プラスチック加工におけるプラスチック金型は 非常に重要な位置を占めており、金型の設計レベルと製造能力は国の工業水準も反映しています。近年、プラスチック成形金型の生産と開発レベルは非常に速く、高効率、自動化、大型、精密、長寿命化が進んでおり、金型の設計、加工方法、加工設備から金型の占める割合が増加しています。表面処理など金型の開発状況をまとめます。
プラスチックの成形方法と金型設計
ガスアシスト成形、ガスアシスト成形は新しい技術ではありませんが、近年急速な開発が行われ、いくつかの新しい方法が登場しています。液化ガスアシスト射出は、予熱された特殊な気化可能な液体をスプレーからプラスチック溶融物に注入し、液体を金型キャビティ内で加熱し、気化によって膨張させ、製品を中空にし、溶融物を金型キャビティの表面に押し出す方法です。あらゆる熱可塑性プラスチックに使用できます。振動ガスアシスト射出とは、製品の圧縮ガスを振動させることによってプラスチック溶融物に振動エネルギーを与え、製品の微細構造を制御し、製品の性能を向上させるという目的を達成することです。メーカーによっては、ガスアシスト成形で使用するガスを変換してより薄い製品を成形したり、大型の中空製品を製造したりすることもあります。
プッシュプル成形金型。金型キャビティの周囲に 2 つ以上のチャネルを開き、前後に移動できる 2 つ以上の射出装置またはピストンに接続されています。射出後の溶融硬化前に、射出装置のスクリューまたはピストンが前後に動きます。キャビティ内で溶融物を押したり引いたりするこの技術は動的圧力保持技術と呼ばれ、その目的は、従来の成形方法で厚い製品を成形すると大きな収縮が発生するという問題を回避することです。
高圧成形の 薄いシェル製品、薄いシェル製品は一般にプロセス比が長い製品で、多点ゲート型が多くなりますが、多点注入では溶融接合が発生します。一部の透明な製品は視覚効果に影響を与えるため、単一点で注入します。注ぐことができ、キャビティを埋めるのが容易ではないため、高圧成形技術を成形に使用することができます。たとえば、アメリカ空軍、F16戦闘機のコックピットはこの技術で製造されており、PC Autoフロントガラスの製造にもこの技術が採用されています。 、高圧成形の射出圧力は一般に200MPA以上であるため、金型材料も高ヤング率の高強度のものを選択する必要があります。高圧成形は金型に注意を払うことに加えて、金型温度を制御するための鍵です。キャビティの排気はスムーズでなければなりません。そうしないと、高速射出により排気が悪くなり、プラスチックが焦げてしまいます。
ホットランナー金型: マルチキャビティ金型ではホットランナー技術の使用がますます増えており、そのダイナミックなセクション技術は金型技術のハイライトです。これは、プラスチックの流れがニードル バルブによって調整されることを意味し、ニードル バルブは射出時間、射出圧力、その他のパラメーターをゲートごとに個別に設定できるため、射出のバランスが取れた最適な品質保証が可能になります。フロー チャネル内の圧力センサーはチャネル内の圧力レベルを継続的に記録し、これによりニードル バルブの位置を制御し、溶融圧力を調整することができます。
中子射出成形用金型： 低融点合金からなる可溶中子を射出成形用のインサートとして金型に設置する方法です。次いで、可融性コアを含む製品を加熱することにより、可融性コアが除去される。自動車のオイルパイプやエキゾーストパイプなどの複雑な中空形状の製品や、その他複雑な形状の中空コアプラスチック部品に用いられる成形法です。このタイプの金型を使用して成形される他の製品には、テニスラケットのハンドル、自動車のウォーターポンプ、遠心温水ポンプ、宇宙船のオイルポンプなどがあります。
射出/圧縮成形金型: 射出/圧縮成形により低応力が得られます。良好な製品の光学特性、プロセスは次のとおりです: 金型の閉鎖 (ただし、動的固定金型は完全には閉じておらず、後で圧縮するための隙間が残っています)、溶融物の射出、二次金型の閉鎖 (つまり、溶融物が圧縮されるように圧縮します)金型）、冷却、金型の開放、および脱型。金型設計においては、型閉開始時に金型が完全に閉じていないため、射出時に材料が溢れ出ないような金型構造を設計する必要があります。
積層金型： 同一平面内に複数のキャビティを配置するのではなく、閉じ側に複数のキャビティを重ねて配置することで、射出成形機の可塑化能力を最大限に発揮することができ、この種の金型は一般にホットランナー金型で使用され、効率が大幅に向上します。
層製品射出成形金型：層製品射出成形は、共押出成形と射出成形の両方の特性を備えており、製品の多層の組み合わせでさまざまな材料の任意の厚さを実現でき、各層の厚さは0.1〜10mmの薄い層数にすることができます数千に達します。このダイは実際には射出ダイと多段共押出ダイを組み合わせたものです。
モールドスリップ成形（DSI）： この方法は中空製品を成形することができますが、さまざまな材料の複合製品も成形できます。プロセスは次のとおりです。閉じた金型（中空製品の場合、2つのキャビティの半分は異なる位置にあります）、それぞれ射出、 2 つのキャビティ半体に一緒に金型を移動し、射出の途中で樹脂の 2 つのキャビティ半体を組み合わせて製品を成形するこの方法は、ブロー成形製品と比較して、良好な表面精度、高い寸法精度、均一な肉厚、デザインを備えています。自由。肉厚の均一性、設計の自由度などの利点があります。
アルミニウム金型： プラスチック製造技術の顕著な点はアルミニウム材料の応用であり、コーラスが開発したアルミニウム合金プラスチック金型の寿命は30万回以上に達し、PechineyRhenalu社のMI-600アルミニウム製造用プラスチックの寿命は50万回以上に達することができます。
高速ミーリング： 現在、高速切削は精密機械加工の分野に入り、その位置決め精度は{+25UM}に向上し、液体静圧軸受の使用により0.2um以下の高速電動スピンドル回転精度が得られます。 、工作機械のスピンドル速度は最大100.000r/min、空気静圧ベアリングの使用により、高速電動スピンドル回転は最大200.00r/min、高速送り速度は30〜60m/minに達することができます。60m/min、大型ガイドとボールネジ、高速サーボモーター、リニアモーター、精密リニアガイドを使用すれば、送り速度は60～120m/minに達することもできます。加工粗さRa < 1umで工具交換時間が1～2秒に短縮されました。新工具（メタルセラミック工具、PCBN工具、特殊硬工具、金工具等）との組み合わせにより、硬度60HRCの加工も可能です。材料。加工プロセスの温度上昇はわずか 3 度程度であり、熱形状は非常に小さいため、温度による熱変形に敏感な材料 (マグネシウム合金など) の成形に特に適しています。5～100m/sの高速切削速度により、金型部品の鏡面旋削や鏡面フライス加工を十分に実現します。また、切削抵抗が小さく、薄肉や剛性の悪い部品の加工も可能です。
レーザー溶接： レーザー溶接装置は、金型を修復したり金属層を溶かして金型の耐摩耗性を高めるために使用できます。レーザー溶接プロセス後の金型の表面層の硬度は最大62 HRCになります。微細な溶接時間はわずか 10 ～ 9 秒なので、溶接接合部の隣接領域への熱伝達が回避されます。一般的なレーザー溶接プロセスが使用されます。これにより、金属組織や材料の性質が変化することはなく、反り、変形、亀裂などを引き起こすこともありません。
EDM フライス加工: EDM テクノロジーとも呼ばれます。単純な筒状電極を高速回転させて二次元または三次元の輪郭加工を行うため、複雑な成形電極を作成する必要がありません。
3 次元マイクロマシニング (DEM) テクノロジー: DEM テクノロジーは、ディープ エッチング、マイクロ電鋳、マイクロ レプリケーションという 3 つの主要なプロセスを組み合わせることで、LIGA テクノロジーの長く高価な加工サイクルの欠点を克服します。厚さわずか100μmのギアなどの微細部品の金型生成が可能です。
三次元キャビティの精密形成とミラー電気焼成処理の統合のみの技術： 通常の灯油作動流体に固体超微粒子を添加する方法を使用して、仕上げの極間距離を増加させ、電子空孔効果を低減し、排出チャンネルの分散により、良好な切りくず排出、安定した排出、加工効率の向上、加工面の粗さの効果的な低減につながります。同時に、混合粉末加工液の使用により、金型ワーク表面に高硬度のめっき層を形成し、金型キャビティ表面の硬度と耐摩耗性を向上させることもできます。
金型の表面処理
金型の寿命を向上させるためには、従来の熱処理方法に加えて、以下のような金型の表面処理や強化技術が一般的です。
化学処理の開発傾向は、単一元素の浸透から多元素、多元素の共浸透、複合浸透の開発、一般的な拡張、散乱浸透から化学気相成長法（PVD）、物理化学気相成長法（PCVD）まであります。イオン蒸着を待つもの）。
イオン浸透
レーザー表面処理： 1 レーザー光線を使用して極めて高い加熱速度を得ることで、金属材料の表面焼入れを実現します。高炭素の非常に微細なマルテンサイト結晶を得る表面では、従来の焼入れ層よりも硬度が15％〜20％高く、心臓の組織は変化しません。2、高性能の表面硬化を得るためにレーザー表面再溶解または表面合金化の役割層。たとえば、CrWMn 複合粉末を合金化しない場合、その体積摩耗は焼入れ CrWMn の 1/10 であり、寿命は 14 倍増加します。
レーザー溶解処理は 、高エネルギー密度のレーザービームを使用して金属冷却処理組織の表面を溶解し、表面の加熱と冷却により金属表面層が液体金属冷却組織の層を形成するようにするものです。層の速度が非常に速いため、得られる組織は非常に微細です。外部媒体による冷却速度が十分に高い場合、結晶化プロセスとアモルファス状態の形成が抑制されるため、アモルファス処理のレーザー溶解とも呼ばれます。レーザーグレージングとして知られています。
希土類元素による表面強化: 鋼の表面構造、物理的、化学的、機械的特性などを改善します。浸透率を 25% ～ 30% 増加させ、処理時間を 1/3 以上短縮できます。一般に、希土類炭素共押出成形、希土類炭素と窒素の共押出成形、希土類ホウ素共押出成形、希土類ホウ素とアルミニウムの共押出成形などがあります。
化学メッキ： Ni-PB、Ni-Bなどの合金コーティングを金属表面に得るために、Ni PBの溶液中で化学試験計を介して金属表面に還元析出させます。金属の機械的特性、ろうそく耐性、プロセスパフォーマンスなどを改善するため、自己触媒還元めっき、無電気めっきなどとも呼ばれます。
ナノ表面処理: ナノマテリアルやその他の低次元非平衡材料を一定期間、特定の処理技術を通じて固体表面材料に適用し、固体表面を強化する技術です。あるいは表面に新しい機能を与えます。
（１）ナノコンポジット皮膜は、従来の電着液に０次元または１次元のナノプラズモニック粉末材料を添加してナノコンポジット皮膜を形成することにより形成される。ナノ材料は、耐摩耗性複合コーティングにも使用できます。たとえば、NI-WB アモルファス複合コーティングに添加された n-ZrO2 ナノ粉末材料は、550 ～ 850℃ でのコーティングの高温酸化性能を向上させることができるため、耐食性が向上します。コーティング量が2～3倍に増加し、耐摩耗寿命と硬度も大幅に向上しました。
(2) ナノ構造コーティングは、コーティングの強度、靱性、耐食性、耐摩耗性、熱疲労およびその他の側面において大幅な改善をもたらし、コーティングは同時に複数の特性を有することができる。
迅速なプロトタイピングと迅速な金型作成
溶融射出成形法のプロセスは 、プロトタイプの表面に金属溶融層を形成し、その後溶融層を強化し、溶融物を除去して金型を取得します。高融点の溶融材料を使用して金型を作成できます。表面硬度は63HRC。
ダイレクトラピッドマニュファクチャリング金型（DRMT）法には、 選択レーザー焼結法（SLS）やレーザーベースメルトスタッキング法（LENS）の熱源としてレーザー、溶融法（PDM）の熱源としてプラズマアークなどがあり、射出成形3次元印刷（3DP）法と金属板LOM技術により、SLSの金型製作精度の向上が図られています。収縮率は元の 1% から 0.2% 未満に減少し、LENS 製造部品の密度と機械的特性は SLS 法より大幅に向上していますが、まだ約 5% の気孔率があり、単純な形状の製造にのみ適しています。部品や金型のこと。
形状蒸着製法（SDM）とは、溶接材料（ワイヤー）を溶接原理で溶かし、溶射原理で超高温の溶融液滴を層ごとに堆積させ、層間硬化接合を実現する製法です。
