塑胶模具抛光的相关知识

1.0 挂钩模具的表面光洁度

   在制造模具时必须注意到在模具的不同部位，其所要求的表面光洁度也随之改变。而注塑时塑胶所接触到的模具表面，客户一般都会有较高的要求，尤其是透明的塑胶产品，光泽的表面对产品的卖相和价值有着正面的影响。

1.1 美国标准：

SPI将模具光洁度分为12级不同标准。每种光洁度所使用的处理材料都不同。SPI标准是使用厚3/8in，直径1in的H13钢料，再在圆形平面上以下表所列的表面处理材料加工而成。

表面光洁度标准及加工所使用的处理材料(SPI  AR-106)单位：inch

光洁度代号
所使用的表面处理材料
粗糙度平均Ra μ–in

A-1
第3级鑽石膏
0-1

A-2 第6级鑽石膏
1-2

A-3
第15级鑽石膏
2-3

B-1
600号砂纸
2-3

B-2
400号砂纸
4-5

B-3
320号砂纸
9-10

C-1
600号油石
10-12

C-2
400号油石
25-28

C-3
320号油石
38-42

D-1
喷11号玻璃珠
10-12

D-2
喷240号氧化砂
26-32

D-3
喷24号氧化砂
190-230

1.2 日本标准：
JIS标准是将模具光洁度分为6级。每级所使用的处理材料有其特定规格。JIS标准是使用直径18mm，硬度由HRC56至60之间的钢材，再在圆形平面上以下表所列的表面处理材料加工而成。
表面光洁度标准及加工所使用的处理材料(JIS K7140)单位：mm
光洁度代号
MR-1
MR-2
MR-3
MR-4
MR-5
MR-6

所使用的表面  材料

8000号(1至5μ)  鑽石粉
1200号 (8至20μ)  鑽石粉
360号钢纸
150号油石
120号喷砂在5kgf/c㎡     气压下喷
46号喷在5kgf/c㎡     气压下喷

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 影响抛光的因素：

2.1 制模的钢材材质：
若模具表面的局部区域在硬度或其他性质方面发生偏离，就会在抛光过程中产生问题，如：各种类型的熔渣及砂孔。
真空去氧可减少大的溶渣及氧脆性，并能制造出更多的均匀材料。
电熔除渣(ESR)处理能极大的改善材料抛光性能，通过真空除气可取得更好的效果。ESR处理可降低钢材中熔渣的含量。

2.2 热处理：
热处理会多方面影响到抛光处理，一块已经过淬火的钢材似乎有一些不适于进行抛光的特征，主要原因是钢材表层有小的氧化微粒。
另硬度越高，打磨工模的难度增加，但经过抛光后，则能获得高的表面光洁度。硬度越高的模具，为使表面光洁度更高，抛光所需时间就要长些，但随着硬度的增加，抛光过度的问题会相应减少。如热处理工艺不当，钢材产生太多残余奥氏体或贝氏体，抛光效果也会不良。

2.3 抛光工艺技术：

一般来说，抛光工艺技术是影响抛光的最主要的因素，如果采用的抛光技术是适当的，而且热处理得当，钢材材质也较好，就能达到令人满意的结果，然而如果采用的抛光技术不当，即使最佳的材质也会被毁掉的。

2.4 抛光前的表面状况：
对EDM钢材表面进行打磨要比其他进行传统的机器加工及热处理的表面难些。因EDM(即电火花)加工易在工模表面形成薄薄的一层加硬层。这一层的硬度要比母体的硬度高，必须除去表面更硬的一层，要比原母体材质更难于打磨。EDM后再作回火处理也可改善抛光性能。

3.0 典型的抛光程序：
机器加工
铣削加工
车削加工
磨削加工
EDM加工
粗打磨

油石粒度号
粗
80#
120#
150#
180#
220#
320#
细   400#
精打磨

砂纸粒度号
粗
320#
400#
600#
800#
1000#
细  1200#  

抛光
钻石膏粒度号
粗
45μm
25μm
15μm
10μm
6μm
3μm
细   1μm

3.1 通常情况下，工模在经过不同的机器加工后，应采用如下流程：
◆   在铣削加工后，粗打磨、精打磨、抛光；
◆   在磨削加工后，粗打磨、精打磨、抛光；
◆   在EDM电加工后，精打磨、抛光；

3.2 打磨：
打磨是后面抛光作业成功的基础，通过打磨将机器加工时留下的刮痕去除掉，使表面更平整，打磨时需留意：
a．打磨过程中不应产生大量的热与压力，这些会影响到材料的结构及硬度，应有充足的冷却剂。
b.在每次纹理大小变更期间，应对手及工件进行清洗，以防止粗的磨粒或灰尘被带入下一工作阶段以影响更细的纹理。
c.在每次纹理大小变更时，应变换打磨方向。从向着与先前打磨方向成45°或90°角打磨，直至比上一次打磨的纹理更细致、均匀。

3.3 抛光：
钻石膏是常用的抛光剂，如使用得当可获得最佳的效果。
抛光用的工具，从不同类型的纤维到粘垫品，不同硬度的材质都很适当。如尼龙、纸、天鹅绒、棉花等。

抛光时需留意：

a．抛光应在一个无尘、通风处进行，因坚硬的尘粒易沾附于钻石膏上会损毁快要磨好的表面；
b.每一个抛光工具都应仅用于一种钻石膏，并注意防尘：
c.在每次更换钻石膏时应清洗手与工件；
d．调节抛光压力使之与抛光工具的硬度及钻石膏粒度相适应，对于最细的钻石膏，该压力只有抛光工具的重量那么大即可。
e.抛光应从工模的角、边、片或其他部位开始。

4.0 抛光中出现问题的解决：

  抛光所出现的主要问题是抛光过度。所谓抛光过度就是指抛光时间越长表面状况反而越差。表面抛光过度通常是指以下两种现象：“桔皮状剥层”与“针孔” 。应当指出的是通常使用机器抛光时出现的机会较大。

4.1 桔皮状剥层：

  抛光后，工件表面出现桔皮状不规则剥层，主要原因是材质较软、抛光施压过大所致，坚硬的材质可以承受较高的抛光压力，不易出现抛光过度。

  见到抛光表面出现变质就增加抛光压力继续进行抛光，这样做就不可避免地会增加对表面的打磨。

  变质后要重新修复材料表面可采用如下方法：
方法1：在抛光前採用细打磨的方法除去表面变质的一层，在最后打磨完成后再开始抛光。在抛光时应当使用一个低于先前的抛光压力。
方法2：在温度低于最后一次回火温度25℃(45F)时释放应力，抛光前重复进行打磨直到表面状态达到令人満意为止。再开始进行抛光，但抛光压力应低于先前的拋光压力。
   若结果仍不理想，就应增加材质的硬度，增加硬度有以下方法：
◆   可採用渗氮或渗碳的热处理方法增加钢材的表面硬度。

4.2 针孔：

一般在抛光过程中会产生的非常细小的针孔，这是由于一层已在抛光时磨掉熔渣物造成的，该溶渣物以坚硬的氧化物形态存在。在这一过程中常见的重要因素有：
◆抛光时间及压力；
◆钢材的纯度，尤其是有关的熔渣物；
◆抛光使用工具；
◆磨料

为何会出现针孔原因之一是母体材质及熔渣硬度不同。在抛光过程中，磨去母体的速度高于磨去熔渣的速度，抛光可逐渐将下层地溶渣粒磨出来直到通过进一步的抛光将其它材料表面除去为止，这样就剩下针孔，这个问题在磨料规则低于10μm及抛光工具太软时较易出现。

最大限度的减少针孔的出现的一个方法是选择高纯度的工模钢材，这主要取决于生产过程中的真空排气及电子熔渣的提炼(ESR)。另外可以採用如下方法：

◆   在抛光前，使用一个软的切割自如的磨石进行打磨，接着进行抛光。
◆   当使用磨料规则为10μm或小于10μm时就避免使用最软的抛光工具。
◆   抛光时间应尽可能短些，使用压力应尽量小些。

SPE標準與SPI標準對應表

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