陶瓷模具的服役条件
制造陶瓷制品所用的金属模具,尤其是凹模工作 时需要承担较大压力。实验表明,凹模的磨损量与压制压力之间接近线性关系,凹模还在具有磨料作用的陶瓷粉末反复研磨下工作,而且其磨损量不能超过产品精度所允许的范围。对于高温压制的产品,模具长期在高温下工作,还必须考虑材料在高温下抗蠕变和抗氧化的能力。
陶瓷模具材料的类型
对陶瓷金属模具寿命有较大影响的因素主要包括模具零件的制造精度、表面硬度和显微组织、成型所用陶瓷粉末的种类和性能等。硬度可以直接反映材料的耐磨性能,抗磨损能力随硬度的增加而提高。因此,根据陶瓷生产的批量和陶瓷原料的类型,陶瓷模具材料可以采用碳素钢如45钢,低合金钢如40Cr,合金工具钢如CrWMn、H13、 Cr12、Cr12MoV等,以及硬质合金(钢结硬质合金)如YG15、YG8、YT15等。原则上是批量较小的,采用碳素钢或低合金钢,必要时对模具进行表面处理;对于批量较大、产品尺寸精度要求较高的,则采用合金工具钢;而对于原料硬度高的陶瓷,如高铝瓷或一些特种陶瓷,则采用硬质合金材料。
陶瓷模具材料的热处理
陶瓷模具材料的热处理与普通模具钢的热处理规范基本相同,只是特别强调模具表面具有较高的硬度,有时需要对模具进行适当的表面热处理。
⑴碳素钢的热处理:
陶瓷模具用碳素钢和低合金钢如45钢、40Cr钢等,一般采用调质处理,处理后模具材料的硬度为24~28HRC。45钢的调质工艺规范为;830~840℃水淬,在580~640℃回火后空冷。 40Cr钢的调质工艺规范为:850℃油淬,500℃回火后油冷。这类模具适用于压制批量小、陶瓷原料硬度较低或粘结剂较多的陶瓷制品。一般情况下,陶瓷模具需要得到较高的表面硬度。www.hongchao-dg.cn因此,陶瓷模具选用45钢时,常常采用固体渗硼处理,以提高模具表面的硬度、耐磨性和耐蚀性。渗硼层中FeB的显微硬度为1800~200HV,Fe2B的显微硬度为1200~1800HV,比淬火、渗氮处理的工件具有更高的抗磨料磨损能力,特别适用于陶瓷模具内腔的表面处理。经渗硼处理后,通常还需要进行淬火和高温回火。其热处理规范为830℃水淬、580℃回火。
⑵合金工具钢的热处理:
陶瓷模具往往需要得到较高的硬度,合金模具钢热处理后的硬度要达到50~60HRC。
⑶硬质合金的热处理:
陶瓷模具所用的硬质合全材料如YG8、YG15等,—般不进行热处理,而是在烧结状态下使用。如使用的模具材料是钢结硬质合金如GT35、YT15等,则需要进行适当的热处理,以提高模具的硬度、强度、耐磨性和耐蚀性。钢结硬质合金淬火、回火后得到的显微组织为了TiC(或WC)+回火马氏体+碳化物。