塑料模具的表面强化技术研究

2015-02-24耿吉

橡塑技术与装备 2015年24期

关键词：塑料模具化学镀塑料制品

耿吉

（江苏省昆山市第一中等专业学校，江苏昆山 215300）

塑料模具的表面强化技术研究

Research of plastic mold surface strengthening technology

耿吉

（江苏省昆山市第一中等专业学校，江苏昆山 215300）

现代科技水平的发展让塑料制品得以走进千家万户，塑料制品俨然已经成为人们生产生活中不可缺少的一部分。庞大的需求量对生产塑料的厂家来说既是机遇又是挑战。一方面，大量的生产带来的是巨大的经济回报；另一方面，如何提高塑料制品的性能也是厂家不得不花精力和时间钻研的问题。本文通过对塑料制品的大致介绍来分析与探讨有效提高塑料模具性能的方法，以提高塑料模具的使用寿命，满足人们日常生产生活的需求，更为了塑料模具的进一步发展与推广。

塑料模具；表面强化技术；应用

21世纪的今天，塑料可谓是最常见的一种物品了。它带给了人们无论是生产还是生活的巨大方便与一次又一次的生产奇迹。我国塑料模具技术的发展算是“后期赶上型”，所以，虽然取得了众多的成就，但其水平与发达国家相比，还是有很多不足之处的，但这也恰恰表明了我国塑料模具技术水平还是有很大的提升与发展空间的，从这一方面来说，这实在是一个福音。该怎样提高塑料模具的性能及使用寿命，将塑料模具的发展推向一个新的高度，越来越成为人们关注的问题。在探索中，我们发现对塑料模具进行表面强化处理，能有效改善当前塑料制品的诸多不足之处，使塑料制品发展更上一层楼。

1 塑料模具的概述、分类及其工作条件

在塑料加工工业中与成型机配套使用，生产出构型完整、尺寸精确的塑料制品的工具统称为塑料模具。随着现代科学技术的发展，塑料模具不断推陈出新，拥有了丰富多样的品种与不断改善的结构，模具生产技术也是日新月异，塑料模具的功能也是日渐强大，不断带给人们惊喜。

塑料模具的分类方法多种多样，按照成型方法与工艺的不同，可将塑料模具分为挤出成型模具、注射成型模具、吸塑成型模具等。在塑料模具的工作条件方面，根据塑料品种特性的不同，可将其分为热固性塑料压模和热塑性注射模。两者的区别主要在于，热固性塑料压模受热温度为200~250 ℃，且其受力大、易磨损；而热塑性注射模恰恰相反，它需要受热、受压、受磨损才能制作出精美的制品。

2 塑料模具的失效及其性能要求

2.1 塑料模具的失效形式

塑料模具的失效形式是多钟多样的，其中最常见的有断裂、塑性变形和成型面磨损及腐蚀，现对这几种失效形式做个大概的说明。断裂是三者之中危害最大的一种失效形式，它是指在生产塑料制品时，由于高温及压力而使塑料制品发生断裂的现象。归根结底，这也是因为塑料模具生产技术复杂、变化多端或者对塑料模具的工作条件把握不准所造成的[1]。

模具在持续受压、受热作用下“不堪重负”而产生局部塑形变形，从而致使模具失效的失效形式称为塑形变形失效。究其原因，主要有两方面：一是塑料模具所采用的材料强度不足，韧性不够，对变形的抵抗力低；二是模具型腔表面的硬化层过薄，无法受住高温的压力，导致组织结构发生变化而使模具失效。

成面型磨损是模具与物料间产生摩擦而导致的拉毛现象，是最常见的模具失效形式。成面型磨损的程度的高低是与多种因素有关的，比如生产过程中塑料制品所受的压力、温度等。而成面型腐蚀是指在生产过程中，某些生产原料在多种压力下而释放出腐蚀性气体而对模具产生腐蚀性危害。

2.2 塑料模具的性能要求

在塑料模具的工作条件与一般加工工艺不同，温度一般控制在 150～ 200 ℃，这表明了塑料模具的使用过程中温度的作用是至关重要的，根据塑料模具的特性，我们可以大致归纳出塑料模具的几个性能要求：

（1）拥有良好的表面光滑度。塑料制品的型腔表面粗糙值有高有低，越高品质的塑料制品，对表面粗糙值要求越高。要使塑料成品拥有精美的外观且便于成品脱模，就要降低表面粗糙度，其中最常用的方法便是对模具表面进行抛光处理。

（2）具有高强度的表面硬度及抗腐蚀性。为保证模具在工作过程中能受住较大的压力和摩擦力，确保模具形状与尺寸的精度，塑料模具成型面硬度必须保持在一个较高的水平上。只有塑料模具表面具有足够的硬度，才能满足生产的需求。

（3）具有优良的切削加工性。大多数塑料模具有时要根据实际情况进行相应的切削加工和钳工修配，所以拥有适宜的硬度是塑料模具所必须的，以保证切削加工的顺利进行[2]。

（4）拥有良好的热稳定性。众所周知，要对成型模具进行二次加工是很难的，因其结构复杂多样，这对制作塑料模具的原料提出了高要求。在制作过程中，要尽量选取热稳定性较好的原料，保证塑料模具的尺寸精度及表面粗糙度要求。

3 塑料模具表面处理技术

塑料模具的表面处理技术也是多种多样的。这里主要介绍其中的三种，它们分别是表面热处理、气相沉积以及电镀和化学镀。

3.1 塑料模具表面热处理

塑料模具表面热处理分为两类，一是表面淬火，二是化学热处理。表面淬火是为了改变其组织性能而对模具表面进行淬火等热处理，使模具表面温度发生较大变化而达到预期效果的一种方法。热处理通过改变模具表面的温度，使模具表层发生硬化而内部保持其韧性，继而有效提高模具表面的耐磨性和强度。热处理的难度小，且易掌握，所以也是塑料模具生产中经常使用的方法。

3.2 气相沉积

气相沉积，简单来说，就是在在模具表面形成一种涂层，这种涂层是利用气相中发生的化学、物理过程形成的，它的成分有金属、非金属、化合物等。气相沉积又可细分为化学气相沉积、物理气相沉积、等离子体增强化学沉积等三种[3]。气相沉积对模具的作用是不容小觑的。模具表面具有较高的抗磨性、耐蚀性和抗氧化性以及提高模具的性能及使用寿命，都能通过气相沉积来实现。对气相沉积的深入研究，也是模具表面处理技术发展过程中重要的一环。

3.3 电镀和化学镀

所谓电镀，就是生产者为了使塑料模具有效提高防腐性、耐磨性、导电性及反光性而利用电解原理在某些金属表面上镀上一层其它金属或合金的过程，通过电镀，还能增进产品美观。处理温度低，塑料模具不易发生变形是电镀的两大优点，也正因为如此，电镀受到人们的关注和追捧。工业上常用的电镀有镀铬等形式。

化学镀也称无电解镀，通俗的说就是通过合适的化学方法，将金属离子还原成金属的一种过程。化学镀技术是通过可控制的氧化还原反应，在金属的催化作用下产生金属的沉积过程。与电镀相比，化学镀均镀能力和深镀能力较好,可在形状复杂的表面上产生均匀厚度的镀层，而且设备要求简单，更容易操作。化学镀作为一种新型的金属表面处理技术，因为其具有工艺简便、节能、环保等诸多优点而日益走进人们的视野，受到人们的关注。