注塑模具钢材的选用与热处理对模具寿命的影响分析

李云霞

摘要：随着科技的发展和社会需求的不断增大，塑料模具的使用已经成为塑料产品生产的一种普遍手段，PC+ABS也不例外。塑料模具的使用极大的提高了PC+ABS塑料件的生产效率，满足了市场生产需求。本文主要对注塑模具钢材使用寿命的影响因素进行了探讨分析，重点分析了钢材选用和热处理对模具寿命的影响，并提出了一些相关建议，以供参考。

关键词：注塑模具;钢材;模具寿命;影响

前言

为了满足工业生产要求，塑料件在加工生产时就需要使用性能更加优良、使用更加方便，成本更加低廉的注塑模具。另外，注塑模具本身的成本较高，若其使用寿命较短，则将会大大增加塑料件的生产总成本，不利于其生产效益的提升。为此，研究分析影响注塑模具使用寿命的因素十分有必要。以下本文就从钢材的选用及其热处理工艺的角度进行分析，提出一些建议看法。

1.注塑模具的失效形式和寿命

1.1模具失效机理说明

一般来讲，注塑模具在使用一定时间后，可能会出现较为明显的失效现象，包括磨损、变形以及断裂。一旦出现这些失效现象，模具就无法再继续使用。

1.2注塑模具主要失效形式

（1）模具的侵蚀失效。模具的型腔会由于受到磨损而出现尺寸过大或者过小的现象，使得模具的型腔粗糙程度加剧，表面质量不达标。特别是塑模的型腔中出现了固态物料成分也会加剧型腔的磨损状态。久而久之，模具就会出现侵蚀失效的现象，影响模具使用寿命。

（2）模具的变形失效。由于注塑模具本身所用钢材的韧度不足，模具在使用中很容易出现变形的现象。例如加入一定量的填充物就会出现超载或者是受压的现象，影响到应力分布，加剧部分位置的损坏程度，导致模具变形失效。另外，如果塑模型腔的薄层过硬，就会出现局部的塑性变化，或者是出现麻点、棱角的现象，从而影响到模具的使用寿命。当然，如果钢材回火不充分也会影响到模具的使用寿命，缩短其使用期限。

（3）断裂失效。目前工业生产中很多注塑模具的形状都比较复杂，会有较多的棱角。而棱角一般均为薄边，韧性不足。而模具在使用中应力主要出现在模具韧性不足的部位，再加上塑模的工具钢回火不充分，就会产生断裂现象，导致模具失效。

1.3模具质量好坏与模具寿命关系

注塑模具作为PC+ABS等塑材的加工工具，在塑料件生产中发挥了不可忽视的重要作用，因此质量较好的模具十分受塑材加工企业的青睐。这不但是因为其能够提高塑料件的加工精度，还在于质量较好的模具使用寿命也较长，这样有利于降低生产总成本。如上文所述，若注塑模具本身的质量存在问题，就会在使用的过程中出现磨损、变形甚至是断裂等问题，导致模具失效而无法继续使用。因此，模具质量的好坏和其使用寿命有着紧密联系，要想延长模具使用寿命，首先就要确保模具本身具备良好的加工质量。

2.注塑模具寿命的影响因素分析

模具生产和制造的过程中，所涉及到影响使用寿命的因素较多，其中包括模具的结构设计、材料的选择和热处理工艺，以及调试安装等等。

2.1注塑模具的结构设计

注塑模具型腔、型芯以及内嵌件的结构设计是否合理，将会极大的影响注塑模具的使用寿命。例如型腔壁厚度设计若不够合理，就会使其在使用中出现过量变形，从而影响到模具的实际使用寿命。

2.2模具钢材的选用

注塑模型腔一般比较复杂，精度和表面粗糙度要求比较高，模具材料选用的好坏会影响到模具质量和使用寿命。

2.3注塑模具钢材的热处理工艺

影响热处理效果的因素主要有加热速度、淬火温度、淬火冷却速度和回火温度等。而热处理工艺恰当与否，对模具使用寿命的影响是非常大的。

2.4模具的保养和维护

模具安装调试方式是否恰当，模具在生产中注塑机的参数与设计要求是否相符合，是否对模具进行定期维护保养，这些都在一定程度上影响着模具使用寿命。

3.提高模具使用寿命的几点建议

3.1模具钢材选用的基本要求

由于注塑模具钢材选用恰当与否会对模具的使用寿命产生一定影响，因此在模具制作的过程中，需要对所选用钢材的结构，性能、精度、尺寸等有明确要求，具体来讲，注塑模具钢材所需要满足的条件如下：

（1）机械加工性能优良。一般来讲，在选择模具钢材的过程中，钢材首先需要满足的条件就是其自身的机械性能，只有钢材的机械加工性能符合相关要求，才能够保证其所加工出的模具寿命达到相应的标准。

（2）抛光性能优良。对于注塑模具的型腔部位来说，其表面的粗糙程度一定要满足相关标准要求，最好可以达到较好的光泽度，这就要求钢材的抛光性能应该良好。在此基础上还需要保证钢材的硬度达到一定的要求，同时尽量选择材料中含夹杂物相对较少的钢材。

（3）表面耐腐蚀性好。很多注塑模具的表面都会刻有一定的花纹结构，以满足塑料件的美观需求。但是如果其表面的耐腐蚀性不强，则会使得这些花纹结构逐渐被腐蚀掉，从而影响模具的使用性能和基本作用。

（4）耐磨性和韧性。由于注塑模具要长期在荷载力以及热力比较突出的情况下进行工作，因此，需要对模具钢材的摩擦性和韧性提出较高要求，以有效的防止模具开裂问题发生。

（5）热处理性能好，热变形程度小。一般来讲，注塑模具需要经过热处理工艺，才能保证其达到符合要求的性能状态。因此，热处理非常重要。钢材的热处理性能要良好，以保证热处理后的钢材性能达到最佳状态，同时要确保钢材不会出现较大的热变形现象。

（6）模具的耐热性要强，热膨胀系数要低。这是为了使模具钢材更好的承受流体的高温状况。

（7）高焊接性能。在模具加工过程中，不可避免地需要对钢材采用一定的焊接施工，因此，所选择的钢材需要具有较高的焊接性能。

3.2模具钢材的合理选用

模具用钢的选用既要满足客户对产品质量的要求，又要考虑材料的成本及在设定周期内的强度。选用时需满足一定工作条件要求，如耐磨性、强韧性、耐高温性、耐冷热疲劳性及耐蚀性等。另外，材料应具有良好的可锻性、切削加工性、淬硬性、淬透性及可磨削性;还应具有小的氧化、脱碳敏感性和淬火变形开裂倾向。采用既具有优良的力学性能，又具有良好的加工工艺性的塑料模具钢，不仅可以大大提高塑件成型质量，而且可以大大提高模具使用寿命。

3.3模具钢材热处理工艺的合理利用

不同模具钢材应该采用不同的热处理工艺，这样才能最大程度的保证模具钢材的使用性能处于最佳状态。以下就以渗碳钢、调质钢等常见的模具用钢为例，来谈谈其热工艺处理的合理选用。

（1）渗碳钢。其热处理工艺路线为：退火→切削加工→渗碳→淬火回火→精加工。可进行渗碳或碳氮共渗处理，后者更耐磨、抗氧化、对耐蚀和抗粘料更优，尤其适宜氨基塑料模。渗后淬火时，不宜直接淬火，因为渗碳后晶粒较粗，一般渗后缓冷后一次淬火，性能要求高的可进行二次淬火。对高合金渗碳钢可采用渗碳→空冷→高温回火→淬火、回火处理，以减少残余奥氏体量、提高表层硬度、降低变形程度。

（2）调质钢。调质钢在成分上含碳量中等，低、中等合金元素的含量，具体由淬透性和和强韧性来确定。调质作为最终热处理，在调质前后进行粗、精加工，调质后一般不再进行其它热处理，既满足切削加工性能要求，又使变形开裂机率下降。调质后若硬度不足，可再进行一次表面强化处理，如渗氮、离子渗氮、碳氮共渗、镀铬等。低温处理，可使表面硬度大大提高，又可减少粘模现象。

4.结束语

近些年来，我国的塑料工业发展十分迅速，塑料件被广泛应用在各种工业生产领域中，成为现代工业生产的重要产品，如PC+ABS就是这样一种塑材。并且随着塑料材料合成技术水平的提升，塑料件也逐渐朝着小型化和轻量化的方向不断发展，对注塑模具的性能和使用寿命也提出了较高的要求。本文通过对注塑模具钢材的选用和热处理工艺问题进行探讨研究，提出了延长注塑模具使用寿命的几点建议，希望可以为相关人士提供一些参考。

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