塑料模具塑件成型部位失效及處理工藝探究

朱堅 杭州第一技師學(xué)院

塑料模具的使用壽命是其綜合價值的重要體現(xiàn)，尤其成型部位零件的精度和使用壽命更是最關(guān)鍵之處，在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型塑料模具中，如果其沒有較長的使用壽命作為保障，則會讓企業(yè)因為塑料模具內(nèi)腔尺寸以及表面光滑度的變化而蒙受巨大的損失，所以為了保證塑料模具可以達(dá)到預(yù)定的使用壽命，需重視塑料模具成型工藝中關(guān)于表面沖蝕磨損等因素的研究，促進(jìn)塑料模具使用壽命的提升。

1 失效原因分析

在常溫常壓下塑料模具成型部位零件在正常養(yǎng)護(hù)條件下，內(nèi)部精度和表面精度可以得到保證，但是在高溫高壓的工作環(huán)境下，成型部位零件會在該特殊成型環(huán)境下讓塑料顆粒釋放出各種特殊的腐蝕氣體，從而對成型部位零件進(jìn)行沖擊腐蝕。并且在該環(huán)境下所產(chǎn)生的塑料顆粒會在內(nèi)腔移動，導(dǎo)致成型部位零件的表面精度下降。經(jīng)過試驗可以發(fā)現(xiàn)，內(nèi)腔精度和表面精度出現(xiàn)下降的主要原因是發(fā)生高溫氧化-沖蝕和磨損、顆粒分子對成型表面產(chǎn)生的沖擊。

2 處理工藝

2.1 表面合金化

2.1.1 離子注入 Cr、Y 等元素

塑料零件抗高溫抗高壓一級耐腐蝕和耐磨性能是提升塑料磨具使用性能的關(guān)鍵所在，采用離子注入工藝可以有效的提升塑料零件在該領(lǐng)域的性能，相關(guān)研究表明，在塑料零件的表面注入Cr、Y 元素是最有效的離子注入方式，最高可將塑料零件在上述的各項性能提升1000 倍。而且采用這種方式提升塑料零件的各項能力，還不會讓塑料零件的基本性能發(fā)生變化。這種處理方式對于環(huán)境的要求較為簡單，在室溫真空條件下，就可以完成離子注入工藝，并且因為該工藝可以形成新化合物同其余基本體相互結(jié)合牢固的個結(jié)構(gòu)，所以在脫落現(xiàn)象上會比較于其余方式有著更好的表現(xiàn)。

2.1.2 鈦 - 氮表面擴(kuò)滲

針對實際的生產(chǎn)需求，鈦-氮表面擴(kuò)滲工藝憑借自身在適應(yīng)性強(qiáng)，同時擴(kuò)滲周期短的特點上，在處理塑料模具上也有著廣泛的運用，這是當(dāng)前塑料模具處理的高級技術(shù)，該技術(shù)可以在模具表面形成一個致密的滲層，所以模具硬度、抗拉伸能力、耐腐蝕、耐磨性能就會因為這一滲層，得到巨大的強(qiáng)化。同時這種方式在使用上，除開周期短，對零件的外形無需求之外，在使用中關(guān)于掉皮剝落上都有著良好的適應(yīng)性。

2.1.3 滲碳熱處理

在生產(chǎn)中，滲碳熱處理方式是非常經(jīng)典的一種熱處理方式，該方式雖然在使用中相比較于其余的處理方式，有著較為明顯的缺點，就是對零件的外形損害過高，在高精度的塑料模具處理上，采用這種處理方式會嚴(yán)重?fù)p害塑料模具的精密性，但是這種方式因為在處理滲層時，無論是控制能力還是時間，甚至滲層的成分都可以得到控制，這種滲層控制便利、滲速快的化學(xué)熱處理方式從而在實際的生產(chǎn)中有著大規(guī)模的運用，并且，對生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析這種，這種處理方式在成本控制上也更加的優(yōu)良，一本而言，采用該方式，最為重要的內(nèi)容就是對含碳量進(jìn)行控制，在按照順序正確的完成各項工藝之后，硬度可以達(dá)到62HRC。

2.1.4 滲氮熱處理

表面強(qiáng)化能夠有效的提升塑料模具的使用性能，在實際的生產(chǎn)條件下，滲氮熱處理也是一種非常常用的技術(shù)，該技術(shù)條件下，一般可以將溫度調(diào)整在450℃-570 攝氏度，也就是在該溫度區(qū)間內(nèi)，滲氮熱處理技術(shù)可以實現(xiàn)離子滲氮。滲氮熱處理技術(shù)在該領(lǐng)域有著巨大的利用價值的原因在于，在熱處理技術(shù)完成離子滲透之后，塑料模具的表明硬度就會發(fā)生巨大的變化，表面硬度會提升到900 到1000HV，并且可以發(fā)現(xiàn)硬化厚度也會發(fā)生相應(yīng)的變化，達(dá)到0.1 到0.3mm，所以在這種狀態(tài)下，模具的內(nèi)腔必然可以有著更高的耐磨性。對高精度塑料模具和透明塑料模具有更好的成型效果，所以采用這種方式制作有著巨大的實用意義。

2.1.5 碳氮共滲處理

碳氮共滲是在生產(chǎn)中非常常用的一種低溫處理技術(shù)，該技術(shù)在使用中除開能夠提升硬度和耐磨性這幾項能力之外，其在抗咬合性上的優(yōu)異表現(xiàn)，成為了該技術(shù)可以得到運用的關(guān)鍵所在。碳氮共滲處理技術(shù)的關(guān)鍵節(jié)點在于實現(xiàn)氣體軟氮化，這是實現(xiàn)低溫處理的技術(shù)要點。相比較于傳統(tǒng)的碳氮熱處理技術(shù)，這種實現(xiàn)氣體碳氮共滲處理的低溫技術(shù)，可以有效的避免被處理塑料模具發(fā)生形變的可能，所以在高精度塑料模具處理上，碳氮共滲有著良好的是影響。并且，這種處理技術(shù)除開可以實現(xiàn)哎耐磨性上的更高強(qiáng)化之外，根據(jù)實際情況，完成噴丸處理，還可以改變模具的疲勞極限。

2.2 表面覆層

2.2.1 TD 覆層處理

該技術(shù)可以得到極高運用價值的關(guān)鍵在于，塑料模具經(jīng)過覆層處理之后，必然可以實現(xiàn)在各個領(lǐng)域上相關(guān)性能的提升，尤其是在耐磨性和硬度上表現(xiàn)優(yōu)異。TD 覆層技術(shù)的核心在于，將目標(biāo)模具置于硼砂熔鹽的混合物中，然后對溫度進(jìn)行控制，在高溫環(huán)境下，塑料模具的表面會形成一層金屬碳化物。這層金屬碳化物就是確保零件在硬度和耐磨性上得到提升的關(guān)鍵所在。但是該技術(shù)同其余的熱處理技術(shù)一樣，對于淬火工藝要求很高，不然塑料模具很容易因為淬火環(huán)節(jié)所存在的問題，出現(xiàn)精度下降甚至開裂的問題。

2.2.2 PVD( 或 PCVD) 氣相沉積

該技術(shù)因為是一種低溫處理技術(shù)，同時塑料模具在處理之后各項性能，同覆層技術(shù)相比，難以擁有優(yōu)勢，甚至在硬度上還存在較高的差距，所以該技術(shù)一般都是作為對高溫處理技術(shù)的補(bǔ)充，例如一些高溫回火零件就會采用這種方式進(jìn)行處理，所以該技術(shù)在硬化型塑模鋼處理上有著很好的實用性。塑模鋼在該技術(shù)條件下，會在表現(xiàn)形成一層致密的鍍層，從而達(dá)到強(qiáng)化塑料模具的效果。

2.2.3 激光熔覆

激光熔覆技術(shù)還是一項不夠成熟的技術(shù)，但是該技術(shù)在實際使用中卻依舊有著強(qiáng)大的實用性，隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，在塑料模具處理上，提升整個工藝流程的自動化程度已經(jīng)迫在眉睫，而激光熔覆技術(shù)除開在硬度、抗變形、抗氧化、結(jié)構(gòu)致密等多項塑料模具處理上的優(yōu)異性之外，更加的符合自動化的生產(chǎn)環(huán)境，所以該技術(shù)成為當(dāng)前塑料模具表面處理技術(shù)發(fā)展關(guān)鍵路徑。

3 結(jié)論

(1）塑料模具在使用中出現(xiàn)內(nèi)腔精度以及表現(xiàn)光滑性下降的根本原因，在于高溫高壓這類極端環(huán)境下，所產(chǎn)生的塑料顆粒會對模具表明造成沖擊腐蝕和磨損。

(2）塑料模具表面的光滑性以及產(chǎn)生磨損的嚴(yán)重性，一般會受到塑料顆粒的大小以及沖擊角度的影響。

(3）針對塑料模具在高溫高壓這類環(huán)境下，其使用精度會下降的問題，對塑料模具的表面進(jìn)行強(qiáng)化，是提升塑料模具使用廠家生產(chǎn)效率和企業(yè)受益的良好方式。當(dāng)前能夠?qū)λ芰夏＞弑砻孢M(jìn)行強(qiáng)化的方式多種多樣，擴(kuò)滲、滲碳、碳氮共滲等都是非常優(yōu)異的處理方式，本文中所介紹的塑料模具的處理方式基本可以滿足當(dāng)前生產(chǎn)環(huán)境下，對于塑料模具的要求，但是隨著技術(shù)的發(fā)展，在模具處理上實現(xiàn)更高程度的自動化，必然是當(dāng)前技術(shù)發(fā)展下塑料模具處理工藝流程的必然路徑，所以發(fā)展激光熔覆這一新技術(shù)，提升模具處理的自動化程度，有著更大的現(xiàn)實意義。