慧聪塑料网讯：1.热处理及表面处理

    虽然单纯简化模具制作工艺是困难的，但根据各种成型条件，更快更稳定制作高性能金属模具却是可行的。同时，还应构建从海外接受模具制作的订货体制。而且，应重新评价过去实施热处理的模具。就现实状况而言，模具制作虽然不能完全避开热处理，但相当一部分塑料模具从热处理型向无热处理型转换则是可能的。

    1.1热处理型和无热处理型分类

    一般以成型树脂的组成和压铸数量决定选择哪种模具材料。也就是说树脂内玻璃纤维（下称GF）的数量和压铸数量是选择模具材料的重要因素。根据过去的实际操作，则可将含35%GF作为分界，将压铸数分为50万（次）以上的热处理型和50万（次）以下的无热处理型。

    例如若用含30%GF的树脂进行30万次以下的成型，在对30-32HRC的预硬化钢实施N化处理的条件下，且若将含35%GF的树脂进行50万次的成型，在对40HRC预硬化钢实施N化和PVD涂镀条件下，即使不采用热处理型材料，也可达到目标压铸数量。当然，对含40%-50%GF树脂进行70万次的压铸成型模具，则须将母材进行高硬度热处理，且需作N化和PVD复合处理，日本不二越工业公司的不少模具就进行了这样的处理。

    1.2热处理条件和模具质量

    进行热处理的模具在淬火、回火中产生变形，因此，在满足热处理质量要求方面应尽可能快速冷却，这与为抵制变形需尽量慢冷之间存在矛盾，要同时满足上述两方面的要求是非常困难的。

    模具材料除了要具有好的切削性能之外，还需要减少在热处理工序中尺寸的变形。最近将冷锻模具钢PD613和HPM31改良，开发成SLD-Magic和DCMX两种材料。较之JIS的SKD11，这些改良钢的性能得到大幅度改善。在塑料成型用金属模具中，由于主要是进行难燃强化树脂的成型，故除考虑其耐磨损性和耐蚀性外，还需充分考虑在成型中引起的时效变化。

    由于耐磨损性与硬度成正比，故金属模具材料采用了硬度60HRC的钢种。另外，需要注意的是材料硬就会变脆，故对于可能产生破损的模具，应考虑其延展性（又称可锻性），因此，一般将材料硬度控制为56-58HRC。并且，当需要考虑耐蚀性时，原则上采用M（马氏体）系不锈钢。在重视耐蚀性的热处理中，不能析出会降低防蚀抗力的碳化物。需避免在450℃以上的温度回火。然而，为了热处理后实施N化和涂镀处理，进行高温回火又是恰当的处置。

    为了防止时效变化，有必要进行低温处理，即回火应在不析出碳化物的400℃以下的温度进行。

    1.3无热处理型模具材料的发展

    在日本国内的塑料成型金属模具制作中，虽然面临降低成本、缩短交货期、提高质量的压力，但在塑料模具使用预硬化钢附加表面改质的条件下，即使不进行热处理也能满足使用要求。根据调查得知，目前从热处理型材料转换为硬度40HRC的预硬化钢表面改质的非热处理型模具正在急剧增加。预计数年后，预硬化钢的硬度将从现在的40HRC左右提高到45HRC左右，从而成为非热处理型的模具材料。

    在模具产业全球化的背景下，日本国内的模具企业为了能够生存下去，必须采取一些对策。特别要重视成本、交货期和产品质量等重要指标，以便能与海外制造的模具竞争。硬度40HRC的预硬化钢附加表面改质的非热处理型材料的应用将会普遍。然而，这样处置的使用范围有限。因此，若匆忙将预硬化钢的硬度提高至45HRC左右，可能将难以满足对48HRC左右硬度非热处理型材料的全球化需求。

    为了实现既定目标，炼钢厂家必须组织所定硬度预硬化钢的开发。而高硬度化材料的切断、切削加工等难题的解决时间，将会左右非热处理型预硬化钢实际应用的进程。

    2.用激光堆焊焊接的金属模具精密修补技术

    过去，模具的堆焊焊接修补，一般都采用W极惰性气体保护电弧焊（简称TIG焊）。然而，近年由于脉冲激光堆焊.焊接机的问世，使得更细微、精密的模具修补成为可能。在日本，激光堆焊焊接机本来因其精密操作性而用于珠宝饰品加工。但现在已广泛用于塑料、压铸、冲压等模具的修补。由于可以对模具零配件、磨损部、缺陷及针孔等以0.01mm内的精度进行堆焊修补，故作为有效的修补手段，其市场扩大、需求高涨，使模具生产厂家和受委托加工业者都纷纷引进此技术及设备。

    2.1修补技术的特点

    与一般的TIG焊接相比，激光堆焊.焊接具有焊接输入热量小，无需进行预热和焊后处理等特点，使得过去不可能进行的细微精密堆焊.焊接成为可能。

    由于TIG焊是一边用焊炬的高热量熔工件和堆焊材料，一边进行堆焊.焊接，具有焊接速度快，焊合强度大等优点。但因其输入热量很大，工件易变形，产生二级咬边和应力；并且，因毛剌（飞边）多，造成机械加工、电火花加工时间长、费用上升等问题。另外，对于细小部位（如针销状尖端、沟状底部和侧面等），TIG焊是不适合的。

    反之，激光堆焊.焊接是脉冲状激光的点状照射，对工件的热影响极小，不会造成工件的变形、二级咬边等损伤。可以一边用附属的显微镜确认堆焊.焊接部位，一边进行激光焊接操作。并且，由于持续调整显微镜的焦点和激光焦点的距离，从而可以对堆焊.焊接部位进行准确照射。当然，较之TIG焊接，若用激光进行大量堆焊，则有焊接速度慢的缺点。但是，激光焊接精度极高，且可以减少其后精加工时间和费用，加之可以对狭窄的沟槽、孔穴底部、内角等细小部位进行堆焊.接焊，故可认为激光焊接是修补塑料成型用金属模具最佳的技术。

    伴随塑料成型、压铸、冲压等模具的修补及设计的变更，除改造、修正之外，还有机械部件、精密部件的堆焊.焊接、TIG等焊接不良（如二级咬边、针孔等）的修补，以及各类金属之间的堆焊.焊接等。

    2.2堆焊方法与使用

    同时考虑了堆焊.焊接部的材质、形状而调整了激光脉冲宽度、频率数、射束直径（焦点直径），从而设定了最佳的堆焊.焊接条件。由于持续对显微镜焦点和激光焦点距离进行调整，故容易进行条件设定。首先，为了防止修补部位融合不良，不使用焊丝而仅进行激光对堆焊部位照射。继而将焊丝尖端插入，少量熔融地进行堆焊；然后进行正常堆焊，直至形成无针孔等焊接不良的堆焊层。

    3.快速成型工艺

    3.1快速成型概要

    所谓快速成型，是将实体对象的三维形状用薄层叠置进行处理，以主体形状堆积而实现物理形状。