注塑模具失效原因及解决策略

sanasnoz

注塑模具在模具体系中占有非常重要的地位，其质量直接决定了成型塑料制品的质量。随着使用时间的增加，注塑模具容易失效，而大约一半的失效问题主要是由于注塑模具表面粗糙度发生了变化。随着使用时间的延长，注塑模具表面粗糙度逐渐变大，而模具表面粗糙度过大，不仅会导致成型塑料制品的精度下降，还会影响模具的耐用度，直接导致模具使用寿命缩短。
注塑模具表面粗糙度为什么会变大？
1
腐蚀
塑料熔体释放腐蚀性气体
2
冲蚀
塑料熔体冲刷模具内腔表面
3
磨损
塑料中纤维等填料磨损模具
如何解决这个问题？
可以从两个方面来解决模具表面粗糙度变大的问题，一个是提高注塑模具表面的抗氧化能力，另一个是提高注塑模具的表面硬度。
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提高模具表面抗氧化能力
加入与氧亲和力强的金属元素
在模具用钢材料中加入与氧亲和力强的其它金属元素，通过使其优先氧化，在模具表面生成薄而致密的氧化膜，可明显提高模具表面的抗氧化和抗腐蚀性能。
例如：当模具用钢材料中铬的含量达18% 以上时，就会生成复杂致密的尖晶石结构的铬氧化膜，从而使模具显示出优异的抗氧化性能。
采用离子注入技术
所谓离子注入，就是在真空系统中，把经过加速的掺杂剂原子变成离子并注入固体材料，从而在被注入的区域形成一个具有特殊性质的表面层。该技术可以把掺杂剂原子注入到模具基体表面，与模具基体表面材料形成表面合金，注入层和基体并没有明显的分界面，因此，在工作过程中不会发生脱落现象。
采用激光熔覆技术
激光熔覆技术以激光为热源，在被熔覆的基体上通过不同的加料方式放置熔覆材料，经激光照射后，熔覆材料与基体表面薄层同时熔化，并快速凝固形成一种表面涂层。经过激光熔覆技术处理后的塑料模具表层结构致密，性能优良，抗氧化性能显著提高，适合复杂、精密注塑模具的抗氧化性修复。
2
提高模具表面硬度
采用渗碳技术。
渗碳技术可以用于强化低碳钢以及低碳合金钢的注塑模具。常见的渗碳方法有固体渗碳，气体渗碳，真空渗碳和离子渗碳。离子渗碳方法效率较高，模具变形小，而且能够对模具中的狭缝和小孔进行较好的处理，目前在注塑模具中的应用较多。工业生产实践表明，渗碳深度为0.5~2.5 mm，渗碳层中的碳的质量分数为0.85%~1.1% 时效果最好。
采用渗氮技术
渗氮是把模具钢放入氮原子气氛中保温一段时间，使氮原子渗入模具表面的技术。渗氮处理后模具表面产生了较硬的氮化层，其硬度和耐磨性等都显著提高，而且处理过程是在较低的温度下进行的，塑料模具的变形较小，适合对精度要求较高的注塑模具。
模具的渗氮工艺常见的有液体渗氮，气体渗氮和离子渗氮。其中离子渗氮具有渗速快、渗层硬度分布平缓，不易产生剥落和热疲劳等优点，几乎适用于所有模具。但是，离子渗氮对模具表面带有小孔或沟槽的区域强化效果较差。
采用碳氮共渗技术
在塑料模具表面同时渗入碳、氮两种原子，可形成碳氮共渗层，其应用于注塑模具可以获得高达900~1 000 ( 维氏硬度) 的表面硬度，模具的耐磨性和抗粘着性显著提高，并且费用低，渗速快。但是碳氮共渗后的表面化合物易发生膨胀，模具易发生变形，不适合精密的注塑模具。
采用气相沉积技术
气相沉积技术是一种从气相物质中析出固相物质沉积在基体表面的镀膜技术，根据使用原理的不同，可以分为物理气相沉积(PVD) 和化学气相沉积(CVD)。
PVD 技术的镀膜材料容易获得，并且沉积温度低，处理后的模具变形小，粗糙度低，适用于精密模具，但PVD 技术绕镀性差，不适用于形状复杂的模具。
CVD 技术镀膜的膜层化学成分容易控制，可以获得致密性好、纯度较高的镀膜，另外，CVD 技术的沉积温度较高，镀膜和模具基体有较高的结合强度。对于复杂形状的模具，可以获得均匀的镀层。
采用激光淬火技术
激光淬火技术可使模具被照射的表面温度迅速升高到相变温度以上，但由于加热时间短，模具表面未被照射的部分仍为冷态，随着激光的移动，被加热表层热量迅速向周围散去，表层温度急剧下降，达到相变强化的目的。激光淬火技术可以根据模具的形状和使用要求在局部区域进行，是适合注塑模具表面处理的一种方法。

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