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1、塑料模的工作條件
由于塑料及塑料成型工業(yè)的發(fā)展,對(duì)塑料的模具的質(zhì)量要求也越來越高,因而塑料模具的失效問題及其影響因素已成為重要的研究課題。塑料模的主要工作零件是成型零件,如凸模、凹模等,它們構(gòu)成塑料模的型腔,以成型塑料制件的各種表面并直接與塑料接觸,經(jīng)受壓力、溫度、摩擦和腐蝕等作用。
2 、塑料模材料失效原因分析
一般模具制造中包括模具設(shè)計(jì)、選用材料、熱處理、機(jī)械加工、調(diào)試與安裝等過程。根據(jù)調(diào)查表明:模具失效的因素中,模具所使用的材料與熱處理是影響使用壽命的主要因素。從全 面質(zhì)量管理的角度出發(fā),不能把影響模具使用壽命的諸因素作為多項(xiàng)式之和來衡量,而應(yīng)該是多因素的乘積,這樣,模具材料與熱處理的優(yōu)劣在整個(gè)模具制造過程中*顯得特別重要。
從模具失效的普遍現(xiàn)象分析,塑料模具在服役過程中,可產(chǎn)生磨損失效、局部性變形失效和斷裂失效。塑料模具的重要失效形式可分為磨損失效、局部塑性變形失效和斷裂失效。
3、 塑料模具鋼性能要求 隨著制造業(yè)快速發(fā)展,塑料模具是塑料成型加工中不可缺少的工具,在總的模具產(chǎn)量中所占的比例逐年增加,隨著高性能塑料的發(fā)展和不斷生產(chǎn),塑料制品的種類日益增多,用途不斷擴(kuò)大,制品向精密化、大型化、復(fù)雜化發(fā)展。成型生產(chǎn)向高速化發(fā)展,模具的工作條件也越趨復(fù)雜。
1)型腔表面的磨損和腐蝕
塑料熔體以一定的壓力在模腔內(nèi)流動(dòng),凝固的塑件從模具中脫出,都對(duì)模具成型表面造成摩擦,引起磨損。造成塑料模具磨損失效的根本原因*是模具與物料間的摩擦。但磨損的具體形式和磨損過程則與許多因素有關(guān),如模具在工作過程中的壓力、溫度、物料變形速度和潤(rùn)滑狀況等。當(dāng)塑料模具使用的材料與熱處理不合理時(shí),塑料模具的型腔表面硬度低,耐磨性差,其表現(xiàn)為:型腔面因磨損及變形引起的尺寸超差;粗糙度值因拉毛而變高,表面質(zhì)量惡化。尤其是當(dāng)使用固態(tài)物料進(jìn)入塑模型腔時(shí),它會(huì)加劇型腔面的磨損。加之塑料加工時(shí)含有氯、氟等成分受熱分解出腐蝕性氣體HC1、HF,使塑料模具型腔面產(chǎn)生腐蝕磨損,導(dǎo)致失效。如果在磨損的同時(shí)又有磨損損傷,使型腔表面的鍍層或其他防護(hù)層遭到破壞,則將促進(jìn)腐蝕過程。兩種損傷交叉作用,加速了腐蝕一磨損失效。
2)塑性變形失效
塑料模型腔表面受壓、受熱可引起塑性變形失效,尤其是當(dāng)小模具在大噸位設(shè)備上工作時(shí),更容易產(chǎn)生超負(fù)荷塑性變形。塑料模具所采用的材料強(qiáng)度與韌性不足,變形抗力低;塑性變形失效另一原因,主要是模具型腔表面的硬化層過薄,變形抗力不足或工作溫度高于回火溫度而發(fā)生相變軟化,而使模具早期失效。
3)斷裂
斷裂的主要原因是由于結(jié)構(gòu)、溫差而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)應(yīng)力、熱應(yīng)力或因回火不足,在使用溫度下,使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體,引起局部體積膨脹,在模具內(nèi)部產(chǎn)生的組織應(yīng)力所致。
塑料模具的工作條件與冷沖模不同, 一般須在150℃-200℃下進(jìn)行工作,除了受到一定壓力作用外,還要承受溫度影響。同一種模具會(huì)有多種失效形式,即使在同一個(gè)模具上也可能出現(xiàn)多種損傷。從塑料模的失效形式可知,合理的選用塑料模具材料和熱處理是**重要的,因?yàn)樗鼈冎苯雨P(guān)系到模具的使用壽命。所以,塑料模具用鋼應(yīng)滿足以下要求:
1)耐熱性能
隨著高速成型機(jī)械的出現(xiàn),塑料制品運(yùn)行速度加快。由于成型溫度在200--350℃之間,如果塑料流動(dòng)性不好,成形速度又快,會(huì)使模具部分成型表面溫度在極短時(shí)間內(nèi)超過400℃。為*模具在使用時(shí)的精度及變形微小,模具鋼應(yīng)有較高的耐熱性能。
2) 足夠耐磨性
隨著塑料制品用途的擴(kuò)大,在塑料中往往需添加玻璃纖維之類的無機(jī)材料以增強(qiáng)塑性,由于添加物的加入,使塑料的流動(dòng)性大大降低,導(dǎo)致模只的磨損,故要求棋具有良好的耐磨性。
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