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1、模具结构与技术,一. 塑料模具的初步认识,1.模架（模架）,2. 模具7大系统,二 模具质量等级分类,1. 一级质量模具,* CYCLES：必须能有一百万或以上的啤次。 * 一级模具的要求如下： （1）、详细的模具设计（连电脑图和物料）； （2）、模架硬度最少要有HB280； （3）、模仁,入子必需最少淬硬HRC50,所有滑块及配件等亦必要淬硬;； （4）、要加中托司(EGP)； （5）、滑块必定要有耐磨片； （6）、建议将全部冷却水道做镀镍（ELECTROLESS NICKEL PLATING） （7）、分模面必要加定位锁。,2、 二级质量模具,* CYCLES：要求大约50万啤次。 * 此
2、乃二级和高级质量的模具，必须用好的物料及配件，并于模具的公差亦有一定的标准（尺寸精度）。 * 此模亦要求有顶好的质量 * 二级模具的要求如下： a、建议做详细的模具设计； b、模架硬度最少要有HB280； c、模仁、入子必需最少淬硬HRC48，所有滑块及配件等亦必要求热处理； d、分模线必要加定位锁； e、以下之要求会于个别要求及在报价时而定立： （a）、要加中托司(EGP) ； （b）、滑块加耐磨片； （c）、型腔电镀。,3. 三级质量模具,* CYCLES：要求大约25万啤次。 此乃一般的模具要求，生产亦为中生产模具。 * 三级模具的要求如下： （1）、建议做模具设计； （2）、模架硬度最
3、少要有HB165； （3）、模仁、入子必需最少为HB280； （4）、除以上3点基本要求外，其它均视作选择性的额 外要求。,4. 四级质量模具,* CYCLES：要求大约1万啤次。 此乃低生产模具，一般而言没有什么特别要求，但模具质量仍需好及客户接受。 * 四级模具的要求如下： （1）、建议做模具设计； （2）、模架可能是一般的铜材或铝； （3）、入子可用铝或用客户同意下的钢材； （4）、除以上3点基本要求外，其它均视作选择性的额外要求。,三 塑 胶 模 具 常 用 钢 材,1. 王牌钢 （中炭钢或45号钢）,美国标准编号： AISI 1050 1055 日本标准编号： S50C S55C 德
4、国标准编号： 1.1730 硬度：HB170 HB220 特性：价格便宜,加工容易 用途：在模具上用作模架,顶柱，及一些不重要的零件上,市场上一般标准模架是采用此种钢材;,2. P20预硬塑胶模具钢,美国、日本、新加坡、香港、中国标准编号：AISI P20， 德国及有些欧洲国家编号：DIN：1.2311、1.2378、1.2312 硬度：HRC280400 特性：1.此种钢是预硬钢，一般不适宜热处理，但是可以 氮化处理， 2.硬度比中炭钢高，变形也比中炭钢稳定 3.由于已作预硬处理，机械切削也不太困难， 用途：很合适做一些中下价模具的镶件，有些生产大批量的 模具模架也采用此钢材 常规品牌： 瑞
5、典：718S （330340HRC）,718H （340380HRC） 日本：NAK 80（400HRC+20）,NAK55（400HRC+20）,德国： GS-711（硬度340360HRC） GS738（硬度320350HRC） GS808VAR（硬度380420HRC） GS318（硬度290330HRC） GS（硬度 290330HRC） 注意： 1. NAK 80做母模镶件， 2. NAK55做公模镶件，但不能直接做EDM纹（含硫）； 3. GS312含硫不能做EDM纹，在欧洲做模架较为普遍，,公模,3. H13热作钢,美国、中国、香港、新加坡、标准编号：AISI H13， DIN：
6、（欧洲）1.2344 日本： SKD61 硬度： HB185HB230须热处理。 特性： 1. 用在塑胶模具上的硬度一般是480520HRC，也可氮化处理 2.由于须要热处理，加工较为困难，故在模具的价格上比较贵一些 3.若是须要热处理到40HRC 以上的硬度，模具一般用机械加工比较 困难，所以在热处理之前一定要先做工件的粗加工 4.运水孔，螺钉孔，及攻牙必须做好才进行热处理，否则要 退火重做，那么是费时失事的 常规品牌：一胜百（ASSAB）：8407； 德胜（THYSSEN）：GS344ESR或GS344EFS。 （一般用在定件的是GS344ESR，用在动件的是GS344EFS）； 日本大同
7、制钢： DAIDO STEEL HI,5. 420 （不锈钢）,AISI：420 STAVAX DIN：1.2083 硬度：HB180240， 特性：1.须要热处理，应用硬度480520HRC， 2.不适合氮化热处理（锐角的地方会龟裂）， 3.耐腐蚀及抛光的效果良好，一般用于透明胶件及有腐 蚀性的胶料，例如：PVC及防火料等等 常规品牌：一胜百（ASSAB）：S-136ESR 德胜：GS083-ESR、GS083 GS083VAR；,6. 420 预硬不锈钢,DIN：1.2316 AISI： 420 STAVAX 硬度：HB265380， 特性：1.不适用于透明胶件，因为抛光到高光洁度时，由于
8、硬度不够很容易 有坑纹，同时在啤塑也很易有花痕，要经常再抛光， 2.硬度不高，机械切削较易， 3.耐腐蚀，常用于具腐蚀性的胶料。 常规品牌： 一胜百(ASSAB）：S-136H（HB290330） 德胜钢厂(THYSSEN）：GS316（HB265310） GS316ESR （3034HRC） GS083M（HB290340） GS128H（3842HRC） 日本大同（DAIDO）： PAK90（HB300330）,10. 油钢,AISI 01， DIN 1.2510 & AISI 02，DIN 1.2842 硬度：HB220230 特性：要热处理，应用硬度580600HRC 用途：一般作为滑
9、块的硬片，压紧块，垃圾钉等 常规品牌： 一胜百（ASSAB）：DF2， 德胜（THYSSEN）：GS-510及GS-842， 龙记（LKM）：2510 。,11. Be Cu 铍铜,用途：此材料一般用在塑胶模具难于做冷却的位置上 特性：散热效果好 常规品牌： MOLDMAX 30，硬度为：260320HRC MOLDMAX 40，硬度为： 360420HRC 德胜（B2）出厂硬度为350HRC。,型模之熱處理及表面處理,退火 淬火 回火 氮化 电镀，镀着,對鋼料施行适合正确之熱處理能使硬度,強度,韌性等机械性能提高. 再者,施行電鍍作表面處理,型模表面精度提高,表面光洁,使脫模良好,成形品外觀
10、成為光洁,能使成形性向上.因之,型模壽命增長,品質向上必選用适當之材料等外,對於熱處理及表面處理方法之選定亦极重要. 以下對型模普通施行之熱處理及表面處理方法作概要之說明.,退火,* 為使鋼質軟化,調整結晶組織,再者消除內部應力,加熱至适當溫度后徐徐冷卻之操作(圖2),但由於目的及材料之不同,退火溫度及操作亦各各相异. * 此應型模加工時极普遍施行之事項,此有將應力去除,材料軟化,切削性提高之目的.有下述之事項. (1) 消除應力退火 為使將加工所生之內部應力消除,施行熱處理,特別對有淬火必要之型模場合,大多在粗切削及中切削作業間施行. 不施行退火消除加工內部應力,淬火時麻田散鐵變態所生之應力
11、大,成為淬火開裂,撓曲等原因. (2) 球狀化退火 為使改善加工性,退火后韌性增加,防止淬火開裂,有必要將鋼之碳化物球狀化.為此目的對工作施行加熱,然后冷卻之操作.,淬火,淬火為使鋼之硬度增加,加至适當溫度,在适當之冷卻劑中急冷之操作(圖3),但有种种不同之方法,最普通施行之方法如下所述.,(1) 普通淬火,* 將鋼加熱至A,及A1變態點以上之适當溫度,然后在水或油中急冷由此在气冷中得麻田散鐵組織之方法. * 普通淬火之際,加熱必需注意之點為過熱及氧化脫碳之防止.型模部份為肉厚非常不均一之制品之場合,將有不均一之加熱,由於各部之溫度差發生熱膨脹差,致影響變態點,引起變態差,成為應力,淬火開裂之
12、原因. * 氧化,脫碳之防止方法為使用能調整气氛之加熱爐及鹽浴爐,但如無法獲得之場合,則可在被覆以淬火用鹽粉之件制箱中加熱. * 為防止熱處理變形,使用淬火溫度低之鋼料,選用自硬性大,有气冷程度淬火之鋼料等,為有效之措施.,(2) 麻淬火(Marquenching),加熱至被處理材料之淬火溫度后,投入於溫度為Ms點(冷卻時由活斯田鐵轉為麻田散之開始溫度)之熱鹽槽中,使鋼材之溫度成為均一后,取出气冷緩慢引起麻田散鐵變態,形成硬化(圖5),气冷后施行回火處理.此法不致發生淬火開裂,淬火應力.,回火,鋼材於淬火狀態中,有非常硬脆,成為不安定狀態.回火將淬火所生之內部應用除去形成安定狀態外,為使能賦与
13、适合各种用途之硬度及韌性,加熱至A1變態點以下之适當溫度后,再行冷卻之操作. 依照回火之目的,分為低溫回火及高溫回火兩种. 淬火硬度需要相當高之場合,使用高碳鋼,施行溫度在200左右之低溫回火,其目的系將由於淬火所生之應力消除;构造用鋼之場合,回火之目的,系將其組織轉化為有高韌性之糙斑鐵,施行溫度在500600之高溫退火. 高合金鋼及高速鋼施行一次回火,回火效果不能充份之場合,得施行23次之返复回火.此外,為使提高机械性能之場合,亦得施行23回之返复回火. 圖7示含碳量為0.45%之碳素鋼,不同回火溫度時机械性能之變化.,氮化,氮化亦為使鋼件表面硬化之方法,在氨气或含氮之适當媒劑 中加熱,使形
14、成局部含氮量增加之操作. 氮化層非常硬,有特殊卓越之耐磨耗性,耐蝕性亦較良好.因之對型模,特別為摩擦部分有非常效果. 氮化有諸多方法,普通施行者有下列方法. (1) 气体氮化法 被處理件裝於氮化箱內,置入於爐中,通入氨气,溫度為500550左右,氮化時間為50100小時. 此种方法為低溫處理,使熱處理變形接近於無,氮化層非常硬,大至在Hv10001200左右.氮化層厚度標准,使用氮化鋼之場合,50小時為0.5mm,100小時為0.7mm.使用材料希望為含鋁之氮化鋼. (2) 低溫鹽槽氮化方法(軟氮化法) 此种方法施行於氯化鉀(KCN)等熔解鹽槽中,處理溫度為約550. 在熔解鹽槽施行氮化与滲碳
15、處理方法相同,但以氮化為主之處理溫度較低. 氮化時間較气体氮化法為极短,12小時.此种方法所得之表面層硬度,低碳鋼,中碳鋼場合約為Hv570680左右,較气体氮化法為低,耐磨耗性,韌性等卓越,燒接及燒合等防止有特殊效果.再者,熱處理應力极為微小.使用材料以不含氮化生成元素之普通鋼為佳.,電 鍍,電鍍為在型模表面被覆其他金屬,增加表面光澤,提高表面硬度,增強耐蝕性等之表面處理方法,對型模作下列處理. (1) 鍍硬鉻 此為對型模廣泛施行之處理.此電鍍法將型模浸入於以無水鉻酸為主体之電解液中,通以電流,鉻析出電著於型模表面. 普通鍍層厚約為0.0050.05mm,施行於型模場合,以0.010.02m
16、m左右最為适當. 在型模表面施行電鍍硬鉻之場合,得提高增進下列各項特征. 1) 脫模良好.鍍鉻面光滑如鏡,脫模非常卓越. 2) 鍍層面硬,耐磨耗性佳,不易刮傷.鍍層面硬度約為Hv9001000左右. 3) 形成良好之耐蝕性.鉻面除對鹽酸,稀硫酸等一部份化學品有作用外,對其他藥品安定. 4) 有良好光澤.鉻面具有精美之光澤,能反映於成形品上,能提高成形品之商業价值.,(2) 無電解鍍鎳 此法不經電解作用,以化學方法施行鍍著(例如無電解鍍著法).鍍著經由附著於被處理材上之触媒劑傷鎳被還原,行成表面鍍著層.此种鍍著之特性為. 1) 不致發生電鍍之鍍層厚度差,為較為均勻鍍著法. 2) 表面不生針孔,光滑而硬.經由熱處理硬度更能上升.鍍層硬度偶而可達Hv500左右,施行熱處理者可上升至Hv800900左右. 3) 密著性良好,不易剝离. 4) 耐蝕性良好.鍍著面之化學耐蝕性几与純鎳相匹.,模具设计合理化,Rationalization of Mol
