塑料胶木模的热处理方法

        引言
        塑料制品广泛应用于日常生活中, 特别是在电器制造行业中应用广泛。塑料胶木模是生产中必不可少的工具, 它主要以胶木粉为材料。塑料胶木模的加工制造质量的好坏, 对模具使用寿命的长短, 塑料制品的品质尤为重要。而塑料胶木模的加工要求较高, 特别是其热处理工艺较为复杂, 操作难度较大, 不容易掌握, 故而探索胶木模的热处理工艺有一定的积极意义。
        1 塑料胶木模的工作条件及用材分析
        热固性塑料制品是同胶木粉加入压模热压成型而成。塑料胶木模周期性地承受1 960~ 7 840MPa 的压力, 并在160度~ 200度温度下持续受热, 浇注时受到胶木粉流动的摩擦作用及气体的腐蚀作用。另外, 手工操作时模具还将受到脱模时的冲击和碰撞。根据上述工作条件, 对塑料胶木模的性能要求是: 有足够的强度和韧性; 表面耐磨抗蚀, 表面硬度应在HRC48~ 53 左右; 尺寸精确, 型腔尺寸一般为3~ 5 级; 型腔光滑, 成型面粗糙度要求达到0，2左右。
        根据上述要求, 在选材方面, 则要求模具用钢在正常淬火及回火后具有足够的强度、韧性、耐热、耐磨及抗蚀等性质。即: 抗弯强度大于1 960MPa; 冲击值ak 大于19162~ 914J/ cm2; 硬度大于HRC52, 在200度、98MPa 压力下, 有足够的抗蠕变能力, 能长期保持形状和表面光洁; 退火后硬度小于HB227, 在硬化状态下能正常地抛光到镜面; 锻造温度范围宽, 高温塑变抗力小, 塑性小, 不易产生网状碳化物或带状组织等缺陷。且有足够的淬硬性能, 且按正常工艺热处理后, 心部硬度在HRC35~ HRC40 以上。此外, 过热、脱碳与回火脆性倾向要尽可能低。
        2 塑料胶木模的热处理工艺
        本文举例就有关塑料胶木模的热处理工艺进行探讨。现有一电器压盖模, 其形状较为复杂。根据前述要求, 制定如下工艺。
        2.1 材料
        T 10A 材料的特点是: 价廉, 无碳化物、石墨化等, 易加工, 韧性好, 过热倾向低, 在碳钢中淬火变形较小, 有较高的耐磨性, 使用时不易破损。退火后硬度HB< 197, 淬火硬度HRC \62。其缺点是硬化性能差, 复杂零件热处理有困难, 蠕变能力不够高, 重载用模具寿命不够长。用此类钢时一般应具备分级淬火条件。
        2.2 制造模具的工艺路线
        锻造--退火--粗加工--调质处理--精加工--最终热处理(淬火、回火)--钳工抛光--镀铬--钳工抛光装配。从以上工艺路线可以看到, 模具的淬火、回火接近最后成型工序, 所以要求热处理变形小, 表面干净光洁。粗加工以后进行的调质热处理, 也叫定型处理。
        该工艺作用有二:
        其一, 减少以后热处理的变形, 起到了定型作用;
        其二, 细化钢的晶粒, 得到回火细珠光体( 即回火索氏体) 的组织, 消除了粗加工所造成的内应力, 改善了钢的机械性能。
        为了保证模具变形小, 模具精加工以后进行的最终热处理, 即淬火和回火。以上采用的具体工艺操作中, 预热400度~450度可在箱式炉中进行。模具即使不装箱保护,也无明显氧化, 不会引起脱碳。淬火可在中温盐浴炉中加热, 但在加热前, 应调好炉温, 并事先进行盐液的脱氧捞渣, 以防加热时工作脱碳。为减少加热过程中的变形, 应根据模具的形状, 估计变形趋势, 采取措施, 使加热与冷却能均匀地进行。图4 T10A 胶木模最终热处理工艺曲线由于碳钢渗透性差, 硝盐分级淬火后淬硬层不超过4mm 左右。
        尽管淬硬层较薄, 但对胶木模还是可以的, 因这种模具加工成型后尺寸不再变动, 不同于刃口模具磨钝后还可以磨刃再使用, 使用过程中无须再磨。因此, 模具不需要整体淬硬,只要表面有一定深度的淬硬层即可。
        分级淬火所得分级温度为150度~ 160度。采用的硝盐成分为: 54% ( KNO3+ NaNO2) , 再加2%~ 4% 的水。模具分级淬火后空冷至室温, 再用热水清洗,但不得用冷水清洗, 以避免工件发生开裂。工件清洗后应立即装炉回火, 不得拖延时间。
        为了保证韧性, 回火时间应充分, 大件要在一个半小时以上。回火温度采用340度~ 360度, 高于胶木模工作时的受热温度。如能在调质后加上氮化处理将更为理想。