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
@2 I3 c1 b# _& e$ N射出(Injection)成形品
3 r$ t6 J. v* d8 d0 Q! v單位:mm
d2 N( ~7 \: I尺寸範圍級別6以下6~1818~3030~5050~8080~120120~180180~350
; r7 l, v! d/ ? b S& d粗級±0.1±0.1±0.15±0.25±0.4±0.6±0.9±1.2# W% p" e) y: V7 J, q6 ]5 S* e: R
精密級±0.05±0.08±0.10±0.15±0.20±0.30±0.40±0.60
3 E9 X: H# s+ J3 ^" R0 F5 d8 z壓縮(Compression)成形品(包含Transler成形品), P* m* b) `: E; L9 ^, g; e- v
尺寸範圍級別6以下6~1818~3030~5050~8080~120120~180180~250250~315315~400400~500: q, h3 R0 @9 B; e) X# H$ Z- N
粗級±0.2±0.3±0.4±0.5±0.6±0.8±1±1.3±1.6±2±2.5& f9 n8 [7 x. ?0 o
中級±0.1±0.1±0.15±0.2±0.3±0.4±0.5±0.7±0.9±1.2±1.5
2 R b; t' ~8 L7 I精密級% d4 g8 g" _8 e$ Y8 B
±0.05±0.06±0.083 Z- p' }7 Y+ Y4 [- Z3 H1 h
推孔加三中心間隔10.0( S" m7 K0 D4 r4 g
±0.10±0.15±0.20±0.30±0.40±0.50±0.60±0.800 ^7 F/ Y0 S5 M7 I: g0 ^/ n
射出成形品的一般公差9 w4 ]( X2 r: {% s, n
尺寸範圍一 般以孔為準之孔以軸為準之軸
- ^. C2 b" U: g: U8 {% F, N N10以下±0.1+0.15-0+0-0.2- A! i' P. [4 I/ _
10~30±0.15+0.2-0+0-0.25
$ r! `, `% j+ v; J* I9 a" V30~50±0.2+0.3-0+0-0.3 R- C3 A3 |4 N$ X) w0 @3 X
50~80±0.3+0.4-0+0-0.4
% W' J& B* P1 Y- e3 N80~120±0.4+0.5-0+0-0.5
8 b7 }7 w; C) F4 I4 _120以上±0.5+0.6-0+0-0.6
! L2 k8 Q1 R8 a# a鋼鐵尺寸公差規定
3 [) d6 `3 L- x4 \8 K8 k! tM切削加工之普通尺寸公差/ @( ^2 Z) |) M8 y4 g6 `
單位:mm3 L8 K8 b0 x5 V: e# d
公稱尺寸, Z) q$ `& o. R9 V" n
尺寸公差0 C# s2 A2 o$ T
精級中級精級' j% J* P. R* k5 i& h
1以上4以下±0.05±0.1±0.3
1 r3 g- J; X: T s. l3 a4以上16以下±0.07±0.2±0.50 ^: { x* o' O$ ~. o
16以上63以下±0.1±0.3±0.70 ~4 U& D' {+ A' F/ n6 ~
63以上250以下±0.2±0.5±1.2
& r* N+ U/ Y% \, r250以上1000以下±0.3±0.8±2.0
, r" ?8 q; S# k% }% }1000以上2000以下±0.4±1.0±3.05 K2 J& q4 c2 U
本中心圖面尺寸公差規定如下:
I: k5 n5 V T8 E' F; _) e2 oa.有註明公差者,請按公差製造。
4 x* H: s! O) a& t, F" `0 x' ?# ?b.未註明公差者,分述如下:) j3 J y J2 o0 {4 z
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。7 k5 n1 [+ p9 k+ `- C/ q+ e
〔例〕+ d, J: d; y6 s& e6 p& K) V
無小數點:±0.1
. {4 g" F; D4 H2 t z* _$ T3 B/ Y 小數點一位:0.05
# W- d- }5 H2 `- O, W+ U 小數點二位:0.027 \8 u# {* ?1 c1 H" A
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。) k/ c, `8 g H% x
各部零件公差之配合1 S) y/ t( e/ }- t/ l
單位:mm
, i0 ]: B4 q' A, ~9 F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
7 X3 g; Q7 V% R. u" a6 [+ I 簪記號尺寸H7P7K7g7f7e7" l6 p0 E4 K1 o/ @9 X/ K$ p
3以下+0.009-0+0.016+0.008+0.010+0.0-0.002-0.012-0.006. y/ F* R! W) A# d Z/ D1 V
-0.016-0.014-0.024- g+ X8 ]6 k$ Q% ~7 C
3~6+0.012-0+0.024+0.012+0.013+0.001-0.004-0.016-0.010
/ w+ j/ c: j4 @; m" w Z5 y-0.022-0.020-0.032$ g' g8 R5 _0 g6 ~" h# `
6~10+0.015-0+0.030+0.015+0.016+0.001-0.005-0.020-0.01
c. t. ?6 S5 \) d3-0.028-0.025-0.040
/ i/ `: A3 N7 o' h% y10~18+0.018-0+0.036+0.018+0.019+0.000-0.006-0.024-0.0
$ ]4 M( T3 P( |* p! U4 d2 S* U16-0.034-0.032-0.050# H$ x6 a' n( q3 a' d, c k$ {& j
18~30+0.021-0+0.043+0.022+0.023+0.002-0.007-0.028-0.00 {& \7 N& r {7 G
20-0.041-0.040-0.0611 I9 E2 R$ y4 e3 b2 h
30~50+0.025-0+0.051+0.025+0.027+0.002-0.009-0.034-0.0
9 A+ \( W: X+ ?$ ~! K8 s0 k$ k+ O8 A25-0.050-0.050-0.0754 @: X) O$ ]1 C& n) c
50~80+0.030-0+0.062+0.032+0.032+0.002-0.010-0.040-0.0
, S/ n# J; V% s' F G30-0.060-0.060-0.090
9 H$ J3 p' B ~2 ]* P80~120+0.035-0+0.072+0.037+0.038+0.003-0.012-0.047-0.
9 I% z5 E. E9 |: F036-0.071-0.072-0.107
, U& _: H2 q5 O) u2 `+ R3 v# p1 l; h; h120~180+0.040-0+0.083+0.043+0.043+0.003-0.014-0.054-0# t4 W- M* N" {& Z; T7 y, M
.043-0.083-0.085-0.125
$ B: p/ V; l3 Z' @ j) R180~250+0.046-0+0.096+0.050+0.050+0.004-0.015-0.061-02 U% u( z. ~1 h/ d2 }
.050-0.096-0.100-0.143
/ Y. a+ S. s; Q0 g) ~6 }250~315+0.052-0+0.108+0.056+0.056+0.004-0.017-0.069-0
' B1 M, V; K Q2 ^* G3 J7 b. l.056-0.108-0.110-0.162
& Z8 v/ K$ v: O, U6 L315~400+0.057-0+0.119+0.062+0.061+0.004-0.018-0.076-0
; g% i% K9 z1 k' v.062-0.120-0.125-0.182* W: ?0 H/ D2 T' x. o! m S( ^* u
400~500+0.063-0+0.131+0.068+0.068+0.005-0.020-0.083-0
8 E, \$ B/ X! D/ ?.068-0.131-0.135-0.198: n9 Z) O! m. H; H- A" G' J, q: {
500~630+0.070-0-0.022-0.092-0.145-0.215$ U% ?, H0 m, J* K
630~800+0.080-0-0.024-0.105-0.160-0.240& c, q& R% x% o
800~1000+0.090-0-0.026-0.116-0.170-0.260
; V9 ?" n4 c+ ^' K1000~1250+0.105-0-0.028-0.133-0.195-0.300
6 V1 B9 X, E8 K0 `: l1250~1600+0.125-0-0.030-0.155-0.220-0.345- o% T( D4 a/ N3 Y
1600~2000+0.150-0-0.032-0.182-0.240-0.390
: r* M% g( [- j# R2000~2500+0.175-0-0.034-0.209-0.260-0.435
8 A% m, C# i) P' N. c2500~3150+0.210-0-0.038-0.248-0.290-0.500
. q' r5 E5 G- w: e1 k- i資料來源:日本岐阜精機( j; T( K, X/ y J5 F' c, k
塑膠模用模具材料
; a, V8 C1 j4 O) ]. d6 e/ h 模具材料的選用是否適宜,對模具的壽命、精度、加工性、價值等有很大的影響。故模具材料的選用一般均依照下列原則:
^+ k9 p g3 q4 u$ I* E5 d容易取得。
& I% S J; l' M: \機械加工性良好。* v' e) o: e$ M1 D' V/ I! A
表面加工性良好。
/ l6 H( P! J' ^6 F# i強度、韌性和耐磨性大。
' ^; f$ @6 m/ R. W) q' ?0 V( j無針孔和沉澱雜質等內部缺陷。$ U& B7 o/ g+ j3 U7 }
)可焊接性。* k0 r- e7 I. O! \) z
〉熱處理容易、熱變形少。7 G/ D6 H- ~; A- [% W' i. y. C }
》耐熱性好、熱膨脹係數低。
' A! y3 g. L( c: U# z種類及特性
+ F8 j; C2 @. q* p0 | 模具材料的種類很多,在此先將常用的幾種材料作一簡介。
6 v7 U1 N' u4 ~) {; i& l一般構造用輥軋鋼材(SS)
6 o7 V: {8 }+ w 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。
1 b \* g4 Y3 {- W" o) [; w2 Z" j機械構造用碳鋼(SC、SCK)+ s, C' T; i: ?) ? o! 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。
5 t& h1 d$ \8 n9 \ 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。# B4 C, C8 Z# ]3 R
碳工具鋼(SK)
v0 J0 P9 P d9 x: _- K6 Y 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。
$ H% Z& t8 v0 ]! C, e9 h合金工具鋼(SKS、SKD)# \5 H O6 x& ?) t( }; h2 Q
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。
) U/ I8 d3 C1 w( I! D高速鋼(SNC)0 L( g* Y5 x# q% g2 }0 ^/ [5 n
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。
$ R/ V: B' l0 A/ ~ y7 o6 u0 d# H# X; n鎳鉻鉬鋼(SNCM)
+ Z$ P: v9 q; a& `; w 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。( A1 _: a" I. E [2 m1 }1 P T' U
鉻鉬鋼(SCM). @1 N7 F. W& n9 B
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。
+ k8 i2 s/ J1 P1 D3 e鋁鉻鉬鋼(SACM)- s9 Q6 P: ]/ l0 d8 T- \
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。
0 _) C& e& e& }: y \( h( Q軸承用高碳鉻鋼(SUJ)4 ?# N8 R6 K, x
軸承用高碳鉻鋼SUJ2為軸承用的鋼材,耐磨耗性、淬火性均良好,其硬度為HRC55~60,用於滑動部份需有相當的硬度和耐耗性。) @0 l. N! g/ e' d- |; d/ O
(圖1)正常化圖解
, D$ z' K4 L& X(圖2)退火之圖解
1 }! d) V0 N8 Q不鏽鋼(SUS)/ q! b2 @9 k: h; x ]5 ?
如PVC的塑料,需用耐蝕性高的模具材料,可以增加鉻量,減少碳量的耐蝕性不鏽鋼SUS來製造。3 F9 r1 E0 X# H: }- m! x7 B; P P
.11鈹銅合金- K5 W+ V9 k9 Q) m
含鈹2.5%,含銅97.5%的鈹銅合金,常用來製作形狀複雜的公模或母模。其製作的方法是將熔融的合金注入模型內,然後一直加以壓力直到冷卻為止。+ q1 e n2 F0 z n$ x9 Y z, c
表一為塑膠模各構件最廣泛應用之材料,及其熱處理狀態及使用之硬度。表二為構造用的合金鋼的化學成份及機械性質。表三為表二所列的模具材料的的特性、用途及使用的場合,此三表可供學習查考,以選取最適用的模材。. V5 P1 E! F7 y
熱處理
! F0 G3 T& F- P 鋼材經適當的熱處理可顯著增加硬度、強度、韌度、耐磨耗性等機械性質。施行電鍍作表面處理,模具精度提高、表面光亮,使脫模更順利,成品表面光度增加。因此欲模具壽命延長、品質提升,除了事先預選適當的模具材料外,對於加工後,模具的熱處理方法的選定也極其重要,以下分點說明。
% l0 Y P7 i+ _$ f2 _& x正常化
2 P2 N% Y+ m- D 此項熱處理旨在消除鑄造、鍛造、輥軋等高溫高壓處理所產生的粗晶組織,並將加工所生的內部應力消除。其方法為將工作加熱到變態點AC3或ACm點以上30°~50℃的溫度後,使之在空氣中自然冷卻,如圖1所示。使用大型構造用鋼,在材料經鍛造成模型後,再施以正常化處理。+ S W' A% \) {
退火+ O3 p G/ J" o. J k
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。
; {- `2 A6 Z" X消除應力退火
6 i: O$ [8 Z. I/ m- P0 W 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。5 @, M: n8 e G& z/ z l& H/ e
球狀化退火# P# q0 w! X1 j; r
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。7 J) U; D6 x+ a7 y9 ^3 z0 \7 w
淬火
/ K$ \3 W: n4 A( m1 z 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。! _9 J' S( J8 F; v4 S
(圖3)淬火之圖解- t7 ^7 @* l# y/ \
普通淬火: r E) g8 { E+ V) K
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。; {! H2 J8 I" Y! }2 u. N
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。
3 W1 v+ S0 F2 S麻淬火(marquenching)& Q' z& q. k' l- J8 _3 c4 J+ R
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。
0 ?; T ~$ |- @0 F1 [# R7 d- I麻回火(martempering)
7 `+ H! K: J5 o; z 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。
9 G: Q1 w$ v& T0 b$ ^回火
) K8 d* \. \4 Q4 V/ ?: ]( M 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。
9 R. m. A. T/ O0 t+ P0 y6 Y低溫回火3 s& S: c2 H& k- o. e
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。" H2 |/ q) G; k$ ]! X
高溫回火" b" Z4 U" j2 p
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。
/ E5 w& l, \: F(圖4)麻淬火之圖解
# E* b8 b" L) }8 B(圖5)麻回火之圖解
( g3 ~( E$ t) k8 E! k(圖6)回火與機械性能之變化
& X& S6 D v& C' n3 r$ H 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。
! ?1 f# N8 ^! j/ G; B8 p$ t: ^ 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。
$ z8 n M- O3 D( ^表面處理
) J6 h2 d8 q/ L" x' L8 d) 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。
7 v1 @" e) X, s7 q) h8 Z滲透淬火" r5 n: E) K! j! ^
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。 Y6 G% x9 l6 m n `, s) B3 D
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。& y3 J+ r) t5 f, G
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。
4 {3 D" }/ ~6 Y: q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。
( E4 ]- n# n/ K高週波硬化
$ V9 K6 c0 `# \7 S 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。- u7 n' n# v9 b8 n* T: D
火焰淬火' Q9 d8 x6 o E1 ~( m
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。4 A. `# Y1 a3 @5 z @/ A
全面同時淬火法/ X: M1 u: X4 G6 j! h+ s
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。
% d! @1 l; h) S% B; W移動淬火法8 ^+ E8 S l& f M) i! {
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。: t3 ^4 I9 E# ~* b! B2 Z6 k
氮化
' e1 B3 N7 ~$ `+ f" ^ 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。; j0 h: a( M+ o5 |* a
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。
8 Q, ]) i2 E. { 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)。
% b' X: j8 Z1 c氣體氮化法% B3 C0 H) T. w$ ?7 z
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。; F# g0 t W" ^% h% i' _
液體氮化法: W1 P$ {+ P2 Y; D
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。
+ u# c; [3 L* B) [' S$ V: b, }0 T. D0 d軟氮化法; v! B. j$ w8 H! r
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。
6 g1 y" V8 _& ~9 t E1 I( a離子氮化法(Iron-Nite)0 L) S+ z( E$ d, ~% A6 B/ X- n( Y
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。/ g, y4 q- J8 p7 H+ o0 v
(圖7)離子氮化裝置構成概略圖4 I% [0 g* f; @, Q7 d- O. E
(圖8)離子氮化之處理循環
l# f/ ~+ A1 n# N- ^& s 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。/ w* y' A8 d/ j* {9 ^! `( a
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
- n. L8 Z5 s/ c' k: J(圖9)離子氮化之反應程序
/ H% q2 y4 [# n1 s. o' X, P# `(圖10)離子氮化處理後各種材料的硬度分佈曲線- D$ C; g% {6 B/ G, Z/ U! e/ k
圖10(續)
, I/ C9 U) x- ~6 W: c+ 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。. y6 U0 H: }0 D Z$ j1 @+ l
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 ?" G7 J2 @& t8 C/ i( M電鍍
* P/ h! G7 H& y( A1 i! R 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。3 J! Y3 [2 \5 x5 J
鍍硬鉻7 n0 q7 Z2 D$ o, r
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。* l* M3 b. M! D6 x7 C$ k
舐鍍層表面硬,耐磨耗性佳,不易刮傷,硬度高達HRC67~70。( b" G7 f# A- N$ W @
竺對鹽酸、稀硫酸以外的化學品有良好的耐蝕性。
5 [0 |# C1 x( c8 v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
* t" Y3 p2 T% T, V0 J" s升產品價值。8 H2 g5 B/ v' b$ i% E& M% J' `: i' ~
無電解鍍鎳" S0 |1 o3 ]' k/ u
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:: F5 P3 C s7 g2 l9 l& C$ w
罅不致發生電鍍的鍍層厚度差,為一較均勻的鍍著法。
4 a! C+ k! a6 I9 ^ W" x7 F; A9 c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。' q, r# a H: U% b- w
竺密著性良好,不易剝離。
% r" z2 w U4 U9 l, a* X! I& u竽耐蝕性良好。
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