塑料模具的表面強(qiáng)化技術(shù)研究

耿吉

（江蘇省昆山市第一中等專業(yè)學(xué)校，江蘇 昆山 215300）

塑料模具的表面強(qiáng)化技術(shù)研究

Research of plastic mold surface strengthening technology

耿吉

（江蘇省昆山市第一中等專業(yè)學(xué)校，江蘇 昆山 215300）

現(xiàn)代科技水平的發(fā)展讓塑料制品得以走進(jìn)千家萬戶，塑料制品儼然已經(jīng)成為人們生產(chǎn)生活中不可缺少的一部分。龐大的需求量對生產(chǎn)塑料的廠家來說既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)。一方面，大量的生產(chǎn)帶來的是巨大的經(jīng)濟(jì)回報；另一方面，如何提高塑料制品的性能也是廠家不得不花精力和時間鉆研的問題。本文通過對塑料制品的大致介紹來分析與探討有效提高塑料模具性能的方法，以提高塑料模具的使用壽命，滿足人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活的需求，更為了塑料模具的進(jìn)一步發(fā)展與推廣。

塑料模具；表面強(qiáng)化技術(shù)；應(yīng)用

21世紀(jì)的今天，塑料可謂是最常見的一種物品了。它帶給了人們無論是生產(chǎn)還是生活的巨大方便與一次又一次的生產(chǎn)奇跡。我國塑料模具技術(shù)的發(fā)展算是“后期趕上型”，所以，雖然取得了眾多的成就，但其水平與發(fā)達(dá)國家相比，還是有很多不足之處的，但這也恰恰表明了我國塑料模具技術(shù)水平還是有很大的提升與發(fā)展空間的，從這一方面來說，這實(shí)在是一個福音。該怎樣提高塑料模具的性能及使用壽命，將塑料模具的發(fā)展推向一個新的高度，越來越成為人們關(guān)注的問題。在探索中，我們發(fā)現(xiàn)對塑料模具進(jìn)行表面強(qiáng)化處理，能有效改善當(dāng)前塑料制品的諸多不足之處，使塑料制品發(fā)展更上一層樓。

1 塑料模具的概述、分類及其工作條件

在塑料加工工業(yè)中與成型機(jī)配套使用，生產(chǎn)出構(gòu)型完整、尺寸精確的塑料制品的工具統(tǒng)稱為塑料模具。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，塑料模具不斷推陳出新，擁有了豐富多樣的品種與不斷改善的結(jié)構(gòu)，模具生產(chǎn)技術(shù)也是日新月異，塑料模具的功能也是日漸強(qiáng)大，不斷帶給人們驚喜。

塑料模具的分類方法多種多樣，按照成型方法與工藝的不同，可將塑料模具分為擠出成型模具、注射成型模具、吸塑成型模具等。在塑料模具的工作條件方面，根據(jù)塑料品種特性的不同，可將其分為熱固性塑料壓模和熱塑性注射模。兩者的區(qū)別主要在于，熱固性塑料壓模受熱溫度為200~250 ℃，且其受力大、易磨損；而熱塑性注射模恰恰相反，它需要受熱、受壓、受磨損才能制作出精美的制品。

2 塑料模具的失效及其性能要求

2.1 塑料模具的失效形式

塑料模具的失效形式是多鐘多樣的，其中最常見的有斷裂、塑性變形和成型面磨損及腐蝕，現(xiàn)對這幾種失效形式做個大概的說明。斷裂是三者之中危害最大的一種失效形式，它是指在生產(chǎn)塑料制品時，由于高溫及壓力而使塑料制品發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。歸根結(jié)底，這也是因?yàn)樗芰夏＞呱a(chǎn)技術(shù)復(fù)雜、變化多端或者對塑料模具的工作條件把握不準(zhǔn)所造成的[1]。

模具在持續(xù)受壓、受熱作用下“不堪重負(fù)”而產(chǎn)生局部塑形變形，從而致使模具失效的失效形式稱為塑形變形失效。究其原因，主要有兩方面：一是塑料模具所采用的材料強(qiáng)度不足，韌性不夠，對變形的抵抗力低；二是模具型腔表面的硬化層過薄，無法受住高溫的壓力，導(dǎo)致組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而使模具失效。

成面型磨損是模具與物料間產(chǎn)生摩擦而導(dǎo)致的拉毛現(xiàn)象，是最常見的模具失效形式。成面型磨損的程度的高低是與多種因素有關(guān)的，比如生產(chǎn)過程中塑料制品所受的壓力、溫度等。而成面型腐蝕是指在生產(chǎn)過程中，某些生產(chǎn)原料在多種壓力下而釋放出腐蝕性氣體而對模具產(chǎn)生腐蝕性危害。

2.2 塑料模具的性能要求

在塑料模具的工作條件與一般加工工藝不同，溫度一般控制在 150～ 200 ℃，這表明了塑料模具的使用過程中溫度的作用是至關(guān)重要的，根據(jù)塑料模具的特性，我們可以大致歸納出塑料模具的幾個性能要求：

（1）擁有良好的表面光滑度。塑料制品的型腔表面粗糙值有高有低，越高品質(zhì)的塑料制品，對表面粗糙值要求越高。要使塑料成品擁有精美的外觀且便于成品脫模，就要降低表面粗糙度，其中最常用的方法便是對模具表面進(jìn)行拋光處理。

（2）具有高強(qiáng)度的表面硬度及抗腐蝕性。為保證模具在工作過程中能受住較大的壓力和摩擦力，確保模具形狀與尺寸的精度，塑料模具成型面硬度必須保持在一個較高的水平上。只有塑料模具表面具有足夠的硬度，才能滿足生產(chǎn)的需求。

（3）具有優(yōu)良的切削加工性。大多數(shù)塑料模具有時要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的切削加工和鉗工修配，所以擁有適宜的硬度是塑料模具所必須的，以保證切削加工的順利進(jìn)行[2]。

（4）擁有良好的熱穩(wěn)定性。眾所周知，要對成型模具進(jìn)行二次加工是很難的，因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，這對制作塑料模具的原料提出了高要求。在制作過程中，要盡量選取熱穩(wěn)定性較好的原料，保證塑料模具的尺寸精度及表面粗糙度要求。

3 塑料模具表面處理技術(shù)

塑料模具的表面處理技術(shù)也是多種多樣的。這里主要介紹其中的三種，它們分別是表面熱處理、氣相沉積以及電鍍和化學(xué)鍍。

3.1 塑料模具表面熱處理

塑料模具表面熱處理分為兩類，一是表面淬火，二是化學(xué)熱處理。表面淬火是為了改變其組織性能而對模具表面進(jìn)行淬火等熱處理，使模具表面溫度發(fā)生較大變化而達(dá)到預(yù)期效果的一種方法。熱處理通過改變模具表面的溫度，使模具表層發(fā)生硬化而內(nèi)部保持其韌性，繼而有效提高模具表面的耐磨性和強(qiáng)度。熱處理的難度小，且易掌握，所以也是塑料模具生產(chǎn)中經(jīng)常使用的方法。

3.2 氣相沉積

氣相沉積，簡單來說，就是在在模具表面形成一種涂層，這種涂層是利用氣相中發(fā)生的化學(xué)、物理過程形成的，它的成分有金屬、非金屬、化合物等。 氣相沉積又可細(xì)分為化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)沉積等三種[3]。氣相沉積對模具的作用是不容小覷的。模具表面具有較高的抗磨性、耐蝕性和抗氧化性以及提高模具的性能及使用壽命，都能通過氣相沉積來實(shí)現(xiàn)。對氣相沉積的深入研究，也是模具表面處理技術(shù)發(fā)展過程中重要的一環(huán)。

3.3 電鍍和化學(xué)鍍

所謂電鍍，就是生產(chǎn)者為了使塑料模具有效提高防腐性、耐磨性、導(dǎo)電性及反光性而利用電解原理在某些金屬表面上鍍上一層其它金屬或合金的過程，通過電鍍，還能增進(jìn)產(chǎn)品美觀。處理溫度低，塑料模具不易發(fā)生變形是電鍍的兩大優(yōu)點(diǎn)，也正因?yàn)槿绱?，電鍍受到人們的關(guān)注和追捧。工業(yè)上常用的電鍍有鍍鉻等形式。

化學(xué)鍍也稱無電解鍍，通俗的說就是通過合適的化學(xué)方法，將金屬離子還原成金屬的一種過程?；瘜W(xué)鍍技術(shù)是通過可控制的氧化還原反應(yīng)，在金屬的催化作用下產(chǎn)生金屬的沉積過程。與電鍍相比，化學(xué)鍍均鍍能力和深鍍能力較好,可在形狀復(fù)雜的表面上產(chǎn)生均勻厚度的鍍層，而且設(shè)備要求簡單，更容易操作?；瘜W(xué)鍍作為一種新型的金屬表面處理技術(shù)，因?yàn)槠渚哂泄に嚭啽?、?jié)能、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)而日益走進(jìn)人們的視野，受到人們的關(guān)注。

4 結(jié)束語

我國是發(fā)展中的大國，國家的發(fā)展日新月異，生產(chǎn)的發(fā)展對塑料制造商來說無疑既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)。所謂科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，對塑料模具的表面強(qiáng)化技術(shù)研究已是迫在眉睫，要在快速發(fā)展的同時提高塑料制品的質(zhì)量，這也是一項(xiàng)難題。如何做到又好又快發(fā)展，是有關(guān)工作者必須要深思的問題。

值得注意的是，雖然我們面臨的問題很大也很復(fù)雜，不是一朝一夕就可以完成，但是，問題解決的意義還是很重大的，這將有效推動我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。所以，我們應(yīng)重視對塑料模具表面強(qiáng)化技術(shù)的研究，發(fā)展創(chuàng)新思維，努力將其發(fā)展推向一個新的高度。

[1] 謝全. 塑料模具的表面強(qiáng)化技術(shù)研究[J]. 企業(yè)導(dǎo)報，2013，09：265~266.

[2] 唐春龍. 關(guān)于塑料模具表面強(qiáng)化技術(shù)的研究[J]. 山東工業(yè)技術(shù)，2013，12：181.

[3] 孟鑫沛. 精密塑料模具鋼材的選用及表面強(qiáng)化技術(shù)[J]. 太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2014，07：184~185.

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耿吉（1985-），男，2011年畢業(yè)于天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)材料成型與控制工程專業(yè)，助理講師，工學(xué)學(xué)位，研究方向?yàn)槟＞咧圃旒夹g(shù)。

2015-11-05