1.塑料模具的工作条件
随着塑料和塑料成型行业的发展,塑料模具的质量要求越来越高,因此塑料模具的故障及其影响因素已成为一个重要的研究课题。塑料模具的主要工作部件是成型部件,如凸模、凹模等,形成塑料模具的腔,形成塑料零件的各种表面,直接接触塑料,承受压力、温度、摩擦和腐蚀。
2 塑料模材料故障原因分析
一般模具制造包括模具设计、材料选择、热处理、机械加工、调试安装等工艺。根据调查,在模具故障因素中,模具中使用的材料和热处理是影响使用寿命的主要因素。从综合质量管理的角度来看,影响模具使用寿命的因素不能作为多种类型的总和来衡量,而应作为多种因素的乘积。这样,模具材料和热处理的优缺点在整个模具制造过程中尤为重要。
从模具故障的常见现象分析来看,塑料模具在使用过程中可能会产生磨损故障、局部变形故障和断裂故障。塑料模具的重要故障形式可分为磨损故障、局部塑性变形故障和断裂故障。
3. 塑料模具钢的性能要求 随着制造业的快速发展,塑料模具是塑料成型加工中不可缺少的工具,模具总产量的比例逐年增加。随着高性能塑料的发展和不断生产,塑料制品的种类越来越多,用途越来越大,产品向精密化、大型化、复杂化发展。随着成型生产的快速发展,模具的工作条件越来越复杂。
1)型腔表面的磨损和腐蚀
塑料熔体在模具腔内以一定的压力流动,凝固的塑料零件从模具中取出,对模具成型表面造成摩擦和磨损。塑料模具磨损失效的根本原因是模具与材料之间的摩擦。然而,磨损的具体形式和磨损过程与模具工作过程中的压力、温度、材料变形速度和润滑条件等诸多因素有关。当塑料模具使用的材料与热处理不合理时,塑料模具的腔表面硬度低,耐磨性差,表现为:腔表面磨损变形造成的尺寸差;粗糙度值增加,表面质量恶化。特别是当使用固体材料进入塑料模型腔时,会加剧腔表面的磨损。此外,塑料加工中含有氯、氟等成分,热分解腐蚀性气体HC1、HF,塑料模具腔表面腐蚀磨损,导致故障。如果型腔表面的涂层或其他保护层同时磨损损坏,则会促进腐蚀过程。两种损伤的交叉作用加速了腐蚀和磨损失效。
2)塑性变形失效
塑料模型腔表面压力和加热会导致塑性变形故障,特别是当小型模具在大吨位设备上工作时,更容易产生过载塑性变形。塑料模具材料强度和韧性不足,变形阻力低;塑性变形故障的另一个原因是模具腔表面硬化层太薄,变形阻力不足或工作温度高于回火温度,导致模具早期故障。
3)断裂
断裂的主要原因是结构应力、热应力或回火不足。在使用温度下,残余奥氏体转化为马氏体,导致局部体积膨胀和模具内的组织应力。
塑料模具的工作条件不同于冷冲模具, 一般为150℃-200℃除了一定的压力一定的压力外,还要承受温度的影响。同一模具有多种故障形式,即使在同一模具上。从塑料模具的故障形式来看,合理选择塑料模具材料和热处理非常重要,因为它们与模具的使用寿命直接相关。
因此,塑料模具钢应满足以下要求:
1)耐热性能
塑料制品随着高速成型机械的出现机械的出现而加快。成型温度为200-350℃如果塑料流动性差,成型速度快,模具部分的成型表面温度会在很短的时间内超过400℃。模具钢应具有较高的耐热性,以保证模具在使用过程中的精度和变形。
2) 耐磨性足够
随着塑料产品使用的扩大,玻璃纤维等无机材料往往需要添加到塑料中以增强塑性。由于添加了添加剂,塑料的流动性大大降低,导致模具磨损,因此需要良好的耐磨性。
3) 切削加工性能优异
大多数塑料成型模具,除了电火花加工外,还需要进行一定的切割加工和钳工维修。为了延长切割工具的使用寿命,在切割过程中加工硬化较小。为了避免模具变形和影响精度,希望将残余应力控制在最小限度。
4) 热稳定性好
塑料注射模的零件形状往往比较复杂,淬火后难以加工,所以要尽量选择热稳定性好的材料。
5)镜面加工性能
型腔表面光滑,成型表面需要抛光成镜面,表面粗糙度低于Ra0.4μm,保证塑料压制件的外观,便于脱模。
6)热处理性能
在模具故障事故中,热处理引起的事故一般为52.3%,因此热处理在整个模具制造过程中起着重要作用。热处理过程的质量对模具质量有很大的影响。一般要求热处理变形小,淬火温度范围宽,过热敏感性小,特别是淬火和淬火性大。
7)耐腐蚀性
腐蚀性气体在成型过程中可能会被释放出热分解,如腐蚀性气体HC1、HF等腐蚀模具,有时在空气流道口腐蚀损坏模具,因此模具钢具有良好的耐腐蚀性。
4 新型塑料模具钢
正火态45钢或40通常用于塑料模具Cr钢经调质制造。采用硬度要求高的塑料模具CrWMn或Crl2MoV等钢制造。对工作温度较高的塑料模具,可以选择用韧性高的热作模具钢。为了满足塑料型腔对尺寸精度和表面质量的更高要求,新近又研制一系列新型模具钢。
1)渗碳塑料模具钢
塑料模具
渗碳塑料模具钢主要用于冷挤压成型腔复杂的塑料模具。这种钢含碳量低,素Cr,同时加入适量Ni、Mo和v,其作用是提高淬火和渗碳能力。为了便于冷挤压成型,这种钢在退火状态下必须具有较高的塑性和较低的变形阻力≤1 00HBS。表面硬度可达58-62HRC。国外有瑞典8416、美国等特殊钢种P2和P等等。在中国经常使用12。CrNi3A和12Cr2Ni4A钢、20Cr2Ni4A,耐磨性好,无坍塌和表面剥落,模具寿命提高。钢中元素cr,Ni、Mo、V增加渗碳层的硬度、耐磨性和心脏的韧性。
2)预硬塑料模具钢
这种钢的碳含量为0.3% -O.常用合金元素有55%Cr、Ni、Mn、v等等。为了提高其切削性,加入s、ca通过开发和引进,开发了几种典型的塑料模具钢Y55CrNiMn-MoVS(SMI)它是中国开发的S易切割塑料模具钢的特点是预硬交付硬度为35_40 HRC,切削加工性好,加工后不再热处理,可直接使用。加人Ni加入固溶强化和增加韧性Mn与S形成易切相MnS;加入Cr、Mo、V,提高钢的淬透性 8Cr2S钢属于易切割精密模具钢。
3)时效硬化塑料模具钢
开发了低钴、无钴、低镍的马氏体时效钢,MASI是典型的马氏时效钢。8150C固溶处理后,硬度为28-32HRC,叮进行机械加工,然后4800C时效,时效折出Ni3Mo、Ni3Ti金属间化合物等硬度达到48-52 HRC。钢材韧性高,时效时尺寸变化小,焊补性能好,但钢材价格昂贵,在国内不太受欢迎。
4)耐腐蚀塑料模具钢
塑料模具
以聚氯乙烯(Pvc)及ABS以耐燃树脂为原料的塑料制品在成型过程中分解产生腐蚀性气体,腐蚀模具。因此,塑料模具钢需要具有良好的耐腐蚀性。国外常用的耐腐蚀塑料模具钢有马氏体不锈钢和硬化不锈钢。瑞典等国外ASSAB公司的STVAX(4Crl3)和A SSAB一8407等。