谈谈塑料模具抛光方法

谈谈塑料模具抛光方法

童永华

童永华江苏省无锡交通高等职业技术学校

【摘要】随着塑胶制品日益广泛的应用，对塑胶模具的表面质量要求也越高，往往要求达到镜面抛光度。塑料模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。

【关键词】塑料模具粗糙度抛光加工方法

【中图分类号】TQ320.67【文献标识码】A【文章编号】1674－4810（2010）02－0171－02

一模具表面力求光洁的原因

随着塑胶制品日益广泛的应用，对塑胶模具的表面质量要求也越高，往往要求达到镜面抛光度。表面光洁度越好，可提高塑料模具浇注系统的表面质量，降低注射的流动阻力；可以使塑胶制品易于脱模；提高模具接合面精度，防止树脂渗漏；防止出现沾粘和提高成形性能；减少模具由于聚然高温或疲劳而产生断裂和开裂的危险。

本文主要讲解抛光操作者的技巧、经验和技术，简单介绍影响模具抛光性的各种因素。

二如何判断模具的表面质量

判断模具表面质量有两种方法：（1）操作者用肉眼判断，模具表面几何形状是否正确，有无起伏不平的长形波浪纹，如有是由于早前用砂轮或油石研磨时留下的缺陷。经镜面处理的模具表面有无刮痕，小孔橙皮纹（橘皮）及微坑（针孔）等缺陷；（2）因为用肉眼判断会产生偏差，看上去很光洁的平面在几何学上并非完全的平坦。在较复杂的情况下，模具的表面质量需要用仪器来检测，如采用光学干涉技术。

三影响表面抛光性的因素

采用研磨的方法可使模具表面光洁，光洁的程度与下列因素有关：（1）工具钢的品质；（2）热处理工艺；（3）抛光技术。通常认为抛光技术是最重要的影响因素，恰当的抛光技术配合品质优良的工具钢材及正确的热处理工艺才能得到满意的光洁度。反之，抛光技术不当，即使采用优质钢材也不会达到高度镜面的效果。

四模具的研磨和油石打磨

模具的型腔通常是采用铣床加工、电火花加工或模压法来加工。若要获得非常光洁的表面，需遵循下列的加工程序：（1）铣床加工之后，进行粗研磨、精研磨和抛光；（2）电火花加工之后，进行精研磨和抛光；（3）模压加工之后，经热处理之后只需进行一次抛光。

需要强调的是研磨结果直接影响抛光效果的好坏。机械加工留下的刮痕，经过研磨去除后，得到形状正确的纯金属表面。要提高工作效率，确保模具质量，机械研磨和手动人工打磨操作必须遵循以下加工守则：研磨时不应产生过多的热量和使用过大的压力，以免影响钢材的组织和硬度；研磨时要使用大量的冷却剂。

（1）对于硬度较高的表面，只能用清洁和软的油石打磨工具。

（2）研磨中需转换砂号级别时，工件和操作者的双手必须清洗，避免将粗磨粒和尘埃带到下一级较细砂号的研磨操作中。

（3）研磨砂粒越细，每级别之间的清洗就越重要。

（4）要进行下一道更细一道研磨时，研磨方向应与前一级研磨方向成45°角，直至消除前一级研磨的刮痕。前一级研磨刮痕消除后，将研磨时间延长25%，再转换到下一道更细的砂号，这样做的目的是为了去除在前一级研磨时由于机械应力所引起的研磨表面的变形层。

（5）变换研磨方向对于避免形成缺陷和凹凸不平也十分重要。

（6）研磨大型模具的平面时，应避免使用手动操作的砂轮。使用油石打磨可减少形成较大的面积缺陷。

五模具的抛光

钻石膏是抛光操作最常见的研磨材料。

采用正确的研磨膏抛光工具，可获得极佳的抛光效果。手动（人工）抛光常用的工具有研磨棒、研磨片的研磨块，机械抛光常用的工具有抛光布轮、抛光刷的抛光转盘。抛光操作是一项耗费时间和费用昂贵的工序，遵循一定的守则可以降低抛光操作的成本。抛光的每一个步骤必须保持清洁，这一点最重要。

（1）抛光必须在清洁无尘的室内进行。硬尘粒会污染研磨材料，损害已接近完成的模具表面。

（2）每个抛光工具只使用一个级别的抛光钻石膏，并存放在防尘或密封的容器内。

（3）由于加了钻石膏，抛光工具会显得饱和，随着不断使用情况会有所改善。

（4）当要转换更细一级的砂号时，必须清洗双手和工件。用肥皂清洗双手，用除脂溶剂清洗工件。

（5）手动（人工）抛光时，钻石膏要涂在抛光工具上，机械抛光时研磨膏要涂在工件上。

（6）抛光时所使用的压力与抛光工具的硬度和研磨膏的等级应互相调整和适应。进行最细一级的抛光时，压力要调整到与抛光工具的重量相近。

（7）要获得较大的钢材除去率，必须使用较硬的抛光工具和较粗砂粒的钻石膏。

（8）塑胶模具的最终抛光应沿着工件脱模的方向进行。

（9）开始抛光时要先处理角落、边角和圆角等较难抛光的地方。

（10）处理尖角及边角应特别小心，注意不要形成圆角或圆边，应尽量采用较硬的抛光工具。

六抛光操作的程序

如何选择研磨和抛光的操作次序，完全取决于抛光操作者的经验和其使用的工具与设备。材料的特性对操作程序也有影响。在抛光过程中通常采用两种方法。第一种方法是确定合适砂号的钻石膏，先使用较硬的抛光工具，然后使用较软和更软的抛光工具。第二种方法是选定中等硬度的抛光工具，先使用粗砂号的钻石膏，然后改用越来越细砂号的钻石膏。将以上两种方法结合使用效果更佳，举例说明。——首先使用较硬的抛光工具和粗砂号钻石膏。——使用相同号的钻石膏，但改用较软的抛光工具。——改用中等硬度的抛光工具和中等砂号的钻石膏。——改用较软的抛光工具，但选用相同砂号的钻石膏。——最后使用较软的抛光工具和细砂号的钻石膏。

七抛光前的各种表面状态

（1）电火花加工后的表面比普通机械加工或热处理后的表面更难研磨，完成电火花加工前应采用细（幼）电火花程序，若细（幼）电花程序操作正确，不会产生问题。否则，表面会形成再硬化薄层。再硬化薄层的硬度比基体硬度高，必须去除。

（2）已氮化或表面硬化的钢材表面比其基体材料更难研磨，但抛光后的光洁度更高，表面上的细微加工缺陷使其难以达到很好的抛光效果。

（3）经火焰硬化或裙焊的模具，经处理部位和钢材基体层之间存在一个较软的区域，为了避免研磨时产生沟槽，应使用接触面积较宽的油石条。

八如何解决抛光中出现的问题

抛光中遇到的最大问题就是“抛光过度”，抛光过度是指抛光时间越长，模具表面质量越差。发生抛光过度时有两种现象，即“橘皮”（橙皮）和“微坑”（针孔）。抛光过度多发生于机械抛光。

（1）“橘皮”（橙皮）。不规则，粗糙的表面被称为“橘皮”（橙皮），产生“橘皮”（橙皮）有多种原因。最常见的原因是由于模具表面过热或渗碳过度，加上抛光压力过大及抛光时间过长。较硬的钢材能承受较大的抛光压力，较软的钢材容易发生抛光过度，研究证明产生抛光过度的时间因材料硬度不同而有所不同。发现表面质量不好，许多人就会增加抛光压力，并延长抛光时间。这种做法往往使表面质量变得更差。可采用下列方法来补救：

方法1：把有缺陷的表面除去，研磨的粒度比先前使用砂号略粗一级。然后进行精研磨，抛光压力要比先前的压力低。

方法2：以低于回火温度25℃的温度进行应力消除。在抛光前使用最幼细的砂号进行研磨直至达到满意效果。最后以稍低的压力进行抛光。若效果仍不满意，必须将模具的硬度提高，有两种方法：①采用氮化或渗碳的方法提高钢材的表面硬度；②采用热处理技术提高钢材的整体硬度。

（2）“微坑”（针孔）。“微孔”或“针孔”的形成是由于钢材中的非金属夹物（杂质），通常是硬而脆的氧化物；在抛光过程中从钢材表面被拉出，形成“微坑”或“针孔”。主要影响因素如下：①抛光压力和抛光时间；②钢材的纯净度，特别是硬性夹杂物（杂质）的含量；③抛光工具；④研磨材料。

产生微坑（针孔）的原因是由于钢材基体与夹杂物（杂质）的硬度不同。抛光时基体被研磨去除的速度比夹杂物大，倘若继续抛光，夹杂物突出，最终会被拉出，留下微坑（针孔）。若钻石膏的砂粒尺寸小于10um和使用较软的抛光工具时，最容易出现微坑（针孔）。可采用以下措施：①小心地将表面重新研磨，砂粒粒度比先前所使用的粒度略粗一级。采用软质及削锐的油石进行最后步骤的研磨再进行抛光程序。②当砂粒尺寸小于10um应避免采取最软的抛光工具。③尽可能采取最短的抛光时间和最小的抛光压力。