工業用金型の寿命の議論：工業用金型の寿命を延ばす方法

金型の寿命は常に工業プロジェクトの収益性を左右する重要な要素である。合理的な方法で金型の耐用年数を設計上の要求以上に延ばすことができれば、企業の収益性を大幅に向上させることができます。金型の寿命には様々な要因が影響することを私たちは知っています。どのような種類の金型であっても、その寿命を左右する最も重要な要因は、必然的に材料である。

に使用される一般的な素材である。 プラスチック金型 とダイカスト金型は金型鋼です。金型の寿命を知るには、まず素材から。

工業用金型に必要な鋼材

金型用鋼の選択基準は以下の通り：

射出材料の要件：異なるプラスチックは、高い研磨性、耐食性などの特定のニーズに基づいて、異なる鋼材を必要とする。

価格への配慮：鋼鉄の性能はそのコストだけに依存するわけではない。金型のコスト要素とのバランスを取ることが不可欠です。予想される金型の寿命に応じて適切な金型用鋼を選択することで、無駄を省くことができます。例えば

一般的なP20鋼の寿命は約30万サイクル。

2738鋼は約50万サイクルを問題なくこなす。

状況にもよるが、H13/2344鋼は通常、80万～100万サイクル以上の耐久性がある。

SPI金型分類による金型の寿命と鋼材の必要性の説明

SPIの金型分類は、複雑さ、品質要件、予想される生産量に基づいて、金型をさまざまなクラスに分類します。

クラス101およびクラス102の金型では、HRC50以上の硬度を得るための熱処理が必要になることが多い。選択された鋼は、熱処理性能と高硬度レベルでの切削性能が優れている必要があります。スウェーデンの8407、S136、米国の420、H13、欧州の2316、2344、083、日本のSKD61、DC53など、特定の鋼種について言及しているが、実際の選択は、プラスチックの種類、腐食性、外観の要求、透明度などの要因によって異なる。

クラス103の金型は通常、S136H、2316H、718H、083Hなどのグレードで、硬度がHB270～340のプリハードン材を使用する。

クラス104と105の金型には、一般的にP20、718、738、618、2311、2711などの鋼材が使用される。需要の少ない金型には、S50C、45#鋼、または金型キャビティを金型胚に直接機械加工したものを使用することができる。

射出成形金型の寿命

射出成形金型の寿命に影響する要因

構造：よく設計された金型構造は、耐荷重性を高め、熱的・機械的ストレスを軽減します。適切なダイガイド機構は摩耗を防ぎ、高強度部品の特殊処理は応力集中を最小限に抑えます。

素材：金型材料の選択は極めて重要である。生産量が増えれば金型にかかる負荷も大きくなるため、耐荷重性に優れ、耐用年数の長い材料が必要になります。

加工品質：加工や熱処理による欠陥は、金型の寿命に悪影響を及ぼします。金型表面の残留ナイフマーク、放電加工（EDM）による微細なクラック、熱処理による表面欠陥は、金型の耐力と寿命を損ないます。

作業条件射出成形金型は、型閉め、ロック、射出のサイクルを繰り返す、 保圧冷却、型開き、射出。最適な性能を確保するためには、すべての作業機構が確実に機能し、円滑に作動し、定期的なメンテナンスと潤滑を受けられるようにしなければならない。

部品の状態：加工部品の表面品質、硬度、伸び、寸法精度、その他の機械的特性は、金型の寿命に直接影響します。表面の欠陥や材料の付着などの問題は、金型の正常な機能を妨げる可能性があります。

射出成形金型の寿命を延ばすコツ

クランプ力の合理的な設定

金型の寿命を延ばすには、正しい型締力の設定が重要です。金型の寿命を延ばすには、クランプ力を正しく設定することが重要です。型締力が高すぎても低すぎても金型に悪影響を及ぼします。型締力が低いと、射出圧力が型締力を超えて金型が開いたり破損したりすることがあります。逆に型締力が高すぎると、金型に過大な圧力がかかり、金型が破損することがあります。 パーティングライン排気エリア、金型部品。

このような問題を避けるために、金型流動解析や計算式を使って、それぞれの金型に最適な型締力を計算することができます：

クランプ力＝投影面積×材料クランプ力係数×安全係数

投影面積は、製品とランナーから構成され、クランピングを得ることができる。

材料の力係数は、材料特性表から、または材料サプライヤーに相談して決めます。安全係数は通常1.5～2であり、射出成形機の安定性や構造などの要因に基づいて選択される。

合理的な型開きとクランプ設定

型締速度は射出成形工程のサイクルタイムに影響を与えます。しかし、単に最速の型締速度を目指すのではなく、バランスを見つけることが重要です。過剰な型締速度は、摩耗の増加や金型部品の損傷の可能性につながります。高速型締から低速型締への移行がスムーズに行われるようにし、金型にミスアライメントや損傷を与えるような急激な動きを避けてください。低速型締は、ピンと部品が合わさる前に行い、適切なアライメントを確保し、型締中の干渉を防ぎます。同様に、高速離型と低速離型の切り替えもスムーズでなければなりません。高速離型は、潜在的な損傷や干渉を避けるために、すべての製品や部品が金型から正常に離型された後にのみ行われるべきです。

適切な型締速度を見つけるには、金型設計、使用材料、部品の複雑さ、機械の能力など、さまざまな要因を考慮する必要があります。特定の射出成形プロセスに最適な型締速度を決定するために、機械メーカーのガイドラインや金型仕様を参照し、適切なテストを実施することをお勧めします。

エジェクターの適切なセッティング

エジェクターの設定が不適切な場合、成形品が過剰に排出され たり、不適切に排出されたりして金型の寿命が損なわれ、金型が損 傷することがあります。成形品が金型から正しく排出されるように、実際の製品に必要な分離を考慮することが重要です。

吐出量が多すぎると、エジェクターピンに大きな圧力がかかります。従って、エジェクタの圧力は、吐出量を考慮するだけでなく、実際の製品の要求に沿った適切なレベルに設定することが重要です。

適切なホットランナーセッティング

開始と終了の方法 ホットランナー は金型の寿命に大きな影響を与えます。不適切なスタートアップ手順は、金型の浮き上がりなどの金型の問題を引き起こし、金型の取り外しや修理が必要になることがあります。このような問題を防ぐため、本格的な生産を開始する前に、バルブゲートを手動で操作し、設定が正しく機能していることを確認することをお勧めします。.

加えて、ホットランナー内の材料を材料分配プレートを通してエクスポートし、その温度を測定して、所望の温度と一致していることを確認することが望ましい。ホットランナー閉鎖中は、材料劣化のリスクを最小限に抑えるため、ホットランナーの温度を速やかに下げることが重要です。これらの実践は、金型の最適性能と長寿命化に貢献する。

合理的な金型冷却設定

過度の金型温度は金型寿命に悪影響を与える。過度の金型温度は金型寿命を低下させます。金型温度を許容範囲内の部品外観を得るのに必要な最低限に抑えることは有益であり、この方法は金型寿命の向上に役立ちます。さらに、金型内の温度分布をバランスよく保つことも重要です。金型の可動側と固定側の温度差を6℃以内に保つのが理想的です。この範囲を超える温度変化は、金型両面の熱変形に大きな差を生じさせ、開閉不良を引き起こし、最終的には金型の摩耗や破損につながります。金型の温度をコントロールし、バランスをとることで、金型全体の寿命を延ばすことができるのです。

カビのクリーニングとメンテナンス

生産環境では、金型を定期的に、できればシフトごとに少なくとも1回は点検、清掃、注油する。その際、擦り傷、パーティングラインの摩耗、バリなど、金型の摩耗の兆候に注意を払うこと。予防メンテナンスのスケジュールを確立し、金型メンテナンスの記録を残すことは非常に重要である。定期的なメンテナンスを確認することで、予防メンテナンスの頻度を決定し、予定外のメンテナンスを減らすことができます。スライドの潤滑をチェックし、適切に機能することを確認することは不可欠である。ブレーキの故障やフックの緩みの兆候を監視することも重要です。各洗浄と点検の後、金型を離れる前にスライドが正しい位置にあることを確認する必要があります。

さらに、金型を6時間以上使用しない場合は、防錆剤を塗布し、テクスチャー部分や研磨部分を徹底的にコーティングすることで、錆による損傷を防ぐことができる。このように、金型のメンテナンスを効果的に行うことで、金型の性能と寿命を向上させることができます。

ダイカスト金型の寿命

ダイカスト金型の寿命の見分け方

一般的に、ダイカスト金型が次のような現象で使用されている場合、金型が "寿命 "に近いことを示している。

金型の老化と表面のひび割れ：鋳型が古くなると表面にひび割れが生じ、鋳物の外観に影響することがある。これらのひび割れは、鋳物のひずみや変形につながることもある。

金型キャビティのひび割れ：金型キャビティに大きなひび割れがあると、鋳物が正しく成形されません。これは金型に大きな損傷があることを示しており、鋳造工程に支障をきたします。

金型のパーティング面の崩れ：金型のパーティング面が崩れると、さまざまな欠陥が発生する。ダイカストの能率を著しく低下させ、鋳造品の後処理に手間がかかり、作業負荷の増大につながる。

ダイカスト金型の寿命を延ばす方法

ダイカスト金型の長寿命化にはさまざまな方法があり、主に金型材料の選択、金型設計、金型製造、金型使用、メンテナンスの4つの側面から行う必要がある。

素材の選択についてはすでに述べたので、ここでは繰り返さない。

ダイカスト金型設計

ダイカスト金型の設計は、その寿命を決定する上で重要な役割を果たします。よく設計された金型は、ダイカストプロセスの寿命を大幅に向上させることができます。したがって、金型設計の段階で、鋳物の特性を考慮して、以下のような点を考慮するのがよいでしょう：

金型強度を高める：

金型がダイカスト工程で受ける機械的・熱的ストレスに耐えられるよう、十分な強度と剛性を備えた設計にする必要があります。そのためには、高品質の材料を使用し、金型構造を最適化し、応力が集中しやすい重要な部分を補強する必要があります。

冷却システムの設計を強化する：

鋳造プロセス中の温度を効果的に制御するために、金型冷却システムの設計に細心の注意を払う。冷却流路のレイアウトとサイズを最適化し、金型全体の均一な冷却を確保し、コンフォーマル冷却などの高度な冷却技術を使用して冷却効率を向上させ、金型の寿命を延ばします。

耐摩耗性素材を採用する：

キャビティ、コア、スライドなど、摩耗の激しい金型部品には、耐摩耗性の素材やコーティングの使用を検討する。これらの材料は金型の耐摩耗性を向上させ、寿命を延ばすことができる。

ゲーティングシステム設計の最適化

ゲートシステムの設計は、鋳造の品質と鋳型の寿命に重要な役割を果たします。スプルー、ランナー、ゲートを注意深く設計し、溶融金属のスムーズで制御された流れを確保し、乱流と空気の巻き込みを最小限に抑え、金型キャビティへの影響を軽減します。

ストレスの集中を緩和する：

金型設計において、鋭角なコーナーや断面の急激な変化など、応力集中が発生する可能性のある箇所を特定します。応力をより均等に分散させ、破損のリスクを低減するために、フィレット、R、または緩やかな移行部を組み込んで設計を修正します。

適切な換気を行う：

鋳造中に金型キャビティから空気やガスを抜くには、十分なベントが不可欠です。ベントが不十分だと、空隙や欠陥、金型の損傷につながることがあります。鋳型の完全性を損なうことなく、適切なガス抜きを確保するために、ベントを慎重に設計し、適切な位置に配置してください。

金型流動解析を行う：

金型流動シミュレーション・ソフトウェアを活用し、製造前に金型設計を分析・最適化します。このプロセスを実施することで、流れの不均衡、空気の巻き込み、過剰な圧力などの潜在的な問題を特定し、金型の耐用年数と性能を向上させる設計調整を行うことができます。

定期的なメンテナンスと点検：

清掃、注油、点検など、ダイカスト金型の定期的なメンテナンス・スケジュールを確立する。金型に摩耗、損傷、疲労の兆候がないか定期的に点検し、問題があれば速やかに対処することで、さらなる劣化を防ぎ、金型の寿命を延ばします。

金型製造

金型製造工程と金型製造の精度は、金型の寿命に影響を与える極めて重要な要素である。製造段階において、金型の寿命に影響を与えるさまざまな側面に優先順位をつけ、徹底的に対処することが不可欠です。このような点に注意と努力を傾けることで、金型の耐久性を高め、寿命を延ばすことができるのです。

金型製造工程の改善、金型製造精度の向上

金型製造工程を改善し、金型製造精度を高めることは、金型寿命にプラスの影響を与えます。ダイカスト金型にとって、金型加工時の内部応力の発生は大きな問題である。金型寿命を向上させるためには、応力の発生を最小限に抑え、速やかに除去することが必要です。そのためには、工程経路の綿密な計画、詳細な工程仕様の作成、正確な加工手順の遵守が必要です。

金型の寿命を向上させるためには、品質管理を強化し、金型製造のレベルを上げることが不可欠である。パッチ溶接に使用される材料、高温、その結果生じる内部応力は金型の耐久性に大きく影響するため、金型のパッチ溶接の必要性を減らすことは特に重要です。ダイカスト金型メーカーは、一般的にキャビティパッチ溶接を避けることを目標としていますが、必要に応じて熱間溶接法を使用し、溶接後に応力緩和焼戻しを行うことで、金型寿命を向上させることができます。

金型表面の電気インパルスの硬い層を減らす

金型製造において、金型表面の電気インパルスによる硬い層を減らすことは重要な検討事項です。金型キャビティ加工に放電加工（EDM）を使用すると、金型表面に明るい白色層と変成層が形成されることがあります。その結果、金型表面は引っ張り応力を受けることになります。その後の研磨工程で表面から張力を取り除くことができなければ、金型が生産に入った時点で初期クラックや破損が発生する可能性が高い。

研究によると、放電加工後、金型表面には700～1100MPaの引張応力が発生することがある。さらに、高い放電加工電流が使用されると、金型表面に多数のマイクロクラックが発生する可能性がある。これらの要因は、生産に移された金型が早期に割れたり破損したりするリスクの一因となる。

金型組立のクリアランスは妥当

金型組立のクリアランスが妥当であることは、ダイカスト金型製造の重要な側面である。ダイカスト工程は高温、高速、高圧を伴います。ダイカスト金型の組み立てが正しく行われないと、金型の損傷や寿命に影響する問題が発生する可能性があります。

実際、ダイカスト金型の組み立ては、一般的に射出成形金型よりも難しく、重要であると考えられています。鋳造工程、特に大型の金型に特有の特性のため、金型の温度場はダイカストの製造温度と室温の間で大きく変化します。そのため、金型の特性と温度場の変化を十分に理解することが、組み立て工程で必要となる。そのため、金型の特性や温度場のばらつきを十分に把握した上で組み立てを行う必要があります。

適切な金型組立クリアランスを実現することで、「水振れ」や「スライダー詰まり」などの問題を起こすことなく、ダイカスト生産をスムーズに行うことができます。これにより、金型の信頼性が向上し、金型全体の寿命が延びます。

金型の使用とメンテナンス

金型使用中のスクラップを時間内に清掃し、金型の押し出しを防ぐ。

破損を防ぐために、金型内の屑は速やかに清掃する必要があります。金型内、特にスライダー部分にゴミやクズがあると、ダイカストマシンの再稼働時にスライダーの倒れや破損につながります。そのため、金型の清掃と早急な対処をお願いします。金型が破損してから修理すると、金型の寿命に大きく影響します。

金型の冷却と加熱を最小限に抑え、連続生産に努める。

金型の冷却と加熱のサイクルを最小限に抑え、連続生産を目指すことは、金型の寿命を延ばすために有益です。ダイカスト金型は、220°Cから450°Cまでの温度変動があり、工程中に経験する熱膨張と熱収縮の相互作用が疲労損傷につながる可能性があります。冷たい金型で生産を開始すると、温度差が大きくなり、金型が膨張・収縮し、それに対応する疲労が発生するため、金型の損傷が促進され、寿命が短くなります。したがって、金型の寿命を延ばすには、連続生産に努め、金型の冷却と加熱のサイクルを最小限にすることが望ましい。

さらに、金型が冷えた状態で平均的な生産温度に達していない場合は、高速の加圧射出や加圧の開放を避けることが不可欠です。金型の隙間が大きい状態でこれらの工程を開くと、スライダーやトップバーの穴など、金型の重要な部分に廃棄物や破片が入り込み、金型の損傷につながったり、金型の寿命に悪影響を与えたりする可能性があります。

定期的な金型メンテナンス

ダイカスト金型の寿命と性能を確保するためには、定期的な金型のメンテナンスと整備が欠かせません。ダイカスト金型は、連続生産時の高圧・高速・高温という厳しい条件のため、破損や故障、隠れた問題が発生しやすい。そのため、定期的な点検、メンテナンスの実施、破損・消耗部品の交換など、金型メンテナンスの強化が不可欠です。スライドやエジェクターホールなど、重要な部分の清掃も必要です。金型のメンテナンスを優先することで、ダイカスト企業は生産中の金型の信頼性を確保し、全体の耐用年数を延ばすことができる。

結論

さらに、カビの寿命管理は最も重要です。カビの寿命管理について詳しく議論することを楽しみにしています！