塑料模具加工的熱處理
1.滲碳鋼塑料模的熱處理
為使塑料模成形件或其他摩擦件有高硬度、高耐磨性和高韌性，在工作中不致脆斷，要選用滲碳鋼制造，并進(jìn)行滲碳、淬火和低溫回火作為最終熱處理。
(1)滲碳技術(shù)要求壓制含硬質(zhì)填料的塑料時(shí)，模具的滲碳層深要求為;. 3一 1. 5mm;壓制軟塑料時(shí)，滲碳層深為0.8一1. 2mm;有些模具有尖齒、薄邊，滲碳層深可取0.2-0.6mm。若采用碳氮共滲，則耐磨性、耐蝕性、抗氧化性、防粘性會更好。滲碳層的。c=0.7%一1.0%為最好。碳含量過高會使殘留奧氏體量增加，拋光性能變差。滲碳層組織中不應(yīng)有粗大的未溶碳化物、網(wǎng)狀碳化物、晶界內(nèi)氧化和過量殘留奧氏體。
(2)滲碳工藝方法盡量采用分級滲碳，目的是在滲碳層內(nèi)建立均勻合理的碳濃度梯度分布，并且便于直接淬火。分級滲碳分為:高溫階段，即加熱溫度為900一9200，保溫1一1. 5h,以快速將碳滲人零件表層為主;中溫階段，溫度為820一840`C，在此溫度下保溫2 -3h以增加滲碳層厚度為主，并有助于避免表層含碳量過高。
滲碳介質(zhì)可選用固體滲碳劑，即質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%碳酸鋇的低活性滲碳劑。固體滲碳開箱后直接淬火在高溫下操作有困難，淬火溫度也難控制，因此，多采用隨滲碳箱空冷后，重新加熱淬火。
對于優(yōu)質(zhì)滲碳鋼模具，也可采用氣體分級滲碳，并且滲碳后可直接空冷淬火。例如用12CrNi3A, 12CrNi4A, 18CrNi4WA等鋼制作的模具，即可用此方法。但應(yīng)注意此工藝會使型腔表面氧化，應(yīng)在通人壓縮氨氣的“冷井”中空冷，以保護(hù)表面防止氧化。
用20Cr鋼和工業(yè)純鐵、DTI, DT2等制作的小型精密模具，單用滲碳淬火處理硬度和耐磨性往往不夠，但用中溫碳氮共滲后直接淬人100一120℃的熱油中冷卻，則硬度提高，變形微小。
2.淬硬鋼塑料模的熱處理
型腔表面要求耐磨，抗拉、抗彎強(qiáng)度要求又高的塑料模具加工，熱處理時(shí)要考慮以下兩點(diǎn):
首先，形狀比較復(fù)雜的模具，在粗加工以后即進(jìn)行熱處理，然后進(jìn)行精密機(jī)械加工。因此要保證熱處理時(shí)只有最小限度的變形，對于精密模具，變形應(yīng)小于0.05%.
其次，注意保護(hù)型腔面的表面粗糙度，力求通過熱處理使金屬內(nèi)部組織達(dá)到均勻。
為達(dá)到以上要求，在熱處理時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?BR> 在淬火加熱時(shí)，應(yīng)保證型腔面不氧化、不脫碳、不侵蝕、不增碳、不過熱。如表面脫碳，則淬火后硬度不足，耐磨性下降。如表面增碳，則在拋光時(shí)會出現(xiàn)桔皮狀，既不易拋光，又不耐腐蝕。為防止出現(xiàn)上述弊病，應(yīng)在保護(hù)氣氛爐中或在嚴(yán)格脫氧后的鹽浴爐中加熱?？紤]模具多是單件生產(chǎn)，若采用普通箱式電阻爐加熱，應(yīng)在模腔面上涂保護(hù)劑，其保護(hù)效果也較理想。
在淬火加熱時(shí)，為減小熱應(yīng)力，要控制加熱速度，特別對于合金元素含量多、傳熱速度較慢的高合金鋼和形狀復(fù)雜、斷面厚度變化大的模具零件一般要經(jīng)過2一3級的階段升溫。
在淬火冷卻時(shí)，為減小冷卻變形，在控制冷卻速度大于該鋼的臨界淬火冷卻速度的前提下，應(yīng)盡量緩冷。如對合金工具鋼多采用熱浴等溫悴火，或者預(yù)冷淬火等。
淬火后應(yīng)及時(shí)回火，回火溫度一定要高于模具的工作溫度，并且要避開可能出現(xiàn)回火脆性的溫度區(qū)間。回火時(shí)間應(yīng)足夠長，以免因回火不充分使模具工作時(shí)出現(xiàn)堆塌變形?；鼗饡r(shí)間長短視模具的材料和斷面尺寸而定，但至少要在40一60min以上。
3.預(yù)硬鋼塑料模的熱處理
預(yù)硬鋼是以預(yù)硬態(tài)供貨的，一般不需熱處理直接加工使用。但有時(shí)需對供材進(jìn)行改鍛，改鍛后的模坯必須進(jìn)行熱處理。
預(yù)硬鋼的預(yù)先熱處理通常采用球化退火，目的是消除鍛造應(yīng)力，獲得均勻的球狀珠光體組織，降低硬度，提高塑性，改善模坯的切削加工性能或冷擠壓成形性能。
預(yù)硬鋼的預(yù)硬處理工藝簡單，多數(shù)采用調(diào)質(zhì)處理。由于這類鋼淬透性良好，淬火時(shí)可采用油冷、空冷或硝鹽分級淬火。為滿足模具的各種工作硬度要求，高溫回火的溫度范圍很寬。調(diào)質(zhì)后獲得回火索氏體組織，硬度均勻。
4.時(shí)效硬化鋼塑料模的熱處理
時(shí)效硬化鋼的熱處理工藝分兩步基本工序。首先進(jìn)行固溶處理，即把鋼加熱到高溫，使各種合金元素溶人奧氏體中，完成奧氏體化后淬火獲得馬氏體組織。第二步進(jìn)行時(shí)效處理，利用時(shí)效強(qiáng)化達(dá)到最后要求的力學(xué)性能。
固溶處理加熱一般在鹽浴爐、箱式爐中進(jìn)行，加熱時(shí)間分別可取:lmin/mm, 22. 5 min/mm ,淬火采用油冷，淬透性好的鋼種也可空冷。如果鍛造模坯時(shí)能準(zhǔn)確控制終鍛溫度，鍛造后可直接進(jìn)行固溶淬火。
時(shí)效處理最好在真空爐中進(jìn)行，若在箱式爐中進(jìn)行，為防模腔表面氧化，爐內(nèi)須通人保護(hù)氣體，或者用氧化鋁粉、石墨粉、鑄鐵屑，在裝箱保護(hù)條件下進(jìn)行時(shí)效。裝箱保護(hù)加熱要適當(dāng)延長保溫時(shí)間，否則難以達(dá)到時(shí)效效果。