재료 기술의 지속적인 발전으로 플라스틱 제품은 산업 제조 및 일상 생활에서 널리 사용됩니다. 따라서 플라스틱 금형의 성능과 서비스 수명에 대한 요구 사항도 더 높아집니다.
플라스틱 금형의 성능과 사용 수명을 개선하는 방법은 현재 플라스틱 금형 연구에서 중요한 주제입니다. 연구를 통해 플라스틱 금형의 표면 강화 기술이 플라스틱 금형의 성능과 사용 수명을 개선하는 데 핵심이라는 사실이 밝혀졌습니다. 표면 강화 기술을 통해 플라스틱 금형 표면의 경도, 내마모성, 내식성 및 기타 특성을 개선할 수 있으며 금형의 성능과 사용 수명도 효과적으로 개선할 수 있습니다.
플라스틱 금형이란?
플라스틱 몰드는 플라스틱 가공에서 성형기와 함께 사용되는 도구를 말하며, 생산된 플라스틱 제품을 구성이 완벽하고 크기가 정확하도록 만듭니다. 예를 들어, 결합된 플라스틱 몰드는 압축 성형, 압출 성형, 블로우 성형, 사출 성형 등과 같은 다양한 생산 방법에 사용될 수 있습니다. 결합된 플라스틱 몰드는 일반적으로 펀치 몰드와 캐비티 몰드로 구성됩니다. 다양한 모양과 크기의 플라스틱 제품은 펀치 몰드, 캐비티 몰드 및 보조 성형 시스템의 조합을 통해 가공될 수 있습니다.
플라스틱에는 여러 종류가 있으며, 플라스틱 성형 기계와 플라스틱 제품은 다양한 구조와 다양한 가공 방법을 가지고 있습니다. 플라스틱 제품의 생산 요구 사항을 충족시키기 위해 여러 종류의 플라스틱 금형이 있습니다. 다양한 플라스틱 제품은 서로 다른 성형 방법을 가지고 있습니다. 다양한 가공 방법에 따라 플라스틱 금형은 사출 성형 금형 , 압출 성형 금형, 고팽창 폴리스티렌 성형 금형, 블리스터 성형 금형 등으로 나눌 수 있습니다.
플라스틱 금형의 성능 요구 사항
플라스틱 몰드를 성형기와 함께 사용할 경우 온도는 일반적으로 150°C에서 200°C 사이이며, 이는 플라스틱 몰드가 사용 과정에서 압력과 온도에 모두 노출된다는 것을 의미합니다. 플라스틱 몰드의 기본 성능 요구 사항은 다음과 같습니다.
- 캐비티 표면의 평활도가 좋음
고품질 플라스틱 제품은 캐비티 표면의 거칠기에 대한 요구 사항이 높습니다. 플라스틱 금형의 캐비티 표면은 표면 거칠기를 줄이기 위해 연마해야 합니다.
- 충분한 표면 경도 및 내마모성 및 내식성
금형은 작업 과정에서 큰 압력과 마찰을 받게 되므로, 플라스틱 금형의 표면이 충분한 경도, 강성, 내마모성, 내부식성을 갖는지 확인해야 합니다.
- 가공성이 우수하다
플라스틱 금형은 실제 상황에 맞게 절단해야 하는 경우가 있으므로 플라스틱 금형에 사용하는 강철은 가공성이 좋아야 합니다.
- 좋은 열 안정성
플라스틱 금형의 복잡한 구조로 인해 성형 금형에 2차 가공을 하는 것이 어렵습니다. 따라서 플라스틱 금형의 생산 공정에서 열 안정성이 강한 재료를 원료로 사용하여 플라스틱 금형의 변형이 작고 치수 변화가 작도록 해야 합니다.
플라스틱 금형 표면 처리 기술
플라스틱 금형의 표면처리는 공정특성에 따라 표면열처리, 전기도금, 화학도금, 증착 등으로 나눌 수 있습니다.
플라스틱 금형 표면 열처리
플라스틱 금형의 표면 열처리에는 표면 담금질과 화학 열처리가 포함됩니다.
- 표면 담금질
표면 담금질의 목적은 큰 온도 변화를 통해 금형 표면의 구조와 성질을 변화시켜, 경도가 높고 내마모성이 강한 표면을 얻고, 금형 내부의 원래의 양호한 인성을 유지하는 것입니다.
표면 담금질 기술은 담금질하는 동안 빠르게 가열되어 플라스틱 표면이 빠르게 담금질 온도에 도달하고 열이 공작물 핵심으로 침투하기 직전에 냉각되어 국부 담금질을 달성합니다.
- 표면 확산 화학 열처리
화학 열처리는 열처리 공정입니다. 작업물을 특정 매체에 가열하고 유지함으로써 매체의 활성 원자가 작업물의 표면층으로 침투하여 표면층의 화학적 구성과 미세 구조를 변경하여 작업물의 표면층이 필요한 특수 특성을 얻을 수 있습니다. 그 유형에는 탄화, 질화, 탄질화 등이 있으며, 이는 작업물 표면의 경도, 내마모성 및 피로 강도를 개선하는 것을 목표로 합니다. 질화, 실리콘화, 알루미늄화 등은 작업물의 내식성 및 산화 저항성을 개선하는 데 사용됩니다. 현재 가장 널리 사용되는 화학 처리법은 탄화, 질화 및 탄질화입니다.
플라스틱 금형 열처리 시 주의사항
(1) 잔류응력에 의한 변형에 주의한다.
강철은 연삭, 굽힘 및 절단 후 높은 응력을 받습니다. 강철은 이러한 작업으로 인해 발생하는 응력을 해소해야 합니다. 그렇지 않으면 열처리 중에 변형됩니다. 예를 들어, 금형 부품은 응력을 제거하기 위해 거칠게 다듬어야 합니다(충분한 마무리 여유를 유지). 먼저 금형을 250~300도까지 가열하고 이 온도에서 충분한 시간을 유지한 다음 실온으로 식힌 다음 마무리 가공을 수행합니다.
(2) 열처리 시 너무 빠른 가열로 인한 변형에 주의한다.
열처리 속도는 금형의 각 부분의 온도가 실질적으로 균일할 만큼 충분히 느려야 합니다. 빠른 가열 동안 얇은 단면은 두꺼운 단면보다 더 빨리 확장되어 금형의 접합부에 응력이 발생하고, 이 응력이 강철의 항복 강도보다 크면 금형을 변형시킬 수 있습니다. 빠른 가열 과정에서 얇은 단면이 먼저 임계 온도에 도달하여 수축되기 시작하지만 두꺼운 단면은 여전히 확장되고 있을 때 이 상황은 변형을 일으킬 수도 있습니다. 느린 가열 동안 결과 응력은 금형의 항복 강도보다 낮으므로 변형이 발생하지 않습니다.
전기 도금 및 무전해 도금
플라스틱 몰드의 표면 전기 도금에는 금속 전기 도금과 복합 전기 도금이 포함됩니다. 플라스틱 몰드의 낮은 가공 온도와 쉬운 가공은 전기 도금의 중요한 장점입니다. 일반적으로 사용되는 전기 도금에는 크롬 도금과 니켈 도금이 포함됩니다. 복합 전기 도금은 전기 도금 공정 중에 전기 도금 용액에 금속과 고체 입자를 동시에 증착하여 코팅을 형성하는 것을 말합니다. 고체 입자는 성능 요구 사항에 따라 다른 재료를 선택할 수 있습니다. 복합 전기 도금은 몰드 표면의 내마모성, 내식성 및 내열성을 향상시킬 수 있습니다.
무전해 도금의 균일 도금 능력과 심도 도금 능력은 전기 도금보다 우수합니다. 무전해 도금은 금형 표면의 코팅 두께를 균일하게 만들 수 있으며 코팅이 치밀하고 갭이 작습니다. 무전해 도금의 또 다른 장점은 무전해 도금 장비가 간단하고 조작하기 쉽다는 것입니다.
기상 증착
기상 증착은 기체 상태에서 화학적 및 물리적 공정을 사용하여 작업물의 표면 구성을 변경하고 금형 표면에 특수한 특성을 가진 금속 또는 복합 코팅을 형성하는 것입니다. 기상 증착은 화학 기상 증착, 물리 기상 증착 및 플라스마 강화 화학 증착의 3가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 기상 증착 처리 후 금형 표면은 높은 내마모성, 내식성 및 내산화성을 가질 수 있어 금형의 성능과 수명을 크게 향상시킬 수 있습니다.
