一 模具表面力求光潔的原因
隨著塑膠制品日益廣泛的應用,對塑膠模具的表面質量要求也越高,往往要求達到鏡面拋光度。表面光潔度越好,可提高塑料模具澆注系統的表面質量,降低注射的流動阻力;可以使塑膠制品易于脫模;提高模具接合面精度,防止樹脂滲漏;防止出現沾粘和提高成形性能;減少模具由于聚然高溫或疲勞而產生斷裂和開裂的危險。
本文主要講解拋光操作者的技巧、經驗和技術,簡單介紹影響模具拋光性的各種因素。
二 如何判斷模具的表面質量
判斷模具表面質量有兩種方法:(1)操作者用肉眼判斷,模具表面幾何形狀是否正確,有無起伏不平的長形波浪紋,如有是由于早前用砂輪或油石研磨時留下的缺陷。經鏡面處理的模具表面有無刮痕,小孔橙皮紋(橘皮)及微坑(針孔)等缺陷;(2)因為用肉眼判斷會產生偏差,看上去很光潔的平面在幾何學上并非完全的平坦。在較復雜的情況下,模具的表面質量需要用儀器來檢測,如采用光學干涉技術。
三 影響表面拋光性的因素
采用研磨的方法可使模具表面光潔,光潔的程度與下列因素有關:(1)工具鋼的品質;(2)熱處理工藝;(3)拋光技術。通常認為拋光技術是重要的影響因素,恰當的拋光技術配合品質優良的工具鋼材及正確的熱處理工藝才能得到滿意的光潔度。反之,拋光技術不當,即使采用鋼材也不會達到高度鏡面的效果。
四 模具的研磨和油石打磨
模具的型腔通常是采用銑床加工、電火花加工或模壓法來加工。若要獲得非常光潔的表面,需遵循下列的加工程序:(1)銑床加工之后,進行粗研磨、精研磨和拋光;(2)電火花加工之后,進行精研磨和拋光;(3)模壓加工之后,經熱處理之后只需進行一次拋光。
需要強調的是研磨結果直接影響拋光效果的好壞。機械加工留下的刮痕,經過研磨去除后,得到形狀正確的純金屬表面。要提高工作效率,確保模具質量,機械研磨和手動人工打磨操作必須遵循以下加工守則:研磨時不應產生過多的熱量和使用過大的壓力,以免影響鋼材的組織和硬度;研磨時要使用大量的冷卻劑。
(1)對于硬度較高的表面,只能用清潔和軟的油石打磨工具。
(2)研磨中需轉換砂號級別時,工件和操作者的雙手必須清洗,避免將粗磨粒和塵埃帶到下一級較細砂號的研磨操作中。
(3)研磨砂粒越細,每級別之間的清洗就越重要。
(4)要進行下一道更細一道研磨時,研磨方向應與前一級研磨方向成 45°角,直至消除前一級研磨的刮痕。前一級研磨刮痕消除后,將研磨時間延長 25%,再轉換到下一道更細的砂號,這樣做的目的是為了去除在前一級研磨時由于機械應力所引起的研磨表面的變形層。
(5)變換研磨方向對于避免形成缺陷和凹凸不平也十分重要。
(6)研磨大型模具的平面時,應避免使用手動操作的砂輪。使用油石打磨可減少形成較大的面積缺陷。
五 模具的拋光
鉆石膏是拋光操作常見的研磨材料。
采用正確的研磨膏拋光工具,可獲得的拋光效果。手動(人工)拋光常用的工具有研磨棒、研磨片的研磨塊,機械拋光常用的工具有拋光布輪、拋光刷的拋光轉盤。拋光操作是一項耗費時間和費用昂貴的工序,遵循一定的守則可以降低拋光操作的成本。拋光的每一個步驟必須保持清潔,這一點重要。
(1)拋光必須在清潔無塵的室內進行。硬塵粒會污染研磨材料,損害已接近完成的模具表面。
(2)每個拋光工具只使用一個級別的拋光鉆石膏,并存放在防塵或密封的容器內。
(3)由于加了鉆石膏,拋光工具會顯得飽和,隨著不斷使用情況會有所改善。
(4)當要轉換更細一級的砂號時,必須清洗雙手和工件。用肥皂清洗雙手,用除脂溶劑清洗工件。
(5)手動(人工)拋光時,鉆石膏要涂在拋光工具上,機械拋光時研磨膏要涂在工件上。
(6)拋光時所使用的壓力與拋光工具的硬度和研磨膏的等級應互相調整和適應。進行細一級的拋光時,壓力要調整到與拋光工具的重量相近。
(7)要獲得較大的鋼材除去率,必須使用較硬的拋光工具和較粗砂粒的鉆石膏。
(8)塑膠模具的終拋光應沿著工件脫模的方向進行。
(9)開始拋光時要先處理角落、邊角和圓角等較難拋光的地方。
(10)處理尖角及邊角應特別小心,注意不要形成圓角或圓邊,應盡量采用較硬的拋光工具。
六 拋光操作的程序
如何選擇研磨和拋光的操作次序,完全取決于拋光操作者的經驗和其使用的工具與設備。材料的特性對操作程序也有影響。在拋光過程中通常采用兩種方法。種方法是確定合適砂號的鉆石膏,先使用較硬的拋光工具,然后使用較軟和更軟的拋光工具。第二種方法是選定中等硬度的拋光工具,先使用粗砂號的鉆石膏,然后改用越來越細砂號的鉆石膏。將以上兩種方法結合使用效果更佳,舉例說明。——首先使用較硬的拋光工具和粗砂號鉆石膏。——使用相同號的鉆石膏,但改用較軟的拋光工具。——改用中等硬度的拋光工具和中等砂號的鉆石膏。——改用較軟的拋光工具,但選用相同砂號的鉆石膏。——后使用較軟的拋光工具和細砂號的鉆石膏。
七 拋光前的各種表面狀態
(1)電火花加工后的表面比普通機械加工或熱處理后的表面更難研磨,完成電火花加工前應采用細(幼)電火花程序,若細(幼)電花程序操作正確,不會產生問題。否則,表面會形成再硬化薄層。再硬化薄層的硬度比基體硬度高,必須去除。
(2)已氮化或表面硬化的鋼材表面比其基體材料更難研磨,但拋光后的光潔度更高,表面上的細微加工缺陷使其難以達到很好的拋光效果。
(3)經火焰硬化或裙焊的模具,經處理部位和鋼材基體層之間存在一個較軟的區域,為了避免研磨時產生溝槽,應使用接觸面積較寬的油石條。
八 如何解決拋光中出現的問題
拋光中遇到的大問題就是“拋光過度”,拋光過度是指拋光時間越長,模具表面質量越差。發生拋光過度時有兩種現象,即“橘皮”(橙皮)和“微坑”(針孔)。拋光過度多發生于機械拋光。
(1)“橘皮”(橙皮)。不規則,粗糙的表面被稱為“橘皮”(橙皮),產生“橘皮”(橙皮)有多種原因。常見的原因是由于模具表面過熱或滲碳過度,加上拋光壓力過大及拋光時間過長。較硬的鋼材能承受較大的拋光壓力,較軟的鋼材容易發生拋光過度,研究證明產生拋光過度的時間因材料硬度不同而有所不同。發現表面質量不好,許多人就會增加拋光壓力,并延長拋光時間。這種做法往往使表面質量變得更差。可采用下列方法來補救:
方法 1:把有缺陷的表面除去,研磨的粒度比先前使用砂號略粗一級。然后進行精研磨,拋光壓力要比先前的壓力低。
方法 2:以低于回火溫度 25℃的溫度進行應力消除。在拋光前使用幼細的砂號進行研磨直至達到滿意效果。后以稍低的壓力進行拋光。若效果仍不滿意,必須將模具的硬度提高,有兩種方法:①采用氮化或滲碳的方法提高鋼材的表面硬度;②采用熱處理技術提高鋼材的整體硬度。
(2)“微坑”(針孔)。“微孔”或“針孔”的形成是由于鋼材中的非金屬夾物(雜質),通常是硬而脆的氧化物;在拋光過程中從鋼材表面被拉出,形成“微坑”或“針孔”。主要影響因素如下:①拋光壓力和拋光時間;②鋼材的純凈度,特別是硬性夾雜物(雜質)的含量;③拋光工具;④研磨材料。
產生微坑(針孔)的原因是由于鋼材基體與夾雜物(雜質)的硬度不同。拋光時基體被研磨去除的速度比夾雜物大,倘若繼續拋光,夾雜物突出,終會被拉出,留下微坑(針孔)。若鉆石膏的砂粒尺寸小于 10um和使用較軟的拋光工具時,容易出現微坑(針孔)。可采用以下措施:①小心地將表面重新研磨,砂粒粒度比先前所使用的粒度略粗一級。采用軟質及削銳的油石進行后步驟的研磨再進行拋光程序。②當砂粒尺寸小于 10um應避免采取軟的拋光工具。③盡可能采取短的拋光時間和小的拋光壓力。





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