射出成形金型に適した工具鋼は？

射出成形金型は複数部品からなる複雑な工具で、プラスチック製品の品質と生産量を左右する重要な役割を担います。そのため金型加工用材料の選定は極めて重要であり、金型固有の要件と生産する製品の特性に基づいて、適切な材料を選ばなければなりません。

射出成形金型は、さまざまなプラスチック製品の製造に使用される専用工具です。ただし、射出成形金型の種類によって製造に必要な鋼材は異なり、特定の用途に応じて硬度と強度を調整する必要があります。本記事では、射出成形金型で一般的に使用される鋼材グレードとその特性を紹介します。

Ⅰ.射出成形金型によく使用される鋼材

P20鋼は3Cr2Mo鋼としても知られ、汎用の金型用鋼である。耐摩耗性と高硬度で知られる。良好な靭性と被削性を持つが、他の特殊鋼と比較すると、硬度と耐摩耗性はやや劣る。P20鋼は低合金耐食鋼で、総合性能と被削性に優れている。小型から中型の射出成形金型の製造に適している。

P20をベースに、VやMoなどの元素を加えて硬度と耐摩耗性を高めた718鋼は、より大きな射出成形用金型の製造に適している。

H13鋼は、その優れた耐摩耗性と熱安定性で有名です。射出成形業界で広く使用されている。硬度、靭性、耐摩耗性、耐熱性が高い。高圧、高温の用途に適しています。熱間加工金型用鋼で、熱間加工金型、ダイカスト金型、射出成形金型に使用される。

S136鋼は主にCr13で構成される高品質なステンレス鋼で、高い硬度と耐食性で知られています。射出成形金型の用途では、S136鋼の表面は研磨しやすく、射出成形品の表面仕上げを向上させ、金型寿命を効果的に延ばします。

NAK80鋼は、優れた機械的性質と切削性能を持つ高品質の合金鋼である。日本のDAC（大阪特殊鋼）によって開発された。耐食性、耐水素脆性、熱安定性に優れ、金型製造、射出成形、立形加工に適しています。表面硬度、耐摩耗性、耐食性はH13鋼より優れている。

切削性と熱処理特性に優れた低合金金型用鋼で、プラスチック金型、ダイカスト金型、射出成形金型の製造に適している。

耐熱性、耐摩耗性に優れた高合金金型用鋼で、高温用金型、ダイカスト用金型、射出用金型の製造に適している。

グラスファイバー金型に適しています。表面仕上げと耐摩耗性に優れたエレクトロスラグ鋼で、鏡面研磨に適しています。

鋼材の選択は、耐摩耗性、靭性、耐食性、加工の難易度など、射出成形金型に特有の要件によって異なります。特殊な用途では、鋼材の寸法安定性や熱処理性能も考慮する必要があります。

SKD61鋼は、高耐熱性、高強度、高靭性で加工しやすい金型用鋼である。耐摩耗性、耐疲労性に優れ、射出成形金型、ダイカスト金型などの製作に適しています。その優れた特性から、SKD61鋼は自動車、電子機器、家電産業の金型製造に広く使用されている。

718H鋼は、機械的特性と耐摩耗性に優れたプリハードン金型用鋼です。工場出荷前に熱処理を行うため、二次加工の時間とコストを削減できます。718H鋼は、大型射出成形金型、押出成形金型などの製造に適しており、プラスチック製品、パイプ製品などの製造に広く使用されています。

738H鋼はプリハードン金型用鋼で、機械的性質と耐摩耗性に優れている。大型射出成形金型、押出成形金型などの製造に適しており、プラスチック製品、パイプ製品などの製造に広く使用されています。738H鋼は工場出荷前に熱処理を行うため、二次加工の時間とコストを削減できます。

2738鋼は、優れた機械的特性と耐摩耗性を備えたプリハードン金型鋼です。大型射出成形金型、押出金型などの製作に適しています。プラスチック製品、パイプ製品などの生産に広く使用されています。2738鋼は出荷前に熱処理されているため、二次加工の時間とコストを削減できます。さらに、2738鋼は研磨性と耐食性にも優れており、高精度射出成形金型、光学金型などの製作に適しています。

上記の材料以外に、射出成形金型加工に使用できる特殊な材料、例えば、アルミニウム合金材料、セラミック材料、プラスチック材料などがある。セラミック材料は、硬度、耐摩耗性、温度安定性が高いため、高精度射出成形金型や超高速射出成形金型に使用されます。プラスチック材料は、耐摩耗性、耐食性に優れているため、特殊な形状の射出成形用金型の製造に適しています。

以上、一般的に使用されている射出成形用金型鋼のリストを紹介した。それぞれの鋼は、独自の特性とアプリケーションを持っています。実際の用途では、製品の要求、生産規模などによって鋼材を選択します。また、金型の寿命と精度を確保するためには、合理的な熱処理とメンテナンスが必要です。

Ⅱ.射出成形金型用鋼の選択原則

金型用鋼は硬く、強く、靭性があり、耐摩耗性でなければならない。金型をたくさん使っても簡単に変形したり摩耗したりしないように、また金型にものを注入する際に高圧や高温に耐えられるように。

射出成形金型は、使用中に様々な化学薬品や高温の溶融プラスチックに接触する。そのため、金型用鋼には耐食性、耐酸化性が求められます。

つまり、複雑な金型を作るための切削、フライス加工、研削などの機械加工が容易でなければならない。

上記の性能要件を満たす場合、金型用鋼のコストも考慮する必要があります。そうすることで、品質要件を満たしながら製造コストを削減することができます。

金型用鋼を選ぶ際には、経済性と効率の両方を考慮する必要がある。一方では、高品質の鋼材は金型のメンテナンスや交換の頻度を減らし、生産コストを削減することができます。一方、適切な鋼材は生産効率を向上させ、生産サイクルを短縮することができる。したがって、生産要件を満たし、コスト効率の良い鋼材を選択する必要があります。

金型の環境や寿命も鋼材選びの重要な要素です。腐食環境下で長期間使用する金型には、耐食性に優れた鋼材を選ぶべきです。精密で長持ちする必要がある金型には、高品質で硬度の高い鋼を選ぶべきです。

鋼材を選ぶ際には、サプライヤーのサービスや評判も考慮する必要がある。良いサプライヤーは、高品質の鋼材、専門的なアドバイス、心のこもったサービスを提供し、私たちが鋼材をより良く理解し、使用するのを助け、生産効率と品質を向上させるはずです。

熱処理は、金型用鋼を使う上で大きな意味を持つ。熱処理を適切に行えば、鋼の性能を最大限に引き出し、金型を長持ちさせることができます。ですから、金型用鋼を選ぶ際には、どのように熱処理するのか、また熱処理によって金型にどのような影響があるのかを考える必要があります。

適切な金型用鋼を選択した後は、その正しい使用方法を理解する必要もある。例えば、金型の割れを防ぐために使用前に予熱処理を行い、金型の摩耗を防ぐために使用中にメンテナンスと手入れを行い、金型の靭性を向上させるために使用後速やかに焼戻し処理を行う必要がある。正しい使い方をすることで、金型の寿命を延ばし、生産効率を向上させることができる。

Ⅲ.ケース分析：S136と8407の比較

各種金型鋼の特性をよりよく理解するため、S136と8407を例に比較します。S136は耐食性の高い金型鋼で、腐食性環境での使用に適しています。耐摩耗性と研磨性にも優れ、高精度・高光沢射出成形の要件を満たします。ただし、S136は比較的高価なため、費用対効果を検討する必要があります。

8407は総合性能に優れた金型用鋼で、ほとんどの射出成形金型に適している。耐摩耗性、耐食性、靭性に優れ、ほとんどの生産要件に適合します。S136と比較すると、8407は費用対効果が高く、費用対効果を考慮した場合、より競争力があります。

Ⅳ.射出成形金型メンテナンスのポイント

1.加工会社は、金型一式ごとに履歴カードを装備し、使用状況、メンテナンス（注油、清掃、防錆）、損傷状況などを詳細に記録しておくべきである。この情報は、損傷部品の特定、摩耗の度合い、問題発見と解決のための情報、製品に使用された成形工程パラメーターと材料を提供するのに役立ち、金型の試用時間を短縮し、生産効率を向上させる。

2.加工会社は、射出成形機と金型が正常に作動している間に、金型のさまざまな性能をテストし、成形品の最終寸法を測定する必要があります。これらの情報に基づいて金型の現状を把握し、キャビティ、中子、冷却装置、パーティングラインなどの損傷箇所を見つけることができます。部品から得られる情報をもとに、金型の損傷状況やメンテナンス方法を判断することができる。

3.金型のいくつかの重要な部品の追跡検査に注意してください：射出およびガイド部品の役割は、金型の開閉運動と成形品の射出を保証することです。そのため、金型のエジェクターピンやガイドピンの潤滑を保ち（最適な潤滑剤を使用）、エジェクターピンやガイドピンなどが変形していないか、表面が損傷していないかを定期的にチェックする必要があります。生産サイクル終了後、金型の作業面、可動部、ガイド部に専門的な防錆油を塗布し、金型の歯車、ラックベアリング部の保護とスプリング金型の弾性に特別な注意を払い、常に最良の作業状態に保つようにする。

4. 製品の表面品質に直接影響する金型表面の保全に注意し、特に防錆を徹底します。そのため、適切で高品質な業務用防錆油の選定が重要です。生産終了後は、射出成形材料ごとに適した方法で金型内の残留樹脂などを丁寧に除去します。銅棒、銅線、専用の金型洗浄剤を使用し、その後エア乾燥します。表面を傷つけないよう、鉄線、鋼棒など硬い物での清掃は避けてください。腐食性材料による錆がある場合は研削・研磨し、専用防錆油を塗布して、乾燥した涼しい防塵環境で保管します。

5.防錆：射出成形機の金型の水漏れ、結露、雨、指紋などによる錆を防ぐ。

6.アンチコリジョン：エジェクターピンが折れたり、元の位置に戻らなかったりすることによる金型の破損を防ぐ。

7.バリ取り：布拭き、材料流し、手拭き、ウォーターノズルプライヤーでの接触、ナイフの衝突などによる金型バリの発生を防止する。

8.部品の欠品：使用中のロッド、ガスケットなどの欠落による金型の損傷を防ぐ。

9.圧力防止：残留製品によって金型がロックされることによる金型圧力損傷を防止する。

10.加圧下：過度の圧力保護圧力による金型の損傷を防ぐ。

V.結論

射出成形技術が進歩するにつれ、金型用鋼の分野も進歩している。金型用鋼には多くの種類があるが、射出成形用金型に特殊鋼が必要とされる理由は、通常の鋼は高温・高圧下で反りが生じたり、耐摩耗性、硬度、キャビティ表面の仕上がりが良くないからである。だから、耐摩耗性、硬度、耐食性に優れた鋼材が必要になる。一方、金型の品質と寿命を確保するために、金型用鋼の熱処理と加工技術にも注意を払う必要がある。射出成形によく使用される金型用鋼をよりよく選択し、使用するためには、様々な鋼の性能特性と適用範囲を理解する必要がある。異なる鋼の性能パラメータと実際の使用効果を比較することで、射出成形金型製造の特定の要件に最も適した材料を見つけることができます。同時に、より先進的な材料と技術をタイムリーに採用し、射出成形金型の品質と性能を向上させるために、我々は新しい鋼の開発動向と技術動態に注意を払う必要があります。

要するに、射出成形金型を作る際は適切な鋼材選びが極めて重要です。各鋼材の性能と適性を理解すれば、金型に最適な材料を選べます。その結果、金型の品質が上がり、長寿命になります。鋼材の新技術や動向を追い続けることも、より優れた金型と新たな取り組みにつながります。

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