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注塑模具通常遇到的问题和PVD镀膜涂层起到的作用

发布时间:2017-10-13
  随着玻璃、金属纤维增强的工程塑料和难燃树脂的广泛采用以及塑料制批量增加,塑料模具的工况日趋恶劣,其型腔表面常发生严重磨损、腐蚀,影响产品外观质量和造成脱模困难,并大大缩短模具型腔的使用寿命。
 
  实践证明,运用表面强化技术提高模具及相对运动件的表面硬度、耐磨性、减摩、耐蚀性及抗疲劳作用是避免模具早期失效,提高寿命的有效途径,同时还可在一定程度上弥补模具材料的不足,降低模具制造成本,提高生产率。
 
  一套注塑模具常是由几个不同部件组合装配而成,对不同用途的模具,其要求也不相同。如对塑料喷注模具应具有下述特点:第一,承受压制引起的作用力。第二,无润滑的几种金属运动件,其在工作条件下会受到:
 
  1、咬合擦伤;
  2、腐蚀磨损
 
  塑料粉末受热带来腐蚀和制品碎粒引人的磨损。另外有些模具区域要承受:
 
  1、疲劳;
  2、由于有些制品会加人玻璃纤维而引起的磨粒磨损;
  3、由于含氯聚合物分解引起的腐蚀和制品碎粒引起的磨损;
  4、在部件某些密封配合区域由于受热和受压双重作用会产生可燃废气的“内燃影响”(dieseleffect),有时还会引起闪火或烧焚等。
 
  在模具中,经受苛刻工况的一些部件有注塑喷口、运动挺杆、拉拔杆、导杆或导轨等。经受疲劳、磨损和腐蚀的工况会在模具上产生缺陷,这些缺陷将会降低模具寿命,也会带来模具作业的恶化:
 
  1、塑料充型速度和模具操作速度一般与模具部件滑动的摩擦系数成反比,模具的缺陷肯定影响作业速度,从而也直接影响模具操作的费用;
  2、模具表面和注人模具材料之间的物理化学作用会引起塑料、橡胶或铝合金的“结瘤”弊病,或可叫做恶性“黏附”。
 
  如某注塑工厂,采用的塑料模具原用钢材为35NCD16(35Ni4CrMo钢)制造,内通水进行冷却。模具因黏瘤和“内燃影响”,需要在加工一百万件后进行清理和抛光,每件作业平均耗时17s,严重降低了生产效率。该厂模具后来采用一种PVD涂层处理,单面膜后3um,具有高耐磨性,同时模具材料改用为导热性良好的Cu-Be合金(铍青铜),可以不用水进行冷却。经这种处理后的模具不发生“内燃影响”,黏瘤现象大为减轻,使清理工作可在每六百万次注塑后进行。另外由于模具涂层与塑料之间的化学性,每件作业平均耗时由17s减至10s。第二个实例为聚苯乙烯塑料药匙模具,模具材料为高合金钢Z38CDV5(1.2343,相当于美国H2钢)。存在的问题是塑料注人型腔的充填性差和出模黏瘤现象。为了提高充型速度,模具采用某种PVD涂层处理,取得了惊人的好结果,作业时间减少30%。因为塑料和钢之间的摩擦减轻,脱模力减少,模具花纹雕刻不必太费神。第三个实例是合成橡胶O形橡皮圈模具,原采用电镀硬铬,现采用铬基PVD涂层。当采用镀硬铬时,由于严重的“结瘤”,模具在作业每两万次后要进行清理(在清理溶液中刷除和剔除)。为了减小维修费用和生产停滞费工,将硬铬层改为单面4um厚的铬基PVD涂层。这样取代后的结果很明显:清理工作可在每十万件后进行,停滞工时减少5倍。
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