1.プラスチック金型の動作条件

プラスチックとプラスチック成形業界の発展に伴い、プラスチック金型に対する品質要求はますます高くなっている。そのため、プラスチック金型の失効問題とその影響要素は重要な研究課題となっている。

プラスチック金型の主な作業部品は成形部品であり、例えばパンチ金型とダイ、それらはプラスチック金型のキャビティを形成し、プラスチック部品の様々な表面を形成し、プラスチックと直接接触し、圧力、温度、摩擦、腐食に耐える。

2.プラスチック金型材料の故障原因分析

金型製造の一般的なプロセスには、金型設計、材料選択、熱処理、機械加工、調整、取り付けが含まれます。調査によると、金型の故障を引き起こす要素の中で、使用する材料と熱処理は金型の使用寿命に影響する主要な要素である。総合的な品質管理の観点から見ると、金型の使用寿命に影響する要素は多項式の和ではなく、複数の要素の積であるべきである。そのため、金型材料の品質と熱処理は金型製造過程全体において特に重要である。

金型の故障のよく見られる現象を分析し、プラスチック金型は使用中に摩耗故障、局所変形故障、破断故障が発生する可能性がある。プラスチック金型の重要な故障形態は摩耗故障、局所塑性変形故障、破断故障に分けることができる。

3.プラスチック金型鋼の性能要求

製造業の急速な発展に伴い、プラスチック金型はプラスチック成形と加工に不可欠なツールであり、金型の総生産量に占める割合はますます大きくなっている。高性能プラスチックの発展と生産の継続に伴い、プラスチック製品の種類と用途は絶えず増加し、製品は精密、大規模、複雑性の方向に向かって発展している。高速成形生産の発展に伴い、金型の作業条件はますます複雑になっている。

1）キャビティ表面の摩耗と腐食

プラスチック溶融物は一定の圧力でキャビティ内を流れ、硬化したプラスチック部品が金型から分離され、金型成形表面に摩擦と摩耗が発生する。プラスチック金型の摩耗と故障の根本的な原因は金型と材料の間の摩擦である。しかし、摩耗の具体的な形態とプロセスは、作業中の圧力、温度、材料変形速度、金型の潤滑条件などの多くの要素に関連しています。

プラスチック金型に使用される材料と熱処理が不合理である場合、プラスチック金型キャビティの表面硬度は低く、耐摩耗性は悪く、表現は：摩耗と変形のため、金型キャビティの表面寸法は非常に悪い、粗さ値は粗さ化により増加し、表面品質が悪化する。

特に、固体材料を用いてキャビティに進入すると、キャビティ表面の摩耗が進行する。また、プラスチック加工中に塩素やフッ素などの成分が加熱分解されて腐食性ガスHC 1とHFになり、プラスチックキャビティ表面の腐食と摩耗を招き、失効を招く。

摩耗と同時に摩耗損傷が発生し、キャビティ表面のめっき層またはその他の保護層を損傷すると、腐食プロセスが促進される。2種類の損傷の交差作用は腐食と摩耗の故障を加速させる。

2）塑性変形の故障

プラスチックキャビティ表面の圧力と熱は塑性変形の故障を招き、特に小型金型が大トン数設備で動作している場合、過負荷塑性変形が発生しやすい。プラスチック金型に使用される材料の強度と靭性が不足し、変形抵抗が低い、塑性変形の故障のもう一つの原因は主にキャビティ表面硬化層が薄く、変形抵抗が不足している、あるいは動作温度が焼戻し温度より高い時に相転移軟化が発生し、金型の早期故障を招いたためである。

3）破断

破断の主な原因は構造と温度差による構造応力と熱応力、あるいは焼戻し不足による金型中に発生した構造応力が使用温度で残留オーステナイトをマルテンサイトに変換し、局所体積膨張を引き起こすことである。

プラスチック金型の動作条件は冷間プレス金型とは異なる。一般的には、150℃〜200℃の温度で動作しなければならず、一定の圧力に加えて温度の影響を受ける必要があります。同じ金型では複数の形式の故障が発生する可能性があり、同じ金型でも複数の破損が発生する可能性があります。プラスチック金型の故障形態から、プラスチック金型材料の合理的な選択と熱処理は金型の寿命に直接影響するため、非常に重要であることがわかる。そのため、プラスチック金型に使用する鋼材は以下の要求を満たすべきである：

4）耐熱性

高速成形機械の登場に伴い、プラスチック製品の運転速度が速くなった。成形温度は200〜350℃の間であるため、プラスチックの流動性が悪く、成形速度が速いと、金型表面温度が短い時間で400℃を超えることになる。金型の使用中の正確性と最小変形を確保するために、金型鋼は高い耐熱性を持つべきである。

5）十分な耐摩耗性

プラスチック製品の使用が拡大するにつれて、ガラス繊維などの無機材料を添加して塑性を強化する必要があることがよくある。添加剤の添加により、プラスチックの流動性が大幅に低下し、金型が摩耗する。そのため、金型には良好な耐摩耗性が要求されている。

6）優れた切断性能

放電加工以外にも、ほとんどのプラスチック成形金型には一定の切断と修理が必要です。工具の寿命を延ばすために、切削中の加工硬化は小さい。金型の変形を回避し精度に影響を与えるためには、加工中の残留応力を最小限に抑えることが望ましい。

7）良好な熱安定性

プラスチック射出成形品の形状は複雑になりやすく、焼入れ後の加工が困難なため、できるだけ熱安定性の良い材料を選ぶべきである。

8）ミラー処理性能

キャビティ表面は滑らかで、成形表面は鏡面に研磨する必要があり、表面粗さはRa 0.4μmより低く、プラスチックプレスの外観を確保し、離型を容易にする。

9）熱処理性能

金型失効事故の中で、熱処理による事故は一般的に52.3%を占め、熱処理が金型製造過程全体で重要な役割を果たすようになった。熱処理プロセスの品質は金型の品質に重要な影響を与える。通常、熱処理には変形が小さく、焼入れ温度範囲が広く、過熱に対する感受性が低く、特に高い焼入れ性と焼入れ性が要求される。

10）耐食性

成形中に腐食性ガスが放出され、HC 1、HFなどの腐食性ガスに分解されて金型を腐食する可能性があります。金型は気流口で腐食・損傷されることがあるので、金型鋼には良好な耐食性が要求される。

4.新型プラスチック金型鋼

一般に、プラスチック金型は、焼入れ及び焼戻しにより焼入れされた45鋼又は40 Cr鋼からなる。高硬度を必要とするプラスチック金型は、CrWMnやCrl 2 MoVなどの鋼で作られている。高動作温度を有するプラスチック金型については、高靭性を有する熱動作金型鋼を選択することができる。プラスチックキャビティの寸法精度と表面品質に対するより高い要求を満たすために、最近一連の新型金型鋼が開発された。

1）浸炭プラスチック金型鋼

浸炭プラスチック金型鋼は主に冷間押出成形に用いられる複雑なキャビティを有するプラスチック金型である。このタイプの鋼炭素含有量は低く、しばしばCr元素を添加する。同時に、適量のNi、Mo、vを添加して、クエンチ性と浸炭能力を高める。冷間押出成形を容易にするために、このような鋼はアニール状態で高塑性と低変形抵抗を有し、アニール硬度≦100 HBSでなければならない。冷間押出成形後に浸炭と調質処理を行い、表面硬度は58-62 HRCに達することができる。

海外にはこのような鋼材の専門番号があります。例えば、スウェーデン' ;s 8416と米国' ;P 2とP 4。12 CrNi 3 Aと12 Cr 2 Ni 4 A鋼、および20 Cr 2 Ni 4 A鋼は、中国では一般的に使用されており、崩壊や表面のはがれがなく、良好な耐摩耗性を持ち、金型の寿命を高めています。鋼中のcr、Ni、Mo、V元素は浸炭層の硬度と耐摩耗性、およびコアの強度と靭性を増加させた。

2）予備硬化プラスチック金型鋼

このタイプの鋼の炭素含有量は0.3%〜0.55%であり、一般的な合金元素にはCr、Ni、Mn、vなどが含まれる。その切削能力を高めるために、sやcaなどの元素を添加した。研究、導入、開発を通じて、いくつかの典型的なプラスチック金型鋼Y 55 CrNiMn-MoVS（SMI）を開発した。中国で開発されたSシリーズの切削しやすいプラスチック金型鋼で、予備硬度は35 ~ 40 HRCで、良好な機械加工性能を持ち、加工後は熱処理なしでそのまま使用できる。Ni固溶体を添加して靭性を増強し、MnとSを添加して容易な切削相MnSを形成する、Cr、Mo、Vを添加して鋼の焼入れ性を高め、8 Cr 2 S鋼は切削しやすい精密金型鋼に十分である。

3）時効硬化プラスチック金型鋼

低コバルト、コバルトフリー、低ニッケルのマルテンサイト時効鋼を開発した。MASIは典型的なマルテンサイト時効鋼である。8150 Cで固溶処理を行った後、硬度は28〜32 HRCであった。機械加工を行い、その後4800 Cで時効してNi 3 MoやNi 3 Tiなどの金属間化合物を生成し、48〜52 HRCの硬度を得た。鋼材は強度と靭性が高く、時効中の寸法変化が小さく、溶接修復性能は良いが、価格が高く、中国ではあまり人気がない。

4）耐食性プラスチック金型鋼

ポリ塩化ビニル（PVC）、ABS、耐火樹脂から作られたプラスチック製品は成形過程で分解され、腐食性ガスが発生し、金型を腐食する。そのため、プラスチック金型鋼には良好な耐食性が要求されている。海外で一般的に使用されている耐食性プラスチック金型鋼には、マルテンサイトステンレス鋼と沈殿硬化ステンレス鋼が含まれる。スウェーデンのASSABのSTSAX（4 Crl 3）やSSAB-8407などの外国企業。