塑膠模具拋光的相關(guān)知識(shí)

1.0 掛鉤模具的表面光潔度

   在制造模具時(shí)必須注意到在模具的不同部位，其所要求的表面光潔度也隨之改變。而注塑時(shí)塑膠所接觸到的模具表面，客戶一般都會(huì)有較高的要求，尤其是透明的塑膠產(chǎn)品，光澤的表面對(duì)產(chǎn)品的賣相和價(jià)值有著正面的影響。

1.1 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)：

SPI將模具光潔度分為12級(jí)不同標(biāo)準(zhǔn)。每種光潔度所使用的處理材料都不同。SPI標(biāo)準(zhǔn)是使用厚3/8in，直徑1in的H13鋼料，再在圓形平面上以下表所列的表面處理材料加工而成。

表面光潔度標(biāo)準(zhǔn)及加工所使用的處理材料(SPI  AR-106)單位：inch

光潔度代號(hào)
所使用的表面處理材料
粗糙度平均Ra μ–in

A-1
第3級(jí)鑽石膏
0-1

A-2 第6級(jí)鑽石膏
1-2

A-3
第15級(jí)鑽石膏
2-3

B-1
600號(hào)砂紙
2-3

B-2
400號(hào)砂紙
4-5

B-3
320號(hào)砂紙
9-10

C-1
600號(hào)油石
10-12

C-2
400號(hào)油石
25-28

C-3
320號(hào)油石
38-42

D-1
噴11號(hào)玻璃珠
10-12

D-2
噴240號(hào)氧化砂
26-32

D-3
噴24號(hào)氧化砂
190-230

1.2 日本標(biāo)準(zhǔn)：
JIS標(biāo)準(zhǔn)是將模具光潔度分為6級(jí)。每級(jí)所使用的處理材料有其特定規(guī)格。JIS標(biāo)準(zhǔn)是使用直徑18mm，硬度由HRC56至60之間的鋼材，再在圓形平面上以下表所列的表面處理材料加工而成。
表面光潔度標(biāo)準(zhǔn)及加工所使用的處理材料(JIS K7140)單位：mm
光潔度代號(hào)
MR-1
MR-2
MR-3
MR-4
MR-5
MR-6

所使用的表面  材料

8000號(hào)(1至5μ)  鑽石粉
1200號(hào) (8至20μ)  鑽石粉
360號(hào)鋼紙
150號(hào)油石
120號(hào)噴砂在5kgf/c㎡     氣壓下噴
46號(hào)噴在5kgf/c㎡     氣壓下噴

表面粗糙度(uRz)
最小
-
0.06
0.24
1.2
4.8
15
最大

0.03
0.12
0.48
1.7
6.6
19

2.0 影響拋光的因素：

2.1 制模的鋼材材質(zhì)：
若模具表面的局部區(qū)域在硬度或其他性質(zhì)方面發(fā)生偏離，就會(huì)在拋光過程中產(chǎn)生問題，如：各種類型的熔渣及砂孔。
真空去氧可減少大的溶渣及氧脆性，并能制造出更多的均勻材料。
電熔除渣(ESR)處理能極大的改善材料拋光性能，通過真空除氣可取得更好的效果。ESR處理可降低鋼材中熔渣的含量。

2.2 熱處理：
熱處理會(huì)多方面影響到拋光處理，一塊已經(jīng)過淬火的鋼材似乎有一些不適于進(jìn)行拋光的特征，主要原因是鋼材表層有小的氧化微粒。
另硬度越高，打磨工模的難度增加，但經(jīng)過拋光后，則能獲得高的表面光潔度。硬度越高的模具，為使表面光潔度更高，拋光所需時(shí)間就要長(zhǎng)些，但隨著硬度的增加，拋光過度的問題會(huì)相應(yīng)減少。如熱處理工藝不當(dāng)，鋼材產(chǎn)生太多殘余奧氏體或貝氏體，拋光效果也會(huì)不良。

2.3 拋光工藝技術(shù)：

一般來說，拋光工藝技術(shù)是影響拋光的最主要的因素，如果采用的拋光技術(shù)是適當(dāng)?shù)模覠崽幚淼卯?dāng)，鋼材材質(zhì)也較好，就能達(dá)到令人滿意的結(jié)果，然而如果采用的拋光技術(shù)不當(dāng)，即使最佳的材質(zhì)也會(huì)被毀掉的。

2.4 拋光前的表面狀況：
對(duì)EDM鋼材表面進(jìn)行打磨要比其他進(jìn)行傳統(tǒng)的機(jī)器加工及熱處理的表面難些。因EDM(即電火花)加工易在工模表面形成薄薄的一層加硬層。這一層的硬度要比母體的硬度高，必須除去表面更硬的一層，要比原母體材質(zhì)更難于打磨。EDM后再作回火處理也可改善拋光性能。

3.0 典型的拋光程序：
機(jī)器加工
銑削加工
車削加工
磨削加工
EDM加工
粗打磨

油石粒度號(hào)
粗
80#
120#
150#
180#
220#
320#
細(xì)   400#
精打磨

砂紙粒度號(hào)
粗
320#
400#
600#
800#
1000#
細(xì)  1200#  

拋光
鉆石膏粒度號(hào)
粗
45μm
25μm
15μm
10μm
6μm
3μm
細(xì)   1μm

3.1 通常情況下，工模在經(jīng)過不同的機(jī)器加工后，應(yīng)采用如下流程：
◆   在銑削加工后，粗打磨、精打磨、拋光；
◆   在磨削加工后，粗打磨、精打磨、拋光；
◆   在EDM電加工后，精打磨、拋光；

3.2 打磨：
打磨是后面拋光作業(yè)成功的基礎(chǔ)，通過打磨將機(jī)器加工時(shí)留下的刮痕去除掉，使表面更平整，打磨時(shí)需留意：
a．打磨過程中不應(yīng)產(chǎn)生大量的熱與壓力，這些會(huì)影響到材料的結(jié)構(gòu)及硬度，應(yīng)有充足的冷卻劑。
b.在每次紋理大小變更期間，應(yīng)對(duì)手及工件進(jìn)行清洗，以防止粗的磨粒或灰塵被帶入下一工作階段以影響更細(xì)的紋理。
c.在每次紋理大小變更時(shí)，應(yīng)變換打磨方向。從向著與先前打磨方向成45°或90°角打磨，直至比上一次打磨的紋理更細(xì)致、均勻。

3.3 拋光：
鉆石膏是常用的拋光劑，如使用得當(dāng)可獲得最佳的效果。
拋光用的工具，從不同類型的纖維到粘墊品，不同硬度的材質(zhì)都很適當(dāng)。如尼龍、紙、天鵝絨、棉花等。

拋光時(shí)需留意：

a．拋光應(yīng)在一個(gè)無塵、通風(fēng)處進(jìn)行，因堅(jiān)硬的塵粒易沾附于鉆石膏上會(huì)損毀快要磨好的表面；
b.每一個(gè)拋光工具都應(yīng)僅用于一種鉆石膏，并注意防塵：
c.在每次更換鉆石膏時(shí)應(yīng)清洗手與工件；
d．調(diào)節(jié)拋光壓力使之與拋光工具的硬度及鉆石膏粒度相適應(yīng)，對(duì)于最細(xì)的鉆石膏，該壓力只有拋光工具的重量那么大即可。
e.拋光應(yīng)從工模的角、邊、片或其他部位開始。

4.0 拋光中出現(xiàn)問題的解決：

  拋光所出現(xiàn)的主要問題是拋光過度。所謂拋光過度就是指拋光時(shí)間越長(zhǎng)表面狀況反而越差。表面拋光過度通常是指以下兩種現(xiàn)象：“桔皮狀剝層”與“針孔” 。應(yīng)當(dāng)指出的是通常使用機(jī)器拋光時(shí)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)較大。

4.1 桔皮狀剝層：

  拋光后，工件表面出現(xiàn)桔皮狀不規(guī)則剝層，主要原因是材質(zhì)較軟、拋光施壓過大所致，堅(jiān)硬的材質(zhì)可以承受較高的拋光壓力，不易出現(xiàn)拋光過度。

  見到拋光表面出現(xiàn)變質(zhì)就增加拋光壓力繼續(xù)進(jìn)行拋光，這樣做就不可避免地會(huì)增加對(duì)表面的打磨。

  變質(zhì)后要重新修復(fù)材料表面可采用如下方法：
方法1：在拋光前採(cǎi)用細(xì)打磨的方法除去表面變質(zhì)的一層，在最后打磨完成后再開始拋光。在拋光時(shí)應(yīng)當(dāng)使用一個(gè)低于先前的拋光壓力。
方法2：在溫度低于最后一次回火溫度25℃(45F)時(shí)釋放應(yīng)力，拋光前重復(fù)進(jìn)行打磨直到表面狀態(tài)達(dá)到令人満意為止。再開始進(jìn)行拋光，但拋光壓力應(yīng)低于先前的拋光壓力。
   若結(jié)果仍不理想，就應(yīng)增加材質(zhì)的硬度，增加硬度有以下方法：
◆   可採(cǎi)用滲氮或滲碳的熱處理方法增加鋼材的表面硬度。

4.2 針孔：

一般在拋光過程中會(huì)產(chǎn)生的非常細(xì)小的針孔，這是由于一層已在拋光時(shí)磨掉熔渣物造成的，該溶渣物以堅(jiān)硬的氧化物形態(tài)存在。在這一過程中常見的重要因素有：
◆拋光時(shí)間及壓力；
◆鋼材的純度，尤其是有關(guān)的熔渣物；
◆拋光使用工具；
◆磨料

為何會(huì)出現(xiàn)針孔原因之一是母體材質(zhì)及熔渣硬度不同。在拋光過程中，磨去母體的速度高于磨去熔渣的速度，拋光可逐漸將下層地溶渣粒磨出來直到通過進(jìn)一步的拋光將其它材料表面除去為止，這樣就剩下針孔，這個(gè)問題在磨料規(guī)則低于10μm及拋光工具太軟時(shí)較易出現(xiàn)。

最大限度的減少針孔的出現(xiàn)的一個(gè)方法是選擇高純度的工模鋼材，這主要取決于生產(chǎn)過程中的真空排氣及電子熔渣的提煉(ESR)。另外可以採(cǎi)用如下方法：

◆   在拋光前，使用一個(gè)軟的切割自如的磨石進(jìn)行打磨，接著進(jìn)行拋光。
◆   當(dāng)使用磨料規(guī)則為10μm或小于10μm時(shí)就避免使用最軟的拋光工具。
◆   拋光時(shí)間應(yīng)盡可能短些，使用壓力應(yīng)盡量小些。

SPE標(biāo)準(zhǔn)與SPI標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)表

#1 = A-1
#2 = A-3
#3 = B-3
#4 = C-3
#5 = D-2
#6 = D-3