试论塑料模具制造中的热处理工艺

塑料模具制造中的热处理工艺

·320·

价值工程

试论塑料模具制造中的热处理工艺

DiscussiononTechnologyforHeatingProcessinginPlasticMouldMaking

何文德HeWende；张丽ZhangLi

（四川化工职业技术学院，泸州646005）

Luzhou646005，China）（SichuanChemicalIndustryCollegeofVocationalandTechnical，

摘要：近些年来，由于塑料制品的不断发展，对于塑料模具的要求也在不断的提高，对于其用钢方面也提出了不少的要求，选用不同的钢材

来制造塑料模具所表现出来的质量和性能也是大不相同的。因此，对于塑料模具钢的制造工艺，特别是热处理工艺也是大不相同的。本文主要介

绍塑料模具的制造工艺路线和热处理工艺的特点。

Abstract:Inrecentyears,duetothecontinuousdevelopmentofplasticproducts,therequirementsonplasticmoldaswellassteelaspectarealsoconstantlyimproved,thequalityandperformancearedifferentwithdifferentselectionofsteelmaterialtomakeplasticmodel.Therefore,plasticmoldsteelmanufacturingprocesses,inparticulartheheattreatmentprocessesaredifferent.Inthispaper,plasticmoldmanufacturingprocessrouteandheattreatmentcharacteristicsareintroduced.

关键词：塑料模具；制造；钢；热处理工艺

Keywords:plasticmold;manufacturing;steel;heattreatment

中图分类号：TQ32

文献标识码：A

文章编号：1006-4311（2010）33-0320-02

0引言

如今，塑料制品在生活的普及率在不断的增高，对于塑料模具的要求也在不断的提高，塑料制品中的大部分都需要塑料模具来制造。

为了适应塑料制品的不断发展，塑料模具的需要量也在逐年的增加，特别是对塑料模具钢的性能和处理工艺提出了更高的要求。

1塑料模具的制造工艺路线

①低碳钢及低碳合金钢制模具。例如20，20Cr，20CrMnTi等钢的工艺路线为：下料-锻造模坯-退火-机械粗加工-冷挤压成形-再结晶退火-机械精加工-渗碳-淬火、回火-研磨抛光-装配。②高合

例如12CrNi3A，12CrNi4A钢的工艺路线为：下料-金渗碳钢制模具。

锻造模坯-正火并高温回火-机械粗加工-高温回火-精加工-渗碳-淬火、回火-研磨抛光-装配。③调质钢制模具。例如45，40Cr等钢的工艺路线为：下料-锻造模坯-退火-机械粗加工-调质-机械精加工-修整、抛光-装配。④碳素工具钢及合金工具钢制模具。例如T7A～T10A，CrWMn，9SiCr等钢的工艺路线为：下料-锻成模坯-球化退火-机械粗加工-去应力退火-机械半精加工-机械精加工--淬火、回火-研磨抛光-装配。⑤预硬钢制模具。例如5NiSiCa，3Cr：Mo（P20）等钢。对于要改锻成坯料后再加工成形的，其工艺路线为：下料-改锻-球化退火-刨或铣六面-预硬处理（34～42HRC）-机械粗加工-去应力退火-机械精加工-抛光-装配。

2塑料模具制造中的热处理特点

2.1渗碳钢塑料模具的热处理特点①渗碳钢塑料模具特点。对于有高硬度、高耐磨性和高韧性要求的塑料模具，要选用渗碳钢来制造，并把渗碳，淬火和低温回火作为最终热处理。渗碳钢退火后硬度低（100~105HBS），塑性好，既有优异的冷挤压成形性能。这类钢在冷挤压成形后进行渗碳、淬火、低温回火，具有生产效率高、制造周期短、模具精度高等优点。②渗碳钢塑料模具对渗碳层的要求。一般渗碳层的厚度为0.8～1.5mm，当压制含硬质填料的塑料时模具渗碳层厚度要求为1.3～1.5mm，压制软性塑料时渗碳层厚度为0.8～1.2mm。渗碳层的含碳量为0.7％～1.0％为佳。若采用碳，氮共渗，则耐磨性、耐腐蚀性．抗氧化、防粘性就更好。③渗碳钢塑料模具的热处理工艺。渗碳温度一般在900～920℃，复杂型腔的小型模具可取840～860℃中温碳氮共渗。渗碳保温时间为5～10h，具体应根据对渗层厚度的要求来选择。渗碳工艺以采用分级渗碳工艺为宜，即高温阶段（900~920℃）以快速将碳渗入零件表层为主；中温阶段（820～840℃）以增加渗碳层厚度为主，这样在渗碳层内建立均匀合理的碳浓度梯度分布，便于直接淬火。渗碳后的淬火工艺按钢种不同，渗碳后可分别采用：重新加热淬火，分级渗碳后直接淬火（如合金渗碳

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作者简介：何文德（1981-），四川巴中人，目前工作于四川省泸州市四川化工

职业技术学院，担任模具设计与制造专业的专业老师。

钢）；中温碳氮共渗后直接淬火（如用工业纯铁或低碳钢冷挤压成形

的小型精密模具）；渗碳后空冷淬火（如高合金渗碳钢制造的大、中型模具）。

2.2预硬钢塑料模的热处理①预硬钢塑料模的特点。预硬钢是指将热加工的模块，预先热处理（通常是调质处理），以获得所要求性能，再进行刻模加工，待模具成形后，不再进行最终热处理就可以直接使用。有些预硬钢可以在模具加工成形后进行渗氮处理，在不降低基体使用硬度的前提下使模具的表面硬度和耐磨性显著提高。预硬钢避免了由于热处理而引起的模县变形和裂纹问题，最适宜制作形状复杂的大、中型精密塑料模具。②预硬钢塑料模的热处

首先进行预热处理，预硬钢的预先热处理通常采用等温退火，目理。

的是消除锻造应力；改善组织，提高力学性能；调整硬度，改善模坯的切削加工性能或冷挤压成形性能。其次进行预硬化，预硬钢的预硬处理工艺简单，多数采用调质处理，调质后获得回火索氏体组织。由于合金元素的加入，提高了钢的临界点和钢的淬透性，降低了过

所以该类钢淬火时可采用油冷、空冷或热敏感性，提高了耐回火性。

硝盐分级淬火。高温回火的温度范围较宽，能够满足模具的各种工作硬度要求。

3淬硬钢塑料模的热处理①形状比较复杂的模具，在粗加工以后即进行热处理，然后进行精加工，才能保证热处理时变形最小，对于精密模具，变形应小于0.05％。②塑料模型腔表面要求十分严格，因此在淬火加热过程中要确保犁腔表面不氧化、不脱碳、不侵蚀、不过热等。应在保护气氛炉中或在严格脱氧后的盐浴炉中加热，若采用普通箱式电阻炉加热，应在模腔面上涂保护剂，同时要控制加热速度，冷却时应选择比较缓和的冷却介质，控制冷却速度，以避免在淬火过程中产生变形、开裂而报废。一般以热浴淬火为佳，也可采用预冷淬火的方式。③淬火后应及时回火，回火温度要高于模具的工作温度，回火时间应充分，长短视模具材料和断面尺寸而定，但至少要在40～60min以上。

4时效硬化钢塑料模具的热处理

①时效硬化钢塑料模具的特点。时效硬化钢一般含碳量较低，模具坯料先经高温淬火（固溶处理）后，钢处于软化状态（一般为28~35HRC），在低硬度下切削加工，成形后进行时效处理，可获得很高的综合力学性能。时效强化过程引起的尺寸、形状变化极小，有效地保证了模具最终尺寸和形状精度。该类钢往往采用真空冶炼或电渣重熔，钢的纯净度高，所以镜面抛光性能和光蚀性能良好。时效硬化钢还可以通过镀铬、渗氮、离子束增强沉积等表面处理方法来提高耐磨性和耐蚀性，适宜制作形状复杂、精度高、超镜面、大型塑料模具。②时效硬化钢塑料模具的热处理。时效硬化钢的热处理工艺

首先进行固溶处理，即把钢加热到高温，使各种合分两步基本工序。

金元素溶入奥氏体中。完成奥氏体后淬火获得马氏体组织。第二步进行时效处理，利用时效强化达到最后要求的力学性能。固溶处理

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