第五章模具材料-塑料模具

第四節(jié)塑料模具鋼一、塑料模具的工作條件(表5-27.)1）熱固性塑料模具：主要通過(guò)壓制成型，固態(tài)粉末料，粉末與模具型腔之間的磨損大。2）熱塑性塑料模具：主要通過(guò)注射、擠出、壓延成型，粘流狀坯料，與模具型腔之間的磨損小。

1第四節(jié)塑料模具鋼二、塑料模具的失效分析主要表現(xiàn)為磨損失效（拉毛、尺寸精度變化），也會(huì)出現(xiàn)塑性變形或斷裂失效。有腐蝕介質(zhì)時(shí)會(huì)出現(xiàn)腐蝕，加劇失效。2第四節(jié)塑料模具鋼三、塑料模具的性能要求

使用性能要求:

1)表面要有較高的硬度，好的耐磨性。型面硬度要求30-60HRC。心部要求有足夠強(qiáng)韌性。2）一定的抗熱性，可在150-250℃長(zhǎng)期工作，且不氧化、不變形。3）在加工腐蝕性塑料時(shí)有一定耐蝕性。

3第四節(jié)塑料模具鋼三、塑料模具的性能要求工藝性能要求:

1）熱處理變形小，足夠的淬透性。2）有優(yōu)良的拋光、耐磨性，可鏡面拋光。3）對(duì)切削成型模具，要求切削加工性能好。4）對(duì)冷成型塑料模，要求好的塑性加工性能，退火硬度低，塑性好，變形抗力低、冷作硬化弱。5）良好的焊接性、鍛造性等。

4第四節(jié)塑料模具鋼四、塑料模具的類型按生產(chǎn)方式可分為：注射成型、擠出成型、壓延成型、壓制成型。按模具的加工方法分：切削加工成型模具鋼；冷壓成型模具鋼。

5第四節(jié)塑料模具鋼

四、塑料模具的類型1切削加工成型模具鋼

1)使用性能：韌性、強(qiáng)度、耐磨、耐熱性、耐蝕性等。2)切削性能：退火硬度200HBS左右。

6第四節(jié)塑料模具鋼四、塑料模具的類型1切削加工成型模具鋼主要鋼種：1）調(diào)質(zhì)鋼（如45，50，40Cr，4Cr3MoSiV等）；2）滲碳鋼（20鋼，20Cr，12CrNi2等）；3）碳素鋼（T7A，T10A）；4）低合金工具鋼（9CrWMn，9Mn2V）；5）熱模鋼（5CrNiMo，5CrMnMo）；6）高耐磨鋼（Cr12MoV、Cr6WV）；7）不銹鋼（4Cr13）。7第四節(jié)塑料模具鋼四、塑料模具的類型冷壓成型模具鋼

1)使用性能：韌性、強(qiáng)度、耐磨、耐熱性、耐蝕性等。

2)成型性能：退火硬度低，小于150HBS；塑性好。

主要鋼種：滲碳鋼。8第四節(jié)塑料模具鋼

1、滲碳鋼

鋼號(hào)：10、20鋼、20Cr、12CrNi2、12CrNi3、12CrNi4、20Cr2Ni4等。

特點(diǎn)：碳含量低，為0.1-0.2%。退火態(tài)硬度低，成形性好、切削性好。滲碳+淬火回火，表面硬度高、耐磨性好；心部韌性好。

應(yīng)用：主要用于冷擠壓成形的塑料模。

工藝路線：退火—粗加工（或冷壓成型）—滲碳—淬火+回火—精加工

滲碳工藝：滲碳層厚度約1mm，表層含碳量0.7-1.0%。9第四節(jié)塑料模具鋼

2、調(diào)質(zhì)鋼（預(yù)硬型塑料模具用鋼）

所謂預(yù)硬鋼就是供應(yīng)時(shí)已預(yù)先進(jìn)行了調(diào)質(zhì)處理（預(yù)硬化處理），模具切削加工成形后，不再進(jìn)行熱處理而直接使用的鋼。

鋼號(hào)：碳素調(diào)質(zhì)鋼（如45、50、55）、合金調(diào)質(zhì)鋼（如40Cr、4Cr3MoSiV）等。

應(yīng)用：調(diào)質(zhì)處理后硬度42-48HRC。主要用于軟質(zhì)塑料成型模，如注射、擠壓塑料模。工藝路線：退火—調(diào)質(zhì)—粗加工+精加工10第四節(jié)塑料模具鋼

2、調(diào)質(zhì)鋼（預(yù)硬型塑料模具用鋼）

為了解決在較高硬度下切削加工難度大的問(wèn)題，通過(guò)向鋼中加入硫、鈣、鉛、硒等元素，以改善切削加工性能，從而制得易切削預(yù)硬化鋼，如5CrNiMnMoSCa、8Cr2MnWMoVS等。

11第四節(jié)塑料模具鋼

3、冷作模具鋼（淬硬型塑料模具用鋼）

鋼號(hào)：碳素工具鋼（如T7A、T10A）、低合金冷作模具鋼（如9SiCr、9Mn2V、CrWMn鋼等）、Cr12型鋼、高速鋼、基體鋼和某些熱作模具鋼等。

應(yīng)用：最終熱處理一般是淬火和低溫回火，熱處理后的硬度通常在45-50HRC以上。主要用于負(fù)荷較大的熱固性塑料模和注射模。工藝路線：球化退火—粗加工—預(yù)調(diào)質(zhì)—精加工—淬火+低溫回火12第四節(jié)塑料模具鋼4、耐蝕鋼

鋼號(hào)：精煉不銹鋼9Cr18、Cr18MoV、4Cr13，18-8，屬高鉻耐蝕鋼。主要用于抗腐蝕介質(zhì)下使用。

13第四節(jié)塑料模具鋼4、耐蝕鋼0Cr16Ni4Cu3Nb(PCR)鋼屬析出硬化不銹鋼,硬度為32～35HRC時(shí)可進(jìn)行切削加工。該鋼再經(jīng)460～480℃時(shí)效處理后，可獲得較好的綜合力學(xué)性能.

PCR鋼適于制作含有氟、氯的塑料成形模具，具有良好的耐蝕性。如用于氟塑料或聚氯乙烯塑料成形模、氟塑料微波板、塑料門窗、各種車輛把套、氟氯塑料擠出機(jī)螺桿、料筒以及添加阻燃劑的塑料成形模。14第四節(jié)塑料模具鋼

5、馬氏體時(shí)效鋼

鋼號(hào)：18Ni型。此類鋼的共同特點(diǎn)是含碳量低、合金元素含量較高，經(jīng)高溫淬火（固溶處理）后，鋼處于軟化狀態(tài)，組織為單一的過(guò)飽和固溶體，硬度28-30HRC。但是將此固溶體進(jìn)行時(shí)效處理，即加熱到某一較低溫度，并保溫一段時(shí)間后，固溶體中就會(huì)析出細(xì)小彌散的金屬化合物，從而造成鋼的強(qiáng)化和硬化，硬度50-54HRC。并且，這一強(qiáng)化過(guò)程引起的尺寸、形狀變化極小。15第四節(jié)塑料模具鋼

5、馬氏體時(shí)效鋼

鋼號(hào)：18Ni型。應(yīng)用：該類型鋼具有高強(qiáng)度、高韌性、淬火變形小等特點(diǎn)。同時(shí)，一般采用真空冶煉、純凈度高，拋光型好。主要用于制造高耐磨、高精度、型腔復(fù)雜的模具。主要用在精密鍛模及制造高精度、超鏡面、型腔復(fù)雜、大截面、大批量生產(chǎn)的塑料模具。

工藝：固溶處理----機(jī)加工----時(shí)效處理.

16第四節(jié)塑料模具鋼

塑料模具鋼的選用:P961）冷壓成型塑料模：滲碳鋼.

工藝：退火---冷壓成型-----滲碳----淬火+回火----機(jī)加工2）切削成型塑料模：調(diào)質(zhì)鋼。工藝：預(yù)硬化處理-----機(jī)加工3）強(qiáng)烈磨損的熱固性或熱塑性塑料模

冷作模具鋼：9CrWMn，9Mn2V、Cr6WV、Cr12MoV。工藝：球化退火---粗加工----調(diào)質(zhì)處理----精加工----淬火+回火4）高級(jí)塑料模：馬氏體時(shí)效鋼：18Ni型。工藝：固溶處理----機(jī)加工----時(shí)效.17第四節(jié)塑料模具鋼

(1)預(yù)硬型塑料模具鋼此類鋼有較好的切削加工性能，可直接進(jìn)行型腔加工，加工后直接使用，不再進(jìn)行熱處理。因省略了熱處理及后續(xù)的精加工，故可降低成本，縮短制造周期。國(guó)內(nèi)此類鋼主要有3Cr2MO(P20)、3Cr2NiMo、5NiSCa、4Cr5MoSiVS、8Cr2S、8Cr2Mn、Y5SCrNiMnMoV(SM1)、WMoVS(8CrMn)等鋼號(hào)。其中P20(3Cr2Mo)也是國(guó)外使用最廣泛的預(yù)硬型塑料模具鋼，現(xiàn)已被列入我國(guó)合金工具鋼標(biāo)準(zhǔn)，并為一些工廠采用。預(yù)硬型塑料模具鋼適用于制造成型批量大、有鏡面要求的模具，硬度范圍一般在3O～40HRC。18第四節(jié)塑料模具鋼(2)時(shí)效硬化型塑料模具鋼此類鋼含碳量較低，往往先經(jīng)固溶處理，在低硬度下加工，成型后進(jìn)行時(shí)效處理，將硬度提高至45～50HRC。此類鋼國(guó)內(nèi)的鋼號(hào)有18Ni140級(jí)、18Ni170級(jí)、18Ni210級(jí)、25CrNi3MoAl、10Ni3MnCuAlMoS(PMS)、Y20CrNi3A1MnMo(SM2)、18Ni9Co等。其中25CrNi3MoA1鋼屬于低鎳無(wú)鈷時(shí)效硬化鋼，這是參考了國(guó)外同類鋼的成分，并根據(jù)我國(guó)冶煉工業(yè)的特點(diǎn)及使用廠家對(duì)性能的要求加以改進(jìn)而研制的一種新型時(shí)效硬化鋼，填補(bǔ)了我國(guó)時(shí)效硬化型精密塑料模具專用鋼種的空白。時(shí)效硬化型塑料模具鋼適用于制造形狀復(fù)雜、高精度及透明塑料的模具。19第四節(jié)塑料模具鋼(3)耐蝕型塑料模具鋼加工聚氯乙烯塑料、氟化塑料、阻燃塑料等塑料制品時(shí)，分解出的腐蝕性氣體對(duì)模具有腐蝕作用，故要求模具材料有一定的耐蝕性，為此需在模具表面鍍鉻或直接選用3Cr13、4Cr13、9Cr18、Cr18MoV、Cr14Mo、Cr14Mo4V、1Cr17Ni2、0Or17Ni7Al、1Cr18Ni9、0Cr17Ni4Cu4Nb(74PH)、OCr16Ni4Cu3Nb(PCR)等耐蝕鋼。耐蝕型塑料模具鋼用于制作含氟、氯的塑料成型模具.20第四節(jié)塑料模具鋼