1.塑料模具的工作條件

隨著塑料和塑料成型行業(yè)的發(fā)展，塑料模具的質(zhì)量要求越來(lái)越高，因此塑料模具的故障及其影響因素已成為一個(gè)重要的研究課題。塑料模具的主要工作部件是成型部件，如凸模、凹模等，形成塑料模具的腔，形成塑料零件的各種表面，直接接觸塑料，承受壓力、溫度、摩擦和腐蝕。

2 塑料模材料故障原因分析

一般模具制造包括模具設(shè)計(jì)、材料選擇、熱處理、機(jī)械加工、調(diào)試安裝等工藝。根據(jù)調(diào)查，在模具故障因素中，模具中使用的材料和熱處理是影響使用壽命的主要因素。從綜合質(zhì)量管理的角度來(lái)看，影響模具使用壽命的因素不能作為多種類(lèi)型的總和來(lái)衡量，而應(yīng)作為多種因素的乘積。這樣，模具材料和熱處理的優(yōu)缺點(diǎn)在整個(gè)模具制造過(guò)程中尤為重要。

從模具故障的常見(jiàn)現(xiàn)象分析來(lái)看，塑料模具在使用過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生磨損故障、局部變形故障和斷裂故障。塑料模具的重要故障形式可分為磨損故障、局部塑性變形故障和斷裂故障。

3. 塑料模具鋼的性能要求 隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，塑料模具是塑料成型加工中不可缺少的工具，模具總產(chǎn)量的比例逐年增加。隨著高性能塑料的發(fā)展和不斷生產(chǎn)，塑料制品的種類(lèi)越來(lái)越多，用途越來(lái)越大，產(chǎn)品向精密化、大型化、復(fù)雜化發(fā)展。隨著成型生產(chǎn)的快速發(fā)展，模具的工作條件越來(lái)越復(fù)雜。

1)型腔表面的磨損和腐蝕

塑料熔體在模具腔內(nèi)以一定的壓力流動(dòng)，凝固的塑料零件從模具中取出，對(duì)模具成型表面造成摩擦和磨損。塑料模具磨損失效的根本原因是模具與材料之間的摩擦。然而，磨損的具體形式和磨損過(guò)程與模具工作過(guò)程中的壓力、溫度、材料變形速度和潤(rùn)滑條件等諸多因素有關(guān)。當(dāng)塑料模具使用的材料與熱處理不合理時(shí)，塑料模具的腔表面硬度低，耐磨性差，表現(xiàn)為：腔表面磨損變形造成的尺寸差；粗糙度值增加，表面質(zhì)量惡化。特別是當(dāng)使用固體材料進(jìn)入塑料模型腔時(shí)，會(huì)加劇腔表面的磨損。此外，塑料加工中含有氯、氟等成分，熱分解腐蝕性氣體HC1、HF，塑料模具腔表面腐蝕磨損，導(dǎo)致故障。如果型腔表面的涂層或其他保護(hù)層同時(shí)磨損損壞，則會(huì)促進(jìn)腐蝕過(guò)程。兩種損傷的交叉作用加速了腐蝕和磨損失效。

2)塑性變形失效

塑料模型腔表面壓力和加熱會(huì)導(dǎo)致塑性變形故障，特別是當(dāng)小型模具在大噸位設(shè)備上工作時(shí)，更容易產(chǎn)生過(guò)載塑性變形。塑料模具材料強(qiáng)度和韌性不足，變形阻力低；塑性變形故障的另一個(gè)原因是模具腔表面硬化層太薄，變形阻力不足或工作溫度高于回火溫度，導(dǎo)致模具早期故障。

3）斷裂

斷裂的主要原因是結(jié)構(gòu)應(yīng)力、熱應(yīng)力或回火不足。在使用溫度下，殘余奧氏體轉(zhuǎn)化為馬氏體，導(dǎo)致局部體積膨脹和模具內(nèi)的組織應(yīng)力。

塑料模具的工作條件不同于冷沖模具， 一般為150℃-200℃除了一定的壓力一定的壓力外，還要承受溫度的影響。同一模具有多種故障形式，即使在同一模具上。從塑料模具的故障形式來(lái)看，合理選擇塑料模具材料和熱處理非常重要，因?yàn)樗鼈兣c模具的使用壽命直接相關(guān)。

因此，塑料模具鋼應(yīng)滿足以下要求：

1）耐熱性能

塑料制品隨著高速成型機(jī)械的出現(xiàn)機(jī)械的出現(xiàn)而加快。成型溫度為200-350℃如果塑料流動(dòng)性差，成型速度快，模具部分的成型表面溫度會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)超過(guò)400℃。模具鋼應(yīng)具有較高的耐熱性，以保證模具在使用過(guò)程中的精度和變形。

2) 耐磨性足夠

隨著塑料產(chǎn)品使用的擴(kuò)大，玻璃纖維等無(wú)機(jī)材料往往需要添加到塑料中以增強(qiáng)塑性。由于添加了添加劑，塑料的流動(dòng)性大大降低，導(dǎo)致模具磨損，因此需要良好的耐磨性。

3) 切削加工性能優(yōu)異

大多數(shù)塑料成型模具，除了電火花加工外，還需要進(jìn)行一定的切割加工和鉗工維修。為了延長(zhǎng)切割工具的使用壽命，在切割過(guò)程中加工硬化較小。為了避免模具變形和影響精度，希望將殘余應(yīng)力控制在最小限度。

4) 熱穩(wěn)定性好

塑料注射模的零件形狀往往比較復(fù)雜，淬火后難以加工，所以要盡量選擇熱穩(wěn)定性好的材料。

5)鏡面加工性能

型腔表面光滑，成型表面需要拋光成鏡面，表面粗糙度低于Ra0.4μm，保證塑料壓制件的外觀，便于脫模。

6)熱處理性能

在模具故障事故中，熱處理引起的事故一般為52.3%，因此熱處理在整個(gè)模具制造過(guò)程中起著重要作用。熱處理過(guò)程的質(zhì)量對(duì)模具質(zhì)量有很大的影響。一般要求熱處理變形小，淬火溫度范圍寬，過(guò)熱敏感性小，特別是淬火和淬火性大。

7)耐腐蝕性

腐蝕性氣體在成型過(guò)程中可能會(huì)被釋放出熱分解，如腐蝕性氣體HC1、HF等腐蝕模具，有時(shí)在空氣流道口腐蝕損壞模具，因此模具鋼具有良好的耐腐蝕性。

4 新型塑料模具鋼

正火態(tài)45鋼或40通常用于塑料模具Cr鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)制造。采用硬度要求高的塑料模具CrWMn或Crl2MoV等鋼制造。對(duì)工作溫度較高的塑料模具，可以選擇用韌性高的熱作模具鋼。為了滿足塑料型腔對(duì)尺寸精度和表面質(zhì)量的更高要求，新近又研制一系列新型模具鋼。

1)滲碳塑料模具鋼

塑料模具

滲碳塑料模具鋼主要用于冷擠壓成型腔復(fù)雜的塑料模具。這種鋼含碳量低，素Cr，同時(shí)加入適量Ni、Mo和v，其作用是提高淬火和滲碳能力。為了便于冷擠壓成型，這種鋼在退火狀態(tài)下必須具有較高的塑性和較低的變形阻力≤1 00HBS。表面硬度可達(dá)58-62HRC。國(guó)外有瑞典8416、美國(guó)等特殊鋼種P2和P等等。在中國(guó)經(jīng)常使用12。CrNi3A和12Cr2Ni4A鋼、20Cr2Ni4A，耐磨性好，無(wú)坍塌和表面剝落，模具壽命提高。鋼中元素cr，Ni、Mo、V增加滲碳層的硬度、耐磨性和心臟的韌性。

2)預(yù)硬塑料模具鋼

這種鋼的碳含量為0.3% -O.常用合金元素有55%Cr、Ni、Mn、v等等。為了提高其切削性，加入s、ca通過(guò)開(kāi)發(fā)和引進(jìn)，開(kāi)發(fā)了幾種典型的塑料模具鋼Y55CrNiMn-MoVS(SMI）它是中國(guó)開(kāi)發(fā)的S易切割塑料模具鋼的特點(diǎn)是預(yù)硬交付硬度為35_40 HRC，切削加工性好，加工后不再熱處理，可直接使用。加人Ni加入固溶強(qiáng)化和增加韌性Mn與S形成易切相MnS；加入Cr、Mo、V，提高鋼的淬透性 8Cr2S鋼屬于易切割精密模具鋼。

3)時(shí)效硬化塑料模具鋼

開(kāi)發(fā)了低鈷、無(wú)鈷、低鎳的馬氏體時(shí)效鋼，MASI是典型的馬氏時(shí)效鋼。8150C固溶處理后，硬度為28-32HRC，叮進(jìn)行機(jī)械加工，然后4800C時(shí)效，時(shí)效折出Ni3Mo、Ni3Ti金屬間化合物等硬度達(dá)到48-52 HRC。鋼材韌性高，時(shí)效時(shí)尺寸變化小，焊補(bǔ)性能好，但鋼材價(jià)格昂貴，在國(guó)內(nèi)不太受歡迎。

4)耐腐蝕塑料模具鋼

塑料模具

以聚氯乙烯（Pvc）及ABS以耐燃樹(shù)脂為原料的塑料制品在成型過(guò)程中分解產(chǎn)生腐蝕性氣體，腐蝕模具。因此，塑料模具鋼需要具有良好的耐腐蝕性。國(guó)外常用的耐腐蝕塑料模具鋼有馬氏體不銹鋼和硬化不銹鋼。瑞典等國(guó)外ASSAB公司的STVAX（4Crl3）和A SSAB一8407等。