射出成形金型の寿命は、複数の要因により影響を受け、主に金型の材質、設計、製造工程、使用とメンテナンスが含まれます。以下に詳細な分析を示します。

金型材質

• 耐摩耗性：射出成形の過程で、金型表面とプラスチック溶融材の間には摩擦が生じます。材質の耐摩耗性が悪いと、表面が摩耗し、寸法精度が低下し、金型の寿命に影響を与えます。例えば、ガラス繊維強化プラスチックを製造する場合、ガラス繊維の硬度が高いため、金型に著しい摩耗が生じます。そのため、耐摩耗性の良い金型鋼が必要です。

• 靭性：金型は、射出圧力の開閉や保圧の過程で衝撃や交互な力を受けます。靭性が不足すると、クラックやさらには破断が発生しやすくなります。大型の射出成形金型では、射出圧力が高いため、材料は衝撃に耐えるための良好な靭性を持つ必要があります。

• 耐腐食性：射出成形に腐食性の添加剤を含むプラスチックが使用される場合や、金型が湿った環境で作業する場合、金型材質の耐腐食性が低いと、腐食し、錆びて、表面品質と寸法精度が低下します。例えば、PVCプラスチックを製造する場合、その分解によって生成される塩化水素ガスは腐食性があります。そのため、耐腐食性の良い金型鋼を使用し、保護措置を講じる必要があります。

金型設計

• 構造設計の合理性：合理的な構造は、金型内で力が均一に分布することを保証し、応力集中を避けることができます。例えば、金型の分離面、ゲートの位置、ゲート数の設計が不適切な場合、プラスチックの流れが不均一になり、局部的な過圧が発生し、金型の摩耗が加速します。

• 冷却システムの設計：良好な冷却システムは、成形品を均一に冷却し、成形サイクルを短縮し、熱変形による応力を減少させることができます。冷却が不均一な場合、金型の局部的な過熱が発生し、材料の特性が劣化し、金型の寿命に影響を与えます。

• 金型の強度と剛性の設計：金型は、射出圧力と閉じる力に耐えるための十分な強度と剛性を持つ必要があります。強度と剛性が不足すると、金型が変形し、成形品の寸法精度が低下し、金型が早期に損傷します。

製造工程

• 加工精度：高い加工精度は、金型の寸法精度と表面品質を保証し、嵌合のクリアランスが大きすぎたり小さすぎたりして発生する摩耗や損傷を減少させます。例えば、コアとキャビティの嵌合クリアランスが許容誤差を超えると、バリが発生し、成形品の寸法精度に影響を与えます。

• 表面処理の品質：クロムめっきや窒化処理などの表面処理は、金型の表面硬度、耐摩耗性、耐腐食性、離型性を向上させることができます。しかし、表面処理の工程が不適切で、クロム層の厚みが不均一だったり、窒化層に欠陥があったりすると、処理の効果が低下し、金型の寿命に影響を与えます。

• 熱処理の品質：熱処理は、金型材質の特性を改善し、強度、硬度、靭性を向上させることができます。しかし、熱処理のパラメータが不適切で、焼入れ温度が高すぎたり、焼戻しが不十分だったりすると、材料の内部組織が不均一になり、内部応力が発生し、金型の寿命が低下します。

使用とメンテナンス

• 射出成形工程のパラメータの制御：射出圧力、温度、保圧時間、冷却時間の設定が不合理な場合、金型にかかる負荷が増加します。例えば、射出圧力が高すぎると、金型のキャビティが膨張し、摩耗が加速します。温度が高すぎると、金型材質が軟化し、硬度と耐摩耗性が低下します。

• 金型の取り付けと調整：取り付けや調整が不適切で、金型の水平取り付けができなかったり、固定が緩んだりすると、射出成形の過程で振動やずれが発生し、金型の摩耗が増加します。

• 金型の日常的なメンテナンスと管理：金型の定期的な清掃、潤滑、点検、修理は、問題を早期に発見し、解決することができ、金型の寿命を延ばすことができます。例えば、金型表面のプラスチック残渣や不純物をすぐに除去することで、表面の傷を防ぐことができます。可動部品の定期的な潤滑は、摩擦を減少させます。

また、生産量と製品の複雑さも金型の寿命に影響を与えます。生産量が多いと、金型の摩耗が速く進みます。製品の構造が複雑だと、成形が難しくなり、摩耗や変形の可能性が高まります。これらの要因は、金型の設計と使用の際に総合的に考慮する必要があります。