
S136(以及其改进型S136 H,出厂预硬至约HRC 30-33)是一种高纯度、高耐腐蚀的镜面塑料模具钢。其热处理后的加工(通常指淬火+低温回火至HRC 48-52的状态)需要特别谨慎的方法和策略,因为材料此时硬度极高、脆性大,且价格昂贵,加工失误代价高。
以下是S136模具钢在最终热处理(淬火回火)后的完整加工指南。
核心原则
热处理后(高硬度状态)的S136,只能进行“精加工”或“微调”,目标是去除极少量材料以达到最终尺寸和表面光洁度,绝不能进行“粗加工”或“大量切削”。
一、 热处理后的主要加工工序
通常,模具的加工流程会安排为:
毛坯 → 粗加工(留余量)→ 热处理(淬火回火)→ 精加工(电加工/磨削)→ 抛光
热处理后的精加工主要包括:
精密磨削:最关键、最常用的方法。电火花加工:适用于复杂型腔、深槽、清角。少量精密铣削/雕刻:仅适用于特殊刀具和极浅的加工。抛光:达到镜面效果的最后步骤。
二、 各加工方法的详细工艺参数
1. 精密磨削
这是热处理后最主要的成型和光整方法。
砂轮选择:材质:必须选用金刚石砂轮或立方氮化硼砂轮。普通氧化铝或碳化硅砂轮效率极低,无法有效磨削高硬度的S136。粒度:粗磨选用较粗粒度(如80#-120#),精磨和光磨选用细粒度(如220#-600#或更高)。结合剂:树脂结合剂或金属结合剂。磨削参数:线速度:保持砂轮制造商推荐的标准线速度。进给量:必须采用小切深、快进给。单次切深通常不超过0.005-0.02mm。大切深会引起烧伤和裂纹。冷却液:必须使用充足、清洁的冷却液(最好是专用的合成或半合成磨削液)。这是防止工件表面烧伤(产生“磨削变质层”)和微裂纹的关键。冷却液要直接喷射到磨削点。
操作要点:机床刚性要好,避免振动。砂轮必须勤修整,保持锋利。避免在局部区域长时间停留,以防过热。
2. 电火花加工
用于加工磨床难以完成的复杂几何形状。
电极材料:首选纯铜或石墨。石墨电极损耗小、速度快,是常用选择。电参数设置:采用精加工模式,使用较小的电流、较短的脉冲宽度。追求稳定性而非速度,以防止工件表面产生“电火花白层”(一个硬而脆的再凝固层,深度可达0.01-0.03mm)。后续处理:电加工后,表面会留下一层白层/变质层,必须将其去除,因为它是微裂纹的起源,并严重影响抛光性和耐腐蚀性。去除方法:采用软质磨石、油石进行手工精研,或者进行轻微的“混粉”镜面放电,最后再进行抛光。
3. 精密铣削(非常谨慎地使用)
仅在万不得已、且加工量极小时使用。
刀具:必须使用整体硬质合金涂层刀具,刀具刚性必须极好。参数:高转速、小吃深、快进给。切深(ap)通常小于0.1mm,甚至0.05mm以下。采用顺铣方式,以改善表面质量和刀具寿命。风险:极易导致刀具崩刃、工件崩角。不推荐作为主要手段。
4. 抛光(达到镜面的关键)
这是S136发挥其高纯净度、高镜面性优势的最终步骤。
{jz:field.toptypename/}步骤:遵循从粗到细的顺序。
油石打磨:去除机加工痕迹。从粗粒度(如400#)逐步过渡到细粒度(如1200#)。钻石膏研磨:使用钻石研磨膏和软质工具(如竹木、铜、纤维)进行研磨。顺序一般为:3μm → 1μm → 0.5μm。抛光:使用更细的钻石膏(如0.25μm, 0.1μm)和专用抛光布、抛光液进行最终镜面抛光。
关键:
每一道工序都必须彻底清除上一道工序的痕迹和磨料。抛光方向应一致或呈有规律的角度变化。保持工具和工件清洁,防止硬质颗粒划伤表面。
三、 加工前的必要步骤:消除应力退火
这是至关重要且常常被忽视的一步!
原因:淬火回火后,工件内部存在巨大残余应力。任何加工(特别是电火花、磨削)都会打破应力平衡,导致工件变形、尺寸失稳,甚至在加工后或使用中开裂。工艺:在精加工开始前,进行一次 “低温去应力退火”。温度:低于最终回火温度约20-30°C。例如,如果最终回火温度是250°C,则去应力退火温度设为 220-230°C。时间:保温2-4小时(视工件大小)。冷却:炉冷或随炉冷却至室温。效果:能释放约30-50%的加工应力,极大提高后续加工的尺寸稳定性和安全性。
四、 注意事项总结
先应力消除,后精加工:务必在热处理后、精加工前进行低温去应力退火。以磨代切:精加工以精密磨削为主,电火花为辅,尽量避免铣削。充分冷却:磨削时充足的冷却液是生命线,防止烧伤。去除变质层:电加工或磨削后,必须去除表面的白层/烧伤层,才能开始抛光。清洁至上:从磨削到抛光的每一步,清洁都至关重要,任何硬质颗粒都会毁掉镜面。工具专用:使用针对高硬度模具钢的专用工具(金刚石/CBN砂轮、硬质合金刀具)。
标准工艺流程推荐
S136毛坯 → 粗加工(留0.3-0.5mm余量)→ 淬火+回火(至最终硬度)→ 低温去应力退火 → 精密磨削/电火花加工(达到尺寸,留抛光余量0.02-0.05mm)→ 手工油石、钻石膏抛光 → 最终镜面抛光。