射出成形は、プラスチック部品の最も一般的な製造プロセスの XNUMX つです。 ただし、費用がかかるものです。 費用のほとんどは、主に材料に形状を与える金型自体の開発から発生します。 これは不可欠な仕事であり、最大限の精度と精度が必要です。 そのため、最高の結果を得るには金型が完璧である必要があります。
射出成形金型の平均寿命は、金型が永久変形する前に最良の結果が得られる回数を正確に測定します。 多くの要因が影響します。 ただし、最も顕著なものは、金型のクラス、動作条件、環境、メンテナンス、および材料の種類です。
このテキストでは、射出成形金型の寿命の基本を簡単に説明し、最良の結果を得るために性能と寿命に影響を与える要因について説明します。
射出成形金型の寿命は?
射出成形金型の寿命に影響を与える最も重要な要素の XNUMX つは、金型のクラスです。 プラスチック工業協会は、各クラスの特性を定義し、規格の管理を維持します。 一般的なプラスチック射出成形金型のクラスは XNUMX つあります。
金型クラス 101
クラス 101 は最高品質の材料向けであり、金型の寿命が期待されます。 ただし、このクラスは高価であるため、このクラスを使用する産業用アプリケーションはわずかです。 一般に、金型クラス 101 は、予想サイクル時間が 1,000,000 以上である高レベルの要件を持つプロジェクトに適しています。 また、他の種類の金型に損傷を与える可能性がある過酷な環境条件や腐食性の基材にも適しています。
金型クラス 102
次の選択肢はクラス 101 に非常に近いですが、それほど高価ではありません。 当然のことながら、これは、クラス 102 には同じ平均寿命や過酷な環境に耐える能力がないことを意味します。 ただし、XNUMX 万サイクルまでは完全に動作するため、一般的に中量産から大量生産に最適です。
金型クラス 103
これは業界標準による平均的な金型です。 クラス 103 は最大 500,000 サイクルの寿命があり、中レベルの生産に最適です。
金型クラス 104
これは、100,000 サイクルまで正常に動作する低品質のクラスです。 クラス 104 の金型は、損傷しやすく、金型のメンテナンスが多く必要となるため、研磨材を扱うこともできません。
金型クラス 105
クラス 105 金型は最も安価な金型クラスですが、平均寿命が最も短くなります。 クラス 105 は 500 サイクルで故障し、プロトタイピング プロジェクトやその他の少量アプリケーションには一般的な選択肢です。
射出成形金型の寿命に影響を与える要因
金型のクラスや材料とは別に、射出成形金型の全体的な寿命には多くの要因が影響します。 射出成形金型がどれくらい長持ちするかは、それがどの程度適切にメンテナンスされているかによって決まります。 工具のライフサイクル中の材質、時間、その他の環境要因に配慮しながら予防メンテナンスを行います。 これらにより、射出成形金型全体の期待寿命が大幅に延長されます。
ここでは、射出成形金型の寿命に影響を与える可能性のある最も重要な要素をいくつか見ていきます。
動作環境
このクラスは、金型が動作できる最大サイクル数を示しますが、すべての金型がそれほど長く続くわけではありません。 その背後にある最大の理由の XNUMX つは全体的な環境です。
腐食性要素にほとんどまたはまったくさらされない清潔な環境では、金型を長期間使用できます。 ただし、逆の場合、金型は非常に早い段階で破損します。 過酷な要素、破片、ほこりは金型のさらなる摩耗を引き起こし、全体的なパフォーマンスを低下させます。
各生産実行間の時間
生産を実行すると大量の熱が発生するため、金型はプロセスで発生するすべての熱応力に耐える必要があります。 生産実行間の平均時間により、次のプロセスの前に金型が冷却され、熱応力が持続可能なレベルに維持されます。
ただし、間隔をあけずに同じ金型を使い続けると、過度な応力などにより金型が破損する場合があります。
生産サイクルタイム
一般に、生産を高速化すると、金型が早期に故障する可能性があります。 当然のことながら、プロセスが遅い場合の金型にかかる応力の量は、より速いプロセスの場合よりも少なくなります。 設定を速くすると、クランプのエラー、ベントの早期開口、デカップリングが発生する可能性もあります。 また、製品の品質と射出成形ツールの予想寿命の両方に影響を与える可能性のあるその他の同様のミスも発生します。
射出成形金型の材質
射出成形用材料 金型の全体的な寿命を決定する上で重要な役割を果たします。 当然、スチールなどの素材は長持ちしますが、高価になります。 一方、アルミニウムのような柔らかい素材は、品質と寿命を犠牲にして、より速く、よりコスト効率が高くなります。
もう XNUMX つの重要な要素は、腐食性要素に対処する金型の能力です。 アルミニウムは表面に自然酸化層を形成するため、多くの腐食性物質への曝露に対する優れた耐性を備えています。 一方で、鋼は腐食性要素の処理にも優れています。 ただし、アルミニウムは依然としてアルミニウムに劣っており、このような場合には自然な選択ではありません。
金型表面処理
射出成形プロセス、応力は成形品の突出時に最も高くなります。 金型の表面は、取り出しがいかに簡単になるかを決定する上で重要な役割を果たします。 多くの用途では、専門家は、突き出しプロセスを容易にするために、表面に PVD コーティングを使用することを推奨しています。
同様に、PVD コーティングがない場合でも、清潔で滑らかな状態を保つことは非常に役立ちます。 これ 射出成形仕上げ は、射出成形で使用される金型の定期メンテナンス プロトコルの一部です。 滑らかできれいな表面により、製品に欠陥がないことが保証され、金型の寿命が長くなります。
適切な金型構造設計
熱バランスやゲート システムなどの設計要素は、射出成形金型がその潜在能力を最大限に発揮するのに役立ちます。 熱応力は、金型の破損や異物の侵入の最も一般的な原因の XNUMX つです。 金型設計 適切な通気口などの要素を使用してそれらを減らすと、金型の寿命が延びる可能性が大幅に高まります。
同様に、押し出しを容易にするプッシュ ガイドやその他のコンポーネントなどの要素を追加すると、金型にかかる全体的な応力が軽減され、金型を長期間使用できるようになります。
予防メンテナンス
当然のことながら、精巧なデザインや表面処理、その他すべての要素は時間の経過とともに効果を失い、修理が必要になる場合があります。 効果的な予防保守プロトコルを使用すれば、射出成形金型は多少の損傷があっても、期待寿命まで稼働できます。
金型は非常に高価な場合があるため、予防メンテナンスによって多くのリソースを節約することもできます。 したがって、金型をしばらく使用しない必要がある場合でも、定期的に検査、洗浄、剥離、修理する方がコスト効率が高くなります。
射出成形金型の寿命を縮める欠陥
射出成形金型の寿命を最大限に延ばすためにあらゆるプロトコルに従っている最もクリーンな環境であっても、一般的な欠陥には対処します。
最も一般的なもののいくつか 金型の欠陥 適切な材料と金型の不一致、またはオペレータの経験不足により、このような問題が発生することがあります。 どちらの場合も、これらの欠陥は金型の生産と寿命に重大な影響を与える可能性があります。
フローライン
フロー ラインは、不純物や、部品の厚さの変動などのその他の要因によって生じるプラスチックの冷却速度の変動の結果です。
シンクマーク
この欠陥は、エッジや隙間のある部品で非常によく見られます。 ヒケは、流動中に金型の一部が急速に冷却された結果、その部品にクレーターや小さな凹みが生じます。 このような部品は取り出しが非常に困難になり、プロセス中に金型を損傷する可能性があります。
マークを燃やす
これは、高速生産中によくある欠陥です。 焼け跡は金型の一部の部分が過度に加熱されることによって発生し、極端な場合には部品と金型の両方が役に立たなくなります。
層間剥離
層間剥離は、製造中に部品が複数の層に分割されるときに発生します。 この欠陥により研磨面が形成され、取り出し中にキャビティや金型の他の部分が損傷する可能性があります。
フラッシュ
フラッシュ パーティング ラインの側面を通って金型から出てくる余分なプラスチックです。 一般に、金型の側面は脆弱なままであり、腐食性要素がある場合にプラスチックが付着して問題を引き起こす可能性があるため、損傷を受けやすい状態です。
スチールとアルミニウムの射出成形金型
射出成形金型の寿命に関しては、アルミニウムとスチールのどちらが正しい選択であるかについて多くの議論があります。 正しい答えは、アプリケーションの特定のパラメーター、利用可能な予算などによって異なります。 ただし、アルミニウムは柔らかく、コスト効率が高いにもかかわらず、一般に射出成形金型には好まれません。
その主な理由は長寿です。 アルミニウムは、プロトタイピング用のクラス 105 金型に最適です。 ただし、大量生産にはアルミニウムでは実現できない耐久性が必要です。 一方、鉄鋼にはその要素があり、大量生産に最適です。
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