注塑模具鋼材的選用與熱處理對(duì)模具壽命的影響分析

李云霞

摘要：隨著科技的發(fā)展和社會(huì)需求的不斷增大，塑料模具的使用已經(jīng)成為塑料產(chǎn)品生產(chǎn)的一種普遍手段，PC+ABS也不例外。塑料模具的使用極大的提高了PC+ABS塑料件的生產(chǎn)效率，滿足了市場(chǎng)生產(chǎn)需求。本文主要對(duì)注塑模具鋼材使用壽命的影響因素進(jìn)行了探討分析，重點(diǎn)分析了鋼材選用和熱處理對(duì)模具壽命的影響，并提出了一些相關(guān)建議，以供參考。

關(guān)鍵詞：注塑模具;鋼材;模具壽命;影響

前言

為了滿足工業(yè)生產(chǎn)要求，塑料件在加工生產(chǎn)時(shí)就需要使用性能更加優(yōu)良、使用更加方便，成本更加低廉的注塑模具。另外，注塑模具本身的成本較高，若其使用壽命較短，則將會(huì)大大增加塑料件的生產(chǎn)總成本，不利于其生產(chǎn)效益的提升。為此，研究分析影響注塑模具使用壽命的因素十分有必要。以下本文就從鋼材的選用及其熱處理工藝的角度進(jìn)行分析，提出一些建議看法。

1.注塑模具的失效形式和壽命

1.1模具失效機(jī)理說明

一般來講，注塑模具在使用一定時(shí)間后，可能會(huì)出現(xiàn)較為明顯的失效現(xiàn)象，包括磨損、變形以及斷裂。一旦出現(xiàn)這些失效現(xiàn)象，模具就無法再繼續(xù)使用。

1.2注塑模具主要失效形式

（1）模具的侵蝕失效。模具的型腔會(huì)由于受到磨損而出現(xiàn)尺寸過大或者過小的現(xiàn)象，使得模具的型腔粗糙程度加劇，表面質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。特別是塑模的型腔中出現(xiàn)了固態(tài)物料成分也會(huì)加劇型腔的磨損狀態(tài)。久而久之，模具就會(huì)出現(xiàn)侵蝕失效的現(xiàn)象，影響模具使用壽命。

（2）模具的變形失效。由于注塑模具本身所用鋼材的韌度不足，模具在使用中很容易出現(xiàn)變形的現(xiàn)象。例如加入一定量的填充物就會(huì)出現(xiàn)超載或者是受壓的現(xiàn)象，影響到應(yīng)力分布，加劇部分位置的損壞程度，導(dǎo)致模具變形失效。另外，如果塑模型腔的薄層過硬，就會(huì)出現(xiàn)局部的塑性變化，或者是出現(xiàn)麻點(diǎn)、棱角的現(xiàn)象，從而影響到模具的使用壽命。當(dāng)然，如果鋼材回火不充分也會(huì)影響到模具的使用壽命，縮短其使用期限。

（3）斷裂失效。目前工業(yè)生產(chǎn)中很多注塑模具的形狀都比較復(fù)雜，會(huì)有較多的棱角。而棱角一般均為薄邊，韌性不足。而模具在使用中應(yīng)力主要出現(xiàn)在模具韌性不足的部位，再加上塑模的工具鋼回火不充分，就會(huì)產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象，導(dǎo)致模具失效。

1.3模具質(zhì)量好壞與模具壽命關(guān)系

注塑模具作為PC+ABS等塑材的加工工具，在塑料件生產(chǎn)中發(fā)揮了不可忽視的重要作用，因此質(zhì)量較好的模具十分受塑材加工企業(yè)的青睞。這不但是因?yàn)槠淠軌蛱岣咚芰霞募庸ぞ龋€在于質(zhì)量較好的模具使用壽命也較長(zhǎng)，這樣有利于降低生產(chǎn)總成本。如上文所述，若注塑模具本身的質(zhì)量存在問題，就會(huì)在使用的過程中出現(xiàn)磨損、變形甚至是斷裂等問題，導(dǎo)致模具失效而無法繼續(xù)使用。因此，模具質(zhì)量的好壞和其使用壽命有著緊密聯(lián)系，要想延長(zhǎng)模具使用壽命，首先就要確保模具本身具備良好的加工質(zhì)量。

2.注塑模具壽命的影響因素分析

模具生產(chǎn)和制造的過程中，所涉及到影響使用壽命的因素較多，其中包括模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料的選擇和熱處理工藝，以及調(diào)試安裝等等。

2.1注塑模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

注塑模具型腔、型芯以及內(nèi)嵌件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理，將會(huì)極大的影響注塑模具的使用壽命。例如型腔壁厚度設(shè)計(jì)若不夠合理，就會(huì)使其在使用中出現(xiàn)過量變形，從而影響到模具的實(shí)際使用壽命。

2.2模具鋼材的選用

注塑模型腔一般比較復(fù)雜，精度和表面粗糙度要求比較高，模具材料選用的好壞會(huì)影響到模具質(zhì)量和使用壽命。

2.3注塑模具鋼材的熱處理工藝

影響熱處理效果的因素主要有加熱速度、淬火溫度、淬火冷卻速度和回火溫度等。而熱處理工藝恰當(dāng)與否，對(duì)模具使用壽命的影響是非常大的。

2.4模具的保養(yǎng)和維護(hù)

模具安裝調(diào)試方式是否恰當(dāng)，模具在生產(chǎn)中注塑機(jī)的參數(shù)與設(shè)計(jì)要求是否相符合，是否對(duì)模具進(jìn)行定期維護(hù)保養(yǎng)，這些都在一定程度上影響著模具使用壽命。

3.提高模具使用壽命的幾點(diǎn)建議

3.1模具鋼材選用的基本要求

由于注塑模具鋼材選用恰當(dāng)與否會(huì)對(duì)模具的使用壽命產(chǎn)生一定影響，因此在模具制作的過程中，需要對(duì)所選用鋼材的結(jié)構(gòu)，性能、精度、尺寸等有明確要求，具體來講，注塑模具鋼材所需要滿足的條件如下：

（1）機(jī)械加工性能優(yōu)良。一般來講，在選擇模具鋼材的過程中，鋼材首先需要滿足的條件就是其自身的機(jī)械性能，只有鋼材的機(jī)械加工性能符合相關(guān)要求，才能夠保證其所加工出的模具壽命達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

（2）拋光性能優(yōu)良。對(duì)于注塑模具的型腔部位來說，其表面的粗糙程度一定要滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，最好可以達(dá)到較好的光澤度，這就要求鋼材的拋光性能應(yīng)該良好。在此基礎(chǔ)上還需要保證鋼材的硬度達(dá)到一定的要求，同時(shí)盡量選擇材料中含夾雜物相對(duì)較少的鋼材。

（3）表面耐腐蝕性好。很多注塑模具的表面都會(huì)刻有一定的花紋結(jié)構(gòu)，以滿足塑料件的美觀需求。但是如果其表面的耐腐蝕性不強(qiáng)，則會(huì)使得這些花紋結(jié)構(gòu)逐漸被腐蝕掉，從而影響模具的使用性能和基本作用。

（4）耐磨性和韌性。由于注塑模具要長(zhǎng)期在荷載力以及熱力比較突出的情況下進(jìn)行工作，因此，需要對(duì)模具鋼材的摩擦性和韌性提出較高要求，以有效的防止模具開裂問題發(fā)生。

（5）熱處理性能好，熱變形程度小。一般來講，注塑模具需要經(jīng)過熱處理工藝，才能保證其達(dá)到符合要求的性能狀態(tài)。因此，熱處理非常重要。鋼材的熱處理性能要良好，以保證熱處理后的鋼材性能達(dá)到最佳狀態(tài)，同時(shí)要確保鋼材不會(huì)出現(xiàn)較大的熱變形現(xiàn)象。

（6）模具的耐熱性要強(qiáng)，熱膨脹系數(shù)要低。這是為了使模具鋼材更好的承受流體的高溫狀況。

（7）高焊接性能。在模具加工過程中，不可避免地需要對(duì)鋼材采用一定的焊接施工，因此，所選擇的鋼材需要具有較高的焊接性能。

3.2模具鋼材的合理選用

模具用鋼的選用既要滿足客戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求，又要考慮材料的成本及在設(shè)定周期內(nèi)的強(qiáng)度。選用時(shí)需滿足一定工作條件要求，如耐磨性、強(qiáng)韌性、耐高溫性、耐冷熱疲勞性及耐蝕性等。另外，材料應(yīng)具有良好的可鍛性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性;還應(yīng)具有小的氧化、脫碳敏感性和淬火變形開裂傾向。采用既具有優(yōu)良的力學(xué)性能，又具有良好的加工工藝性的塑料模具鋼，不僅可以大大提高塑件成型質(zhì)量，而且可以大大提高模具使用壽命。

3.3模具鋼材熱處理工藝的合理利用

不同模具鋼材應(yīng)該采用不同的熱處理工藝，這樣才能最大程度的保證模具鋼材的使用性能處于最佳狀態(tài)。以下就以滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼等常見的模具用鋼為例，來談?wù)勂錈峁に囂幚淼暮侠磉x用。

（1）滲碳鋼。其熱處理工藝路線為：退火→切削加工→滲碳→淬火回火→精加工?？蛇M(jìn)行滲碳或碳氮共滲處理，后者更耐磨、抗氧化、對(duì)耐蝕和抗粘料更優(yōu)，尤其適宜氨基塑料模。滲后淬火時(shí)，不宜直接淬火，因?yàn)闈B碳后晶粒較粗，一般滲后緩冷后一次淬火，性能要求高的可進(jìn)行二次淬火。對(duì)高合金滲碳鋼可采用滲碳→空冷→高溫回火→淬火、回火處理，以減少殘余奧氏體量、提高表層硬度、降低變形程度。

（2）調(diào)質(zhì)鋼。調(diào)質(zhì)鋼在成分上含碳量中等，低、中等合金元素的含量，具體由淬透性和和強(qiáng)韌性來確定。調(diào)質(zhì)作為最終熱處理，在調(diào)質(zhì)前后進(jìn)行粗、精加工，調(diào)質(zhì)后一般不再進(jìn)行其它熱處理，既滿足切削加工性能要求，又使變形開裂機(jī)率下降。調(diào)質(zhì)后若硬度不足，可再進(jìn)行一次表面強(qiáng)化處理，如滲氮、離子滲氮、碳氮共滲、鍍鉻等。低溫處理，可使表面硬度大大提高，又可減少粘?，F(xiàn)象。

4.結(jié)束語

近些年來，我國(guó)的塑料工業(yè)發(fā)展十分迅速，塑料件被廣泛應(yīng)用在各種工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要產(chǎn)品，如PC+ABS就是這樣一種塑材。并且隨著塑料材料合成技術(shù)水平的提升，塑料件也逐漸朝著小型化和輕量化的方向不斷發(fā)展，對(duì)注塑模具的性能和使用壽命也提出了較高的要求。本文通過對(duì)注塑模具鋼材的選用和熱處理工藝問題進(jìn)行探討研究，提出了延長(zhǎng)注塑模具使用壽命的幾點(diǎn)建議，希望可以為相關(guān)人士提供一些參考。

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