大型塑料模具鋼拋光性檢驗方法

焦其慧，付 博，王 洋，馮彬彬

（1.東北特殊鋼集團股份有限責任公司技術(shù)中心，遼寧大連 116000;2.東北特殊鋼集團股份有限責任公司質(zhì)檢處，遼寧大連 116000）

1 引言

近年來，隨著塑料制品行業(yè)的不斷發(fā)展，對塑料模具鋼要求逐漸提升，主要體現(xiàn)在：大型化、精密化、高壽命、高質(zhì)量等方面，其中塑料模具鋼的拋光性能顯得尤為重要。

傳統(tǒng)的模具制造的加工過程為：銑削→粗加工→精加工→線切割、電火花→拋光[1]。加工過程十分復雜，所以塑料模具鋼的加工成本占整個模具的生產(chǎn)成本的60%以上[2]，如果模具制造前不能很好地判斷拋光性是否合格，待投入大量的人力、物力和財力，加工成模具成品后發(fā)現(xiàn)大量“麻點”而無法使用，會造成大量的浪費，尤其是大型塑料模具，一副模具成本高達上百萬，大大增加了模具制造的成本投入。

目前，國內(nèi)外僅有關(guān)于模具型腔最終使用上的一個拋光光潔度和粗糙度的標準，用于評價不同鋼種能達到的拋光等級，便于根據(jù)使用用途選擇不同鋼種。但是沒有關(guān)于同鋼種拋光性缺陷檢驗方法和標準[1]。故摸索一種大型塑料模具鋼拋光性檢驗方法迫在眉睫。

2 試驗材料

材料選用大截面預硬型塑料模具鋼718HH，化學成分如表1所示，厚度為600～1,200mm，寬度為1,200～1,800mm，長度為2,000～3,200mm。試驗材料的生產(chǎn)工藝為：轉(zhuǎn)爐→LF→RH→模鑄→紅送→80MN快鍛→空冷、正火、退火→加熱淬水→兩次回火。

表1 塑料模具鋼718HH化學成分 %

3 檢驗位置及面積

由于鑄錠的冒口端為澆注后期補縮和夾雜物上浮聚集的區(qū)域，易形成夾雜和縮孔缺陷，是材料的致密度、純凈度最差的位置，故選擇材料冒口端心部位置檢驗拋光性更具代表意義。同時考慮可操作性及準確性，選擇冒口端心部約100×100mm的正方形區(qū)域。檢驗位置示意圖如圖1所示。

圖1 檢驗位置示意圖

4 拋光工具

（1）砂輪機和砂輪片。

（2）可粘貼砂紙（包括100#、200#、400#、600#、800#、1000#砂紙）。

（3）電動吊磨機（電壓220V，轉(zhuǎn)速0～27,000r/min）、圓柱形金屬磨頭、圓柱形羊毛氈磨頭。

（4）鉆石拋光膏（粗糙度Ra=3.5μm）。

（5）擦拭物品：無水酒精、羊皮布。

5 拋光步驟

（1）粗拋。

采用裝有砂輪片的砂輪機在鋼材冒口端心部打磨出100×100mm方形區(qū)域，目的是為了將鋸切痕打磨平滑，防止凹凸不平影響后續(xù)拋光。

（2）半精拋。

依次選用100-1000#砂紙進行半精拋。將砂紙裁剪成磨頭形狀的大小，并粘貼在金屬磨頭上，開啟吊磨機后使用均勻的力道進行拋光（注意：每小片砂紙使用20～30s必須更換新的砂紙）。當換不同型號的砂紙時，拋光方向應變換45°～90°，有利于區(qū)分是否將前一種型號的砂紙拋光留下的拋光痕徹底打磨掉，當前一種型號的砂紙的拋光痕打磨掉后，再延長25%左右的拋光時間后方可更換下一種型號的砂紙（切記每種型號的砂紙拋光時間不要過長，以免造成拋光過度，反而影響拋光性[3]）。

（3）精拋。

將吊磨機的磨頭更換成羊毛氈磨頭，并將拋光膏均勻涂抹在鋼材的拋光面上，采用輕柔且均勻的力道將磨頭放在拋光面上拋光[3]，直至拋光面上無明顯的肉眼可見的拋光痕為止。

（4）擦拭。

采用無水酒精侵濕的羊皮布將拋光面上殘留臟物擦掉，以免影響后續(xù)的評判。

6 拋光評級

模具拋光后，若在拋光面存在大量“麻點”缺陷，會導致塑料制品表面存在“小凸起”，影響塑料制品外觀，嚴重時會導致制品報廢，雖可通過局部焊補消除模具上的“麻點”，但大大降低了模具使用壽命。

故可通過肉眼觀察拋光區(qū)域存在的“麻點”數(shù)量以及便捷式顯微鏡觀察“麻點”大小進行綜合評判，分成三個等級，等級對照表如表2所示。

表2 拋光等級對照表

肉眼可觀察的最小物體直徑約為φ40～φ50μm，當拋光面無肉眼觀察的“麻點”（≤38μm）評級為優(yōu)，此時可用做高端塑料模具使用，例如：高檔汽車保險杠、尾燈模具等；當拋光面存在≤5個“麻點”，且直徑均＜50mm評級為良，此時可用做中端塑料模具使用，例如：低檔汽車保險杠、汽車門板模具等；當拋光面存在＞5個“麻點”或存在直徑≥φ50μm評級為差，此時可用做低端塑料模具使用，例如：塑料凳、塑料桌等要求拋光性較低的模具。

7 結(jié)束語

（1）該檢驗方法是通過實踐經(jīng)驗，并結(jié)合用戶使用情況，反復摸索總結(jié)出來的，目前做為東北特殊鋼集團股份有限責任公司生產(chǎn)大型塑料模具鋼的內(nèi)控檢驗手段之一。

（2）隨著該檢驗方法的實施，并不斷與用戶使用情況進行對標，不斷完善，形成行業(yè)標準，甚至是國家標準。