畢業(yè)論文--塑料模具的熱處理工藝

1、<p>　　塑料模具熱處理工藝的設(shè)計(jì)</p><p>　　專 業(yè)：機(jī)電一體化技術(shù)</p><p>　　姓 名： </p><p><b>　　指導(dǎo)教師姓名： </b></p><p>　　申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別： 學(xué) 士</p><p><b>　　論文提交日

2、期：</b></p><p><b>　　學(xué)位授予單位： </b></p><p>　　塑料模具的熱處理工藝</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　模具材料應(yīng)用日趨廣泛，特別在軍工、汽車、電子、機(jī)械、建材和塑料等行業(yè)。本文主要以講敘部分常用的塑料模具材料

3、的性能為主，塑料在日常生活中必不可少的產(chǎn)品，如何將產(chǎn)品做好就必須對(duì)從模具材料有充分的認(rèn)識(shí)。而對(duì)材料的特性顯的特別重要，能幫助從事相關(guān)行業(yè)提供最佳的方案以提倡節(jié)約合理利用資源。</p><p>　　關(guān)鍵詞：模具鋼 熱處理工藝 工藝路線 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論<

4、/b></p><p>　　第2章 塑料模具零件的熱處理工藝</p><p>　　2.1 塑料模具的制造工藝路線 </p><p>　　2.2 塑料模具的熱處理特點(diǎn)</p><p>　　2.2.1 滲碳鋼塑料模的熱處理特點(diǎn) </p><p>　　2.2.2 淬硬鋼塑料模的熱處理</p><p&

5、gt;　　2.2.3 預(yù)硬鋼塑料模的熱處理</p><p>　　2.2.4 時(shí)效硬化鋼塑料模的熱處理</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p&

6、gt;　　模具是一種重要的加工工藝裝備，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)個(gè)工業(yè)部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。模具性能的好壞、壽命高低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。而模具材料與熱處理、表面處理時(shí)影響模具壽命諸因素的主要因素。所以，目前世界各國(guó)都在不斷地開發(fā)模具新材料，改進(jìn)強(qiáng)韌化處理新工藝和表面強(qiáng)化新技術(shù)。</p><p>　　第2章 塑料模具零件的熱處理工藝</p><p>　　選用不同品種鋼材作塑料模具，其化學(xué)成分

7、和力學(xué)性能各不相同，因此制造工藝路線不同；同樣，不同類型塑料模具鋼采用的熱處理工藝也是不同的。本節(jié)主要介紹塑料模具的制造工藝路線和熱處理工藝的特點(diǎn)。 </p><p>　　2.1 塑料模具的制造工藝路線 </p><p>　　1.低碳鋼及低碳合金鋼制模具 </p><p>　　例如，20，20Cr，20CrMnTi等鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→退火→機(jī)械粗加工→

8、冷擠壓成形→再結(jié)晶退火→機(jī)械精加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配。 </p><p>　　2.高合金滲碳鋼制模具 </p><p>　　例如12CrNi3A，12CrNi4A鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→正火并高溫回火→機(jī)械粗加工→高溫回火→精加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配。 </p><p><b>　　3.調(diào)質(zhì)鋼制模具 </b>

9、;</p><p>　　例如，45，40Cr等鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→退火→機(jī)械粗加工→調(diào)質(zhì)→機(jī)械精加工→修整、拋光→裝配。 </p><p>　　4.碳素工具鋼及合金工具鋼制模具 </p><p>　　例如T7A～T10A，CrWMn，9SiCr等鋼的工藝路線為：下料→鍛成模坯→球化退火→機(jī)械粗加工→去應(yīng)力退火→機(jī)械半精加工→機(jī)械精加工→淬火、回火→研磨拋

10、光→裝配。 </p><p><b>　　5.預(yù)硬鋼制模具 </b></p><p>　　例如5NiSiCa，3Cr2Mo（3CR2MO）等鋼。對(duì)于直接使用棒料加工的，因供貨狀態(tài)已進(jìn)行了預(yù)硬化處理，可直接加工成形后拋光、裝配。對(duì)于要改鍛成坯料后再加工成形的，其工藝路線為：下料→改鍛→球化退火→刨或銑六面→預(yù)硬處理（34～42HRC）→機(jī)械粗加工→去應(yīng)力退火→機(jī)械精加工

11、→拋光→裝配。 </p><p>　　2.2.1 滲碳鋼塑料模的熱處理特點(diǎn) </p><p>　　1.對(duì)于有高硬度、高耐磨性和高韌性要求的塑料模具，要選用滲碳鋼來制造，并把滲碳、淬火和低溫回火作為最終熱處理。 </p><p>　　2.對(duì)滲碳層的要求，一般滲碳層的厚度為0.8～1.5mm，當(dāng)壓制含硬質(zhì)填料的塑料時(shí)模具滲碳層厚度要求為1.3～1.5mm，壓制軟性塑料時(shí)

12、滲碳層厚度為0.8～1.2mm。滲碳層的含碳量為0.7%～1.0%為佳。若采用碳、氮共滲，則耐磨性、耐腐蝕性、抗氧化、防粘性就更好。 </p><p>　　3.滲碳溫度一般在900～920℃，復(fù)雜型腔的小型模具可取840～860℃中溫碳氮共滲。滲碳保溫時(shí)間為5～10h，具體應(yīng)根據(jù)對(duì)滲層厚度的要求來選擇。滲碳工藝以采用分級(jí)滲碳工藝為宜，即高溫階段（900～920℃）以快速將碳滲入零件表層為主；中溫階段（820～84

13、0℃）以增加滲碳層厚度為主，這樣在滲碳層內(nèi)建立均勻合理的碳濃度梯度分布，便于直接淬火。 </p><p>　　4.滲碳后的淬火工藝按鋼種不同，滲碳后可分別采用：重新加熱淬火；分級(jí)滲碳后直接淬火（如合金滲碳鋼）；中溫碳氮共滲后直接淬火（如用工業(yè)純鐵或低碳鋼冷擠壓成形的小型精密模具）；滲碳后空冷淬火（如高合金滲碳鋼制造的大、中型模具）。 </p><p>　　2.2.2 淬硬鋼塑料模的熱處理&

14、lt;/p><p>　　1.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)行精加工，才能保證熱處理時(shí)變形最小，對(duì)于精密模具，變形應(yīng)小于0.05%。 </p><p>　　2.塑料模型腔表面要求十分嚴(yán)格，因此在淬火加熱過程中要確保型腔表面不氧化、不脫碳、不侵蝕、不過熱等。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，若采用普通箱式電阻爐加熱，應(yīng)在模腔面上涂保護(hù)劑，同時(shí)要控制加熱速度，冷卻時(shí)

15、應(yīng)選擇比較緩和的冷卻介質(zhì)，控制冷卻速度，以避免在淬火過程中產(chǎn)生變形、開裂而報(bào)廢。一般以熱浴淬火為佳，也可采用預(yù)冷淬火的方式。 </p><p>　　3.淬火后應(yīng)及時(shí)回火，回火溫度要高于模具的工作溫度，回火時(shí)間應(yīng)充分長(zhǎng)短視模具材料和斷面尺寸而定但至少要在40～60min以上。 </p><p>　　2.2.3 預(yù)硬鋼塑料模的熱處理</p><p>　　1.預(yù)硬鋼是以預(yù)

16、硬態(tài)供貨的，一般不需熱處理，但有時(shí)需進(jìn)行改鍛，改鍛后的模坯必須進(jìn)行熱處理。 </p><p>　　2.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。 </p><p>　　3.預(yù)硬鋼的預(yù)硬處理工藝簡(jiǎn)單，多數(shù)采用調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)后獲得回火索氏體組織。高溫回火的溫度范圍很寬能夠滿足模具的各種工作硬度要

17、求。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(jí)淬火。表2.1為部分預(yù)硬鋼的預(yù)硬處理工藝，供參考。 </p><p>　　表2.1 部分預(yù)硬鋼的預(yù)硬處理工藝 </p><p>　　2.2.4 時(shí)效硬化鋼塑料模的熱處理</p><p>　　1.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，使各種合金元素溶入奧氏體中，完成奧氏體后淬

18、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。 </p><p>　　2.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?。?min/mm2～2.5min/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。 </p><p>　　3.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)

19、須通入保護(hù)氣氛，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(zhǎng)保溫時(shí)間，否則難以達(dá)到時(shí)效效果。部分時(shí)效硬化型塑料模具鋼的熱處理規(guī)范可參照表2.2。 </p><p>　　表2.2 部分時(shí)效硬化鋼的熱處理規(guī)范 </p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　近幾年來，由于國(guó)內(nèi)采用進(jìn)口模具材料需

20、求越來越大。已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)模具材料行業(yè)的發(fā)展的一個(gè)助推力，從而將模具材料作為一個(gè)攻關(guān)的重點(diǎn)以推動(dòng)對(duì)模具材料的研發(fā)。對(duì)于日趨激烈的制造市場(chǎng)，很多生廠家為了提高自身的品質(zhì)以占有市場(chǎng)的份額為主導(dǎo)。對(duì)于生產(chǎn)成本也不斷提高導(dǎo)致模具用量與日俱增，對(duì)其也越來越苛刻。為了降低模具生產(chǎn)成本，增加效益，保證高質(zhì)量，在采取先進(jìn)設(shè)備和制造工藝的同時(shí)，必須在提高模具壽命方面不斷地作出努力。這就要求必須合理選用模具材料，合理實(shí)施熱處理和表面強(qiáng)化工藝，大力推廣新材料、

21、新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]吳兆祥.模具材料及表面處理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009</p><p>　　[2]王家瑛.模具材料與使用壽命[M].北京:械工業(yè)出版社,2000</p><p>　　[3]曾珊琪等.模具的壽命與失效[M].北京:化學(xué)