导致塑料模具失效的原因分析

2020-03-23

  塑料模具是工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压等办法得到所需产品的各种模子和工具。在使用过程中会发生模具失效的现象,影响塑料模具失效的要素可归为三点。

  1.结构设计不合理引起失效。

  尖锐转角(此处应力会集高于平均应力十倍以上)和过大的截面改变构成的应力会集,常常成为许多模具早期失效的根源。并且在热处理淬火过程中,尖锐转角引起剩余拉应力,缩短模具寿命。

  2.模具材料质量差引起的失效。

  模具材料内部缺点,如疏松、缩孔、夹杂成分偏析、碳化物散布不均、原外表缺点(如氧化、脱碳、折叠、疤痕等)影响钢材功能;夹杂物过多引起失效;外表脱碳引起失效;碳化物散布不匀引起失效。

  3.模具的机加工不妥。

  (1)切削中的刀痕。模具的型腔部位或凸模的圆角部位,在机加工中,常常因进到太深而使局部留下刀痕,构成严峻应力会集,当进行淬火处理时,应力会集部位极易发生微裂纹。

  (2)电加工引起失效。模具在进行电加工时,因为放电发生大量的热,将使模具被加工部位加热到很高温度,使组织发生改变,构成所谓电加工反常层。在反常层外表,因为高温发生熔融,然后很快地凝结,该层在显微镜下呈白色,内部有许多微细的裂纹,白色层下的区域发生淬火,叫淬火层,再往里因为热影响削弱,温度不高,只发生回火,称回火层。熔融再凝结层,硬度很高,达610-740HB,厚度约为30μm,淬火层硬度400-500HB,厚度为20μm。回火属高温回火,组织较软,硬度为380-400HB,厚度为10μm。

  4.模具热处理工艺不合适。加热温度的高低、保温时间长短、冷却速度快慢等热处理工艺参数选择不妥,都将成为模具失效要素。

  (1)加热速度。塑料模具钢中含有较多的碳和合金元素,导热性差,因此,加热速度不能太快,应缓慢进行,防止模具发生变形和开裂。在空气炉中加热淬火时,为防止氧化和脱碳,选用装箱保护加热,此时升温速度不宜过快,而透热也应较慢。这样,不会发生大的热应力,比较安全。若模具加热速度快,透热快,模具表里发生很大的热应力。如果控制不妥,很容易发生变形或裂纹,必须选用余热或减慢升温加速度来预防。

  (2)氧化和脱碳的影响。模具淬火是在高温度下进行的,如不严格控制,外表很易氧化和脱碳。另外,模具外表脱碳后,因为表里层组织差异,冷却中出现较大的组织应力,导致淬火裂纹。

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