的粗糙值有很高的要求，塑料模具的型腔表面應進行拋光處理，減小表面粗糙度，一般來說，表面粗糙度應低于0.4um,以保證塑料塑料成品外觀良好且便于脫模。（2）足夠的表面硬度及耐磨抗蝕性。模具在工作過程中會受到較大的壓力和摩擦力，為保持模具形狀精度及尺寸精度，塑料模具成型面硬度必須保持在50～60HRC以下，塑料模具表面具有足夠的硬度，從而確保模具的剛度和耐磨抗蝕性符合技術要求。（3）優(yōu)良的切削加工性。塑料模具有時要根據(jù)實際情況進行相應的切削加工和鉗工修配，所以塑料模具用鋼應具有適宜的硬度，以確保切削加工的順利進行。（4）良好的熱穩(wěn)定性。由于塑料模具結構的復雜性，很難對成型模具進行二次加工，所以塑料模具制作過程中應選用熱穩(wěn)定性較強的材料作為原料。保證塑料模具具有較小的變形率以及較小的尺寸變化率，保證塑料模具的尺寸精度及表面粗糙度。
2.2 模具的失效形式
塑料模具的失效形式主要有：成型面磨損及腐蝕、塑性變形、斷裂。
成型面磨損是指物料對模具成型面的摩擦作用使成型面產生拉毛現(xiàn)象，其根本原因是模具與物料間的磨擦作用。成型面的磨損程度與塑料制品生產過程中的壓力、溫度、物料變形、潤滑等多種因素有關。成型面的腐蝕則是指塑料制品生產過程中產生的腐蝕性氣體對模具型腔面產生腐蝕作用。此外，模具如果同時發(fā)生磨損與腐蝕現(xiàn)象，兩種現(xiàn)象交叉作用，也會加速模具的失效。
模具在持續(xù)受壓、受熱作用下，容易產生局部塑形變形而導致模具失效，這種失效形式稱為塑形變形失效。發(fā)生變形失效的根本原因是模具型腔表面硬化層厚度過低，模具變形抗力不足或模具熱處理時組織結構發(fā)生變化。
塑料模具結構過于復雜，在成型過程中存在的較薄的部位或者塑料模具回火處理不足，在塑料制品生產時受壓力及溫度的作用容易產生斷裂，稱為斷裂失效。斷裂失效是失效形式中危害最大的一種失效形式。
3 塑料模具表面處理技術
塑料模具的表面處理按照其工藝特點可以分為表面熱處理、電鍍及化學鍍、氣相沉積等。
3.1 塑料模具表面熱處理
塑料模具表面熱處理包括表面淬火和化學熱處理兩類。表面淬火是通過對模具表面進行淬火等熱處理，目的是通過模具表面的溫度發(fā)生較大變化，改變其組織性能。熱處理過程中，模具表面忽冷忽熱，使表層發(fā)生硬化，內部保持其韌性，使得模具變形小且性能增強�；瘜W熱處理一般包括滲碳、滲氮、滲硫、滲硼等，化學熱處理能有效提高模具表面的耐（未完，下一頁）
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