提高塑料模具使用寿命的三种热扩渗技术

来源:金属热处理300问作者:马伯龙

我们在使用塑料模具时,模具型腔表面常发生磨损和腐蚀,严重时会影响产品外观质量,甚至会造成脱模困难,从而使模具的使用寿命大大缩短。那么如何来提高模具的使用寿命呢?对模具的主要成形零部件进行表面强化处理不仅可以提高模具表面的硬度、耐磨性,还可以提高模具的抗疲劳作用等等,从而大大提高模具的使用寿命。这里我们先来介绍表面强化技术的其中一种——热扩渗技术,它主要有渗氮渗氮和氮碳共渗三种处理方法。

(一)渗碳

不同材质的模具一般采用不同的热处理方法,用低碳钢及低碳合金钢经挤压加工型腔的塑料模具一般都采用渗碳处理方法,它具有渗速快、渗层深、渗层的成分梯度与硬度梯度可方便控制、低成本的特点。这类塑料模具经过渗碳处理后,其表面(0.5~2.0 mm)内含碳量可达0.8%~1.05%。这层渗层经淬火并低温回火处理后,硬度变高,耐磨性和抗疲劳强度也都增加了,从而延长了模具的使用时间。但是,渗碳时如果晶粒粗大,会出现渗层脆化,模具表面剥离的情况。同时,因为渗碳温度较高,且渗后还需进行热处理,模具的变形大。因此,对精度要求高的这类塑料模具不适合采用渗碳。塑料模具的渗碳方法常见的有固体渗碳,气体渗碳,真空渗碳和离子渗碳。因其具有渗碳效率高,碳浓度梯度平缓,工件变形小,较环保,并且狭缝和小孔也都能处理的优点,离子渗碳目前在塑料模和冲模中的应用较多。

(二)渗氮

渗氮是在特定温度下和特定介质中使氮原子渗入工件表面的热处理方法。模具经过渗氮后表面硬度、耐磨性、抗疲劳强度及耐蚀性能都大大提高,且由于渗碳处理后的模具。渗氮与渗碳不同,它是在较低温度下进行的,模具变形小,适用于精度要求高的模具。模具的渗碳工艺常见的有液体渗氮,气体渗氮和离子渗氮。与传统的渗氮方法相比,离子渗氮具有渗速快、可通过不同气体组分调节控制氮化组织、降低渗氮层的表面脆性、渗层硬度分布平缓,不易产生剥落和热疲劳、节能且无公害等优点。因此,几乎所有模具它都适用。但是,离子渗氮对模具表面有小孔或沟槽的区域强化效果不好,对一些形状复杂的塑料模具,不容易均匀加热,获得的渗层也不是很均匀。

(三)氮碳共渗

碳氮共渗是将工件表面同时渗入碳、氮两种原子,形成碳氮共渗层的方法,使用这个方法模具变形小、渗速快、成本低,经过这种方法处理后的塑料模具表面硬度极高,抗粘着性、耐磨性和抗咬合性、耐擦伤能力都较高,模具使用寿命可提高2—5倍。但是气体氮碳共渗后,由于表层化合物膨胀,模具常发生变形,因此不适用于精密塑料模具。