模具材料特性及模具設計-金屬粉末/陶瓷 DIN 7710 Plastic成形品尺寸公差規格
8 y+ H; i0 V, R射出(Injection)成形品
8 Q1 o1 l0 S& |單位:mm0 y3 v$ N0 C d. `6 U) q+ b. Q9 t q
尺寸範圍級別6以下6~1818~3030~5050~8080~120120~180180~350
8 F8 l; j. \4 S; W2 h粗級±0.1±0.1±0.15±0.25±0.4±0.6±0.9±1.2
+ y5 H( X2 O; l3 ~: ~. b精密級±0.05±0.08±0.10±0.15±0.20±0.30±0.40±0.606 j0 S2 A9 _2 w3 j7 s
壓縮(Compression)成形品(包含Transler成形品)
* E" E7 V; O$ D' G. W 尺寸範圍級別6以下6~1818~3030~5050~8080~120120~180180~250250~315315~400400~500
2 @ g: a* v8 \3 b+ Q9 j粗級±0.2±0.3±0.4±0.5±0.6±0.8±1±1.3±1.6±2±2.5
9 H7 t3 P! K0 S9 X, |中級±0.1±0.1±0.15±0.2±0.3±0.4±0.5±0.7±0.9±1.2±1.5
! o2 t1 J! U2 N5 X. o! k精密級: q3 m3 @$ p% n- j6 L/ `3 s, e
±0.05±0.06±0.08
0 e' f- `5 }9 X; x推孔加三中心間隔10.0, U5 A/ p6 I2 u7 c/ g6 T5 {; W( M
±0.10±0.15±0.20±0.30±0.40±0.50±0.60±0.800 f5 x/ F# q/ S8 ~2 N, H
射出成形品的一般公差. P9 T5 j/ l* I* i# h# Y5 e% E# u0 J
尺寸範圍一 般以孔為準之孔以軸為準之軸/ r9 `. Z4 d8 ~: r
10以下±0.1+0.15-0+0-0.2
) U8 S" w' @2 z5 s% c5 A% ]9 p10~30±0.15+0.2-0+0-0.25
4 l) s3 J4 b" | y, P1 ?- q30~50±0.2+0.3-0+0-0.3
7 p% O6 ?! B2 F, |% E0 n50~80±0.3+0.4-0+0-0.47 H' {! l- r; z( `7 f. P! s
80~120±0.4+0.5-0+0-0.5$ ^8 z y. e3 l. G9 y
120以上±0.5+0.6-0+0-0.6
1 [( `3 ?5 k) r" G鋼鐵尺寸公差規定
! @* ~' Z$ l2 R8 ~0 n- UM切削加工之普通尺寸公差
( B+ p$ k0 i# W7 U單位:mm
% A& G! U; p: b- g公稱尺寸: H* j5 S% k8 _2 ~
尺寸公差
6 P" f1 H! S- m5 l- [4 g精級中級精級
- ~1 M6 [: Y, _5 l1以上4以下±0.05±0.1±0.3( {0 h! s' B; B9 Z9 z
4以上16以下±0.07±0.2±0.5
: v' o7 |3 g+ V) i16以上63以下±0.1±0.3±0.7
1 h9 o7 z* Y% i9 ^4 A% T7 L63以上250以下±0.2±0.5±1.2
1 r5 ~& B, ~$ M# V. i250以上1000以下±0.3±0.8±2.0
% ?4 s& O! N5 H$ [5 g# w0 }1000以上2000以下±0.4±1.0±3.0
. y: K) `' a9 W% }本中心圖面尺寸公差規定如下:3 F% e& k. ]0 u5 T
a.有註明公差者,請按公差製造。- g3 b- Q/ ]' z, x+ K) [
b.未註明公差者,分述如下:
% O$ Y. c! e/ N成品部(Cavity or core)將現製品精度要求,由小數點以下位數來決定,並在圖面右下角註明之。9 @3 Z6 ~; m' y$ x, i9 i6 t
〔例〕& w+ S! t3 D9 {% i% n
無小數點:±0.1& j i- E/ s; y* _" q1 _3 g( }
小數點一位:0.05
' E6 L C1 R/ W- a) s0 H& f4 v 小數點二位:0.02% d7 F0 N- e! W
其他模座固定板等未註明公差者,將按照JIS切削加工之普通尺寸公差中線規定如上表,並在右下再註明。
4 p& Y4 ]6 L1 ]$ |6 C! ]各部零件公差之配合* a" ?0 @, |& e
單位:mm) {& P% B, B8 r
適合部品基準孔斜 梢導 柱導襯套注口襯套心 型導 柱(滑動處)面 梢滑 塊+ P1 p6 i7 B1 @) m8 r
簪記號尺寸H7P7K7g7f7e7
& S6 ~+ {$ e! Y7 E5 K% j1 y' J3以下+0.009-0+0.016+0.008+0.010+0.0-0.002-0.012-0.006 J- V$ I/ ` P" i: b
-0.016-0.014-0.024
* ~( S9 K$ U3 [7 {& i+ @3~6+0.012-0+0.024+0.012+0.013+0.001-0.004-0.016-0.010) D: k5 {4 n3 n e
-0.022-0.020-0.032( O- w% t9 G+ U7 d& V" y; S0 e; S
6~10+0.015-0+0.030+0.015+0.016+0.001-0.005-0.020-0.01
@$ A( ]1 h6 B( o+ H( o3-0.028-0.025-0.040" |# E# h: L, u* o* s) C
10~18+0.018-0+0.036+0.018+0.019+0.000-0.006-0.024-0.0
7 S" C% a5 _+ a8 ?16-0.034-0.032-0.050
2 E, U5 j6 j( w. H5 a7 f4 u+ ? a18~30+0.021-0+0.043+0.022+0.023+0.002-0.007-0.028-0.0
$ R* p0 A: p; Q/ S; l20-0.041-0.040-0.061
" `, w& I0 k3 A+ c7 l30~50+0.025-0+0.051+0.025+0.027+0.002-0.009-0.034-0.0
/ d8 a0 r9 k/ O! x; ^25-0.050-0.050-0.075( ^0 \; s' c% R- q9 _
50~80+0.030-0+0.062+0.032+0.032+0.002-0.010-0.040-0.0
( i, q) ^+ S$ B- e! z# R30-0.060-0.060-0.090
' d! ?) L+ e3 m& F) x80~120+0.035-0+0.072+0.037+0.038+0.003-0.012-0.047-0.
9 \7 ]& k# o7 |- L- D6 {) a1 V% t036-0.071-0.072-0.107! _5 i; w a- B
120~180+0.040-0+0.083+0.043+0.043+0.003-0.014-0.054-0
; s. \% l2 }! o& Q% L.043-0.083-0.085-0.125% n" @2 U6 C; f1 \% Z
180~250+0.046-0+0.096+0.050+0.050+0.004-0.015-0.061-0, a- B) O/ B. \ W' O
.050-0.096-0.100-0.143
4 o3 A' I( r9 }$ T7 v+ W250~315+0.052-0+0.108+0.056+0.056+0.004-0.017-0.069-08 O" ]# p6 b3 p: G a5 q
.056-0.108-0.110-0.162
! u) O+ G2 T' e3 l- v' c ^315~400+0.057-0+0.119+0.062+0.061+0.004-0.018-0.076-00 \( G$ \5 `3 L9 R( ~
.062-0.120-0.125-0.1828 T5 `8 \/ v3 k' w4 ?( M( }, r
400~500+0.063-0+0.131+0.068+0.068+0.005-0.020-0.083-0; ~3 Y. ]9 Q3 C' _9 s3 W
.068-0.131-0.135-0.198
0 v% A: I& o" k, o4 g4 @- _5 x* b500~630+0.070-0-0.022-0.092-0.145-0.215
L% Y8 F7 i! J7 k, P, M: M" w630~800+0.080-0-0.024-0.105-0.160-0.2407 [+ K' d7 ~6 s. l
800~1000+0.090-0-0.026-0.116-0.170-0.260
4 ~: ?) }" f2 N1000~1250+0.105-0-0.028-0.133-0.195-0.300. L: y: D% Q+ L
1250~1600+0.125-0-0.030-0.155-0.220-0.345
+ l4 L$ q1 E8 \2 L1600~2000+0.150-0-0.032-0.182-0.240-0.390
a, v3 M( O5 r! r1 u2000~2500+0.175-0-0.034-0.209-0.260-0.435
( T2 d, K# c8 z" q" I( d8 u2500~3150+0.210-0-0.038-0.248-0.290-0.500) p [( D7 X' b9 V3 P
資料來源:日本岐阜精機
; O: [( s3 G0 U" f) S& t! d! O塑膠模用模具材料) m) n6 }- ?+ w& l7 A+ _
模具材料的選用是否適宜,對模具的壽命、精度、加工性、價值等有很大的影響。故模具材料的選用一般均依照下列原則:% ^0 l7 D5 Z; ] G, |
容易取得。
- y9 U3 m) ~. X3 g( ]. H5 o機械加工性良好。
3 {* x& V, R+ v% U. S4 h, J表面加工性良好。* R9 p" l5 K/ e& o# J
強度、韌性和耐磨性大。
) E1 U, h. ^! T0 d& D7 M無針孔和沉澱雜質等內部缺陷。
: s% P& w5 R4 ~)可焊接性。; U7 y4 }% H4 U- \% W6 R3 b" B5 g* T
〉熱處理容易、熱變形少。
, |; W+ ]" p$ D& R》耐熱性好、熱膨脹係數低。* Q% r5 T& j4 c3 h, A5 E
種類及特性
8 U+ O0 @( X. f; V 模具材料的種類很多,在此先將常用的幾種材料作一簡介。9 z6 S0 d& A+ Q1 ?5 I% P' |7 j
一般構造用輥軋鋼材(SS)& v# R7 g0 n3 F+ ]1 k/ L( U# f
一般構造用輥軋鋼材SS41、SS50,價廉而容易取得,但質軟多針孔,因此用於不需強度、硬度的零件,不適用於模板材料。
' X0 n8 F1 G" H$ c, C# k機械構造用碳鋼(SC、SCK)
6 e4 d a# a! T 機械構造用碳鋼S25C、S50C、S55C等,價廉而容易取得,加工性也好。S25C用於模具的承板、定位環、豎澆道、襯套、止動螺栓、支持件等,而少用於模板。S50C、S55C原則上回火到硬度9~22HRC,以增其加工性,為標準的模板材料。
* p8 X4 X. N) c2 i S9CK、S15CK的含碳量少,因而質軟,所以需作表面滲碳,淬火成HRC45~59的硬度來使用。% X3 M7 {0 I, e7 G3 o) e
碳工具鋼(SK)
( U: L$ U* d* g# `* X 碳工具鋼有SK3、SK5、SK7等,含碳量為0.6%以上的高碳鋼,其淬火硬度是SK3、SK5為HRC50~60,SK7為HRC50~55,H此類鋼材耐磨耗性優良,且為較價宜的工具鋼,用於有滑動部份需高硬度和耐磨耗性的零件,如導銷、襯套、頂出銷、復歸銷等。7 q' J2 x0 @) Q3 l) ^; k% W" |
合金工具鋼(SKS、SKD)! w. k3 V0 u- u
常用的合金工具鋼有SKS2、SKS3、SKD11、SKD61等。SKS2與SKS3是碳工具鋼加鉻、鎢增加淬火性、耐磨耗性,用於特別要求硬度與耐磨性的成形模板,其硬度HRC55~60。SKD11、SKD61是添加釩取代SKS的鎢,其淬火性與耐磨耗性優於SKS,且淬火應變小,其硬度SKD11為HRC55~60,SKD61為HRC45~51,但SKD61的耐熱性、韌性都優於SKD11。% r0 E; ]% n9 S1 }4 _9 ^
高速鋼(SNC)& e( O; w: Q" J1 b( s( z5 j
此處的高速鋼是指SKC2與SNC3的鎳鉻鋼,係為碳鋼加鎳和鉻,增其韌性與淬火性,回火硬度為22~30HRC,用於成形模板。
0 O! H# r+ M" C# D鎳鉻鉬鋼(SNCM)$ w: h v4 b; x5 @
鎳鉻鉬鋼SNCM2是淬火性,耐磨性耗性均好,尤其是強度、韌性特別好的鋼材,其用途與高速鋼相同。
/ o ^) q& q8 t+ h, M% [1 y# O鉻鉬鋼(SCM)
$ b+ X9 A* a- k' d8 ~9 { h 鉻鉬鋼SCM3、SCM4是碳鋼加鉻,鉬的構造用鋼,其強度、韌性優於碳鋼,其價格較SNC及SNCM便宜。: {- c: ~8 B+ l( H4 t
鋁鉻鉬鋼(SACM)2 @+ ?$ F( w* u, g! m
鋁鉻鉬鋼SACM1經氮化處理(氮化層硬度為HRC67)耐磨耗性很高,用於要求硬度和耐磨耗性的滑動部份,如頂出銷等,鋼材本身硬度為HRC20~30。
- i( l# ?4 @: P: T軸承用高碳鉻鋼(SUJ)
' L9 y4 s. t6 \7 `9 y6 j 軸承用高碳鉻鋼SUJ2為軸承用的鋼材,耐磨耗性、淬火性均良好,其硬度為HRC55~60,用於滑動部份需有相當的硬度和耐耗性。" i% Q2 j4 [% m4 L1 }" y' c
(圖1)正常化圖解$ g* n& z2 o6 I: e+ Y
(圖2)退火之圖解
( [! F$ W" I$ D f5 p! g/ Y. K不鏽鋼(SUS)+ v* ~% t+ D1 u( u$ ]0 ?* f" O% b3 [
如PVC的塑料,需用耐蝕性高的模具材料,可以增加鉻量,減少碳量的耐蝕性不鏽鋼SUS來製造。( @9 ]: _0 t# {. O7 }
.11鈹銅合金! X/ D. d) ~6 I# r- u H! u2 d
含鈹2.5%,含銅97.5%的鈹銅合金,常用來製作形狀複雜的公模或母模。其製作的方法是將熔融的合金注入模型內,然後一直加以壓力直到冷卻為止。4 M4 p; L; U$ @
表一為塑膠模各構件最廣泛應用之材料,及其熱處理狀態及使用之硬度。表二為構造用的合金鋼的化學成份及機械性質。表三為表二所列的模具材料的的特性、用途及使用的場合,此三表可供學習查考,以選取最適用的模材。3 m) p `, R6 {
熱處理
: |/ J3 k) E$ W9 L+ j 鋼材經適當的熱處理可顯著增加硬度、強度、韌度、耐磨耗性等機械性質。施行電鍍作表面處理,模具精度提高、表面光亮,使脫模更順利,成品表面光度增加。因此欲模具壽命延長、品質提升,除了事先預選適當的模具材料外,對於加工後,模具的熱處理方法的選定也極其重要,以下分點說明。
# M) g/ w) E/ \. \% S3 W) o! b正常化
; r% p( J' K) _" @" i 此項熱處理旨在消除鑄造、鍛造、輥軋等高溫高壓處理所產生的粗晶組織,並將加工所生的內部應力消除。其方法為將工作加熱到變態點AC3或ACm點以上30°~50℃的溫度後,使之在空氣中自然冷卻,如圖1所示。使用大型構造用鋼,在材料經鍛造成模型後,再施以正常化處理。
. z8 h/ ^8 e2 U" Y8 v, C退火) Q# M7 r3 R8 r0 @0 {# N* h' j% {4 _
退火是為了使鋼料軟化,調整結晶組織,除去內部應力。其方法為加熱到AC3或AC1變態點以上30°~50℃,保持適當時間後,在爐中或灰中冷卻,如圖2所示。模具材料退火處理有兩種方式。
8 k, @9 n; {% N) Y2 n2 P4 |6 Y消除應力退火
5 T9 Q. y$ U0 A0 x 目的在除去加工所引起的內部應力。適用於粗切削、中切削或需淬火的模具零件。因淬火時麻田散鐵變態所生的應力將加大,除非先行實施退火消除內部應力,否則將造成巨大的應變,而致淬火罅裂、翹曲。即使不淬火的零件,若經大量粗重切削,不經此項處理的話,也將因加工應力的殘存,而終致尺寸的精度改變或發生翹曲。, V& d% K6 i" N* @+ {
球狀化退火/ u1 j N! N9 D5 I8 E
目的在改善加工性,增加韌性,防止淬火罅裂,使鋼中的碳化物變成球狀組織。1 P: ]' P0 d! Q. Y, O
淬火
' F6 J6 \- R: [0 C7 d$ l 淬火的目的是為了將鋼硬化、增加強度。其方法為鋼材加熱到AC3或AC1變態點以上約30°~50℃,保持適當時間後,使它在淬火液中急速冷卻,而產生高硬度的麻田散鐵組織,如圖3所示。模具零件常用的淬火方法有下列三種。
* }$ i1 i* ]+ n, r# g& Y(圖3)淬火之圖解
! M! Z- `4 Y3 P4 K" S) N$ I4 l普通淬火
+ y( B/ }6 |: w5 A" M2 U: { 加熱到變態點以上的溫度後,在水或油中急冷以得麻田散鐵組織。此方法,加熱必需防止過熱及氧化脫碳的現象發生。對於壁厚不均的模具,將會有加熱不均勻。由於各部份的度差發生熱膨脹差,致影響變態點,引起變態差,而致淬火罅裂。因此為了達到均勻加熱,最好用鹽浴或惰性氣爐。
6 e8 N8 [% z" G* u3 _' Z 氧化、脫碳之防止可採用鹽浴爐或可調整的隋性氣爐。熱處理變形的防止,宜使用淬火溫度低,自硬性大,有氣冷程度的淬火鋼。含大量鉻、鎳的合金鋼、高速鋼具有此一空氣中冷卻而硬化的特性,對於加工後再行熱處理的模具、精度、形狀能保持而不致變形,精密度失掉。
1 p( R7 a$ I& K, `麻淬火(marquenching)
0 }- K; [ M1 O) E2 N j 如圖4所示,將待處理的材料加熱到淬火溫度後,投入於溫度為Ms點(冷卻時由沃斯田鐵轉變為麻田散鐵的開始溫度)的熱鹽浴中,待材料的溫度成為均一後,取出氣冷,緩慢引起麻田散鐵變態、材質變硬,不致發生淬火應力及罅裂,最後再施行回火處理。
5 J. K: P, V' K _1 R9 T) {麻回火(martempering)6 T3 {, u2 z( l
如圖5所示,將材料加熱到淬火溫度後,投入於溫度為Ms點及Mf點(冷卻時由沃斯田鐵轉變為麻田散鐵的終了溫度)間的熱鹽浴內淬火(100~200℃),長時間保存恆溫,直到變態終了,然後空冷。利用此法淬火者,麻田散鐵自行回火,淬火應力消除,衝擊值得以提高,韌性較回火處理者強。工業界一般皆不等待到恆溫變態終了,即行撈出,如圖示,而後段則採氣冷回火。
1 H) Z2 F0 N: }回火1 z0 y/ m! [( b% k2 n! t
淬火後的鋼雖然強度大硬度高,但是很脆。假如淬火鋼加熱到A1變態點以下的適當溫度時,不但可以除去淬火鋼的內部應力,又能調節硬度得到適當的強韌性,這種處理叫回火。依照回火之目的,可分為低溫回火與高溫回火兩種。
( ^- _% `( E; ?: L* i) _低溫回火
" k: E" s4 Z# z* m) _3 q1 d 適用於淬火硬度需要相當高的情況下,將高碳鋼加熱於溫度約200℃的低溫,目的應於消除淬火所產生的內部應力。殘留的沃斯田鐵組織不易產生變化,可維持相當高的硬度。4 ]! A$ P4 C, v* }( ^# s
高溫回火
4 q# v+ f2 q4 V' n7 I, [2 _ 適用於構造用鋼,將其加熱在溫度500℃~600℃之間使其組織變為有韌性的糙斑鐵。此時可兼顧鋼材的韌度和硬度。
1 x2 [. q r, X5 q+ \ ~(圖4)麻淬火之圖解) S3 E1 W, x+ R1 `7 z* B/ g7 c* [1 ]
(圖5)麻回火之圖解# p* E" _/ v* _* z0 ?* H; B
(圖6)回火與機械性能之變化, x2 n& ]# N7 Z: R6 \3 P; P P2 d% g
圖6為含碳量為0.45%的中碳鋼,在不同回火溫度下的機械性質。
/ n$ H" G5 G$ Z$ X }+ ^; x1 X 對於施行一次回火,不能得到滿意的機械性質的鋼料如高合金鋼及高速鋼,可施行2~3次的返復回火。; e1 f( x8 N: _! X4 |4 W
表面處理
, Q# q! u5 @9 ^4 B% p8 t& y. F( H 表面處理是指以加熱或化學處理的方法,使鋼料表面增加硬度到達某一深度。其方法有滲碳、高週波及火焰淬火、氮化及電鍍。分別敘述如下。 n. ]9 ~( L. [% k, q
滲透淬火9 M( P. i6 n5 u: K8 J: y
低碳鋼或表面淬火鋼(低鎳鋼、低鎳鉻鋼等低碳合金鋼)在適當的滲碳劑中加熱,使表面起滲碳到某一深度,使成高碳的狀態的表面硬化法。在滲碳劑中以850~900℃加熱8~10小時,則鋼料表面起滲碳約2mm的深度。滲碳完後再施以淬火處理,使滲碳部份硬化。若有不想滲碳的部份,可預先鍍銅以防止。一般滲碳劑可分為固體滲碳、氣體滲碳與液體滲碳等三種。( M* V! [% C: o! J' h& t5 C
固體滲碳的滲碳劑使用木炭、焦炭等固體。以木炭粉為主,加入20~30%的碳酸鋇、碳酸鈉等促進劑。& X5 Z5 x9 L9 r) s( N* {
氣體滲碳的滲碳劑為氣體,主要為一氧化碳或甲烷碳化氫,滲碳濃度容易調節,可使滲碳均勻。滲碳能力大,不只表面,連心部也可均勻滲碳。8 G9 G3 J4 E$ e. X% v
液體滲碳的滲碳劑為溶融的氰化物,將鋼加熱到AC1變態點以上而滲碳。通常薄層硬化是濃度較高的氰化鈉鹽浴中作低溫(850~900℃)處理,而厚層硬化以濃度較低的氰化鈉鹽浴作高溫(900~950℃)的處理。
! B$ j+ ~8 m4 \' j( H+ }1 o4 t高週波硬化
. f8 y# o9 B& L* { 藉高週波感應電流將鋼料表面急熱,在到達淬火溫度後,用適當的冷卻劑急冷,稱為高週波淬火。主要用於需具強韌及耐磨耗的機械性質的模具零件,如導銷、復歸銷、斜銷等等。含碳量0.4~0.5%的碳鋼,或合金鋼皆適用於本方法。3 P6 ^: Z' [% F; R% _" i6 W& m
火焰淬火$ ]9 w7 k* y1 t! T8 h2 Y
以氧氣-乙炔火焰將鋼料表面急速加熱到淬火溫度,再以水急速冷卻而使表面硬化。本方法的特色在於只將外周表面淬火硬化,因此淬火應變小,可應用於各種形狀及大小的鋼製品。淬火方法大致分別有兩種。$ F; N. a$ e% e6 \# I, R
全面同時淬火法7 i/ [- b4 `$ r! O/ C: Q
適用於較小面積的處理。全面同時加熱,然後對此加熱到淬火溫度的面進行冷卻以硬化之。 y. A* A" W; n- \( x- u8 A
移動淬火法% x+ o" C: A; i, G0 y3 g
大面積不適宜用全面同時淬火法,乃改用順序移動加熱及冷卻的組合吹管,以行加溫冷卻全面積。也可應用於不易全面淬火的模具的局部淬火、零件的磨擦面,可增高耐磨性,延長模具壽命。" w- y4 n. K. x" L5 b2 b
氮化
- Q: b4 I! |) |# G4 N 氮化是在氨氣或含氨的媒體中加熱,增加氮含量而將鋼表面硬化的方法。加熱溫度高時,硬度減低,但氮化深度加深。氯化時間取決於所需氮化深度,大約是50小時0.5mm,標準是100小時0.7mm。鍍錫或鍍鎳的部份,可以防止氮化。. h/ ?6 |; ^. T' H4 o/ Y; u
氮化用鋼,其標準成份大約是碳0.35~0.45%、鋁1.0~1.3%、鉻1.3~1.8%、鉬0.5%以下,此時的氮化溫度500~500℃,表面硬度為HRC67~70,為一非常硬的氮化層。
& M* n) W- j. Q. o0 `2 ]2 B* l% h 氮化法依其媒劑可分為氣氮化、液體氮化、軟氮化(低溫鹽浴氮化法)。5 n' g, X+ `9 i2 ] X n$ o0 Q
氣體氮化法
6 _3 [. \! O$ y; X3 y 被處理的料件裝於氮化箱內,放入於爐中,通入氨氣,溫度為500~550℃左右,氮化時間為50~100小時。此種方法為低溫處理,使熱處理變形接近於無。
! z+ G( k$ ^/ @. e9 v# [液體氮化法
$ ^5 w; j8 d1 P3 a6 Q" t! W 液體氮化法與液體滲碳法之不同點,在於本法是在AC1變態點以下加溫而滲碳法卻在AC1以上,且本法所用之鹽浴含較高的氮量而較少的碳量。將氰化鈉鹽與氰酸鹽和碳酸鹽適當混合,加溫到560℃,將料浸入約2~3小時,即可形成薄層的氮化層,可增耐磨耗性,防止燒焦及耐疲勞性。
3 `9 [+ G* F; r5 g軟氮化法
9 I) I4 q" a% i6 P) |3 |. m. K3 w4 j 此種方法使用於氰化鉀(KCN)等的鹽浴槽中,溫度在520~570℃的低溫。其處理與液體滲碳法相同,唯溫度較低,且其硬度約只為氣體滲氮的一半,故稱為軟氮法。氮化時間較氣體氮化法為低,約1~2小時。此種方法處理的低碳鋼、中碳鋼其硬度增加有限,約可達到HRC53~59。但其耐磨耗性與耐疲勞性顯著增加。/ l8 p+ ^" p$ e' ~
離子氮化法(Iron-Nite)6 f3 y& t/ L# |& g& t- x* b9 Y( h
為了改進氣體氮化法(硬氮化),處理時間長、效率低,最外層的氮化物很脆等缺點。德國的Berkard berghaus發明離子氮化法。離子氮化法首先企業化的是西德的Klockner. Ionon. Gmbh。其方法是將待處理的工作裝入電氮化爐內(圖7),首先將爐內排氣至10-2~10-3T後導入N2氣體(或N2+H2混合氣體),使爐內保持所需要之處理氣壓(通常10-4~10Torr)。以爐本體作正極,處理工作作負極,將兩極間施加500V~1000V的直流電壓,爐氣便因輝光放電而電離化(即氣體被離子化而成正離子向負極的處理工作表面衝擊),處理工作表面受到加熱,同時氮化也因此而進行。. Y. l5 k. j7 {/ W
(圖7)離子氮化裝置構成概略圖
% V- n' W5 L& n& a. E0 e+ E1 D(圖8)離子氮化之處理循環
* \6 i; z) q& T# w/ b: Z7 W: h 處理溫度與一般的氮化溫度一樣,通常在480℃~570℃的溫度範圍內。溫度的控制係以輻射高溫計測定溫度而以電流值控制之,表面氮氣濃度可改變爐內充填的混合氣體(N2+H2)的分壓比而調整之。參圖8離子氮化之處理循環。) y, A9 w" Y: T
參圖9,可知硬化的反應程序,是由於在正負兩極間的高電壓,會使氮氣爐產生輝光放電,在
2 F4 c0 d+ I! ~( T. ], c: c(圖9)離子氮化之反應程序5 B( j7 \- q; G: T# Z' V
(圖10)離子氮化處理後各種材料的硬度分佈曲線) M" u; S7 R+ ^. r; z' D G' x
圖10(續)
8 [, Q) f, ?2 ^1 m. K9 H電離氣中生成之氮離子便向工作表面快速衝撞,動能轉變成熱能,造成溫度上升。這時由於對氮離子的衝擊及飛濺(spattering),所產生的排斥作用,Fe、C、O等元素由工作表面被打出來,飛散出來的Fe在放電的電離子中與N離子結合而形成Fe-N的氮化鐵。Fe-N的氮化鐵由於附著作用而附著於表面上,N便向最外層擴散侵入。即最外層的化合物層由於擴散順序發生FeN→Fe2N→Fe3N→Fe4N等組織變化而產生氮化作用。最外層由離子衝擊作用Fe不斷地飛散出來繼續形成氮化物,成為氮氣供應的輸送源而促進氮化的進行。
" [' h% S2 @3 j/ V8 Y 離子氮化的特點為處理溫度低,處理的工件變形小又無公害問題,為最新最進步的表面硬化法。其可處理的材料除了碳鋼、模具鋼、工具鋼、氮化鋼、合金鋼、高速鋼外,過去認為難以處理的不鏽鋼、鈦、鈷等利用本法已能實施良好的表面硬化。參圖10可知經過I.N.處理的材料,可得到極高的表面硬度,並可獲致極優良的耐磨耗性、耐疲勞性、耐蝕性及耐剝離性。
7 O! s6 @. H5 u) M6 x電鍍' I( p' c ?: K! M
電鍍是在模具表面被覆其他金屬,以增加表面光度、提高表面硬度,增強耐蝕性的表面處理,以下分述之。& l% b' N5 c' Q
鍍硬鉻+ o* |0 W+ @* O) c- |
將模具欲鍍的部份浸入於無水鉻酸為主的電解液中,通以電流,鉻析出而附著於模具表面。鍍層比普通鍍層厚,約0.01~0.02mm,硬度HRC67~70。使用本處理增進下列優點。罅脫模良好。鍍硬鉻表面光滑如鏡,脫模非常順利。
+ c! d @0 u6 |1 v. ^6 l舐鍍層表面硬,耐磨耗性佳,不易刮傷,硬度高達HRC67~70。. }7 |0 P( u; G0 n4 u
竺對鹽酸、稀硫酸以外的化學品有良好的耐蝕性。
9 o+ m% T8 f! Y( x1 A( C d: P竽鍍鉻面有精美的光輝,模具凹穴經此處理,所射出的成品也能具備精美的光澤,提- s& q: a& S& {/ j) N
升產品價值。
H2 T; h7 R5 I. ]2 A7 J無電解鍍鎳 u/ |1 g9 {. s7 f% O+ M
此法不經電解作用,不像上法,乃純粹的化學方法施行鍍著。鍍著經由附著於模具上的觸媒劑的作用,使鎳被還原,而形成表面鍍著層。此種鍍著的特性為:* A+ q2 v+ S8 F6 W! G
罅不致發生電鍍的鍍層厚度差,為一較均勻的鍍著法。- [0 V2 e% ~3 g1 `' P& U- a2 }
舐表面不生針孔,光滑而硬。鍍層硬度HRC49,經熱處理更可提高HRC64~67。
' Z& `+ h- {: w9 }5 E' T) a竺密著性良好,不易剝離。
5 R2 L9 x7 }! @2 Z4 |5 [7 ~; \0 \竽耐蝕性良好。
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