JPH01219132A - ボブ加工によるプラスチック金型の製造法及びその金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は従来機械加工等によって製造されていたプラス
チック成形用金型のキャビティ部を、調製された銅アル
ミニューム合金のホブ加工によって製造し、高精度でし
かも安価なプラスチック成形用金型を製造する方法およ
びこれを組込んだ金型に間するものである。

（従来技術） プラスチック成形用金型のキャビティ部はその殆とが機
械加工によって製造されている。この方法ではキャビテ
ィを構成する雄型の製造方法は比較的容易であるが、雌
型の加工は難易度が高いために、その生産コストは高価
なものとなっている。

また小物で同じ形状のキャビティが多数必要な時にも繰
り返してこの難易度の高い金型キャビティ部を機械加工
しなければならないため、さらに大幅な製作費の向上を
招いている。そのような金型製造上の問題点を解決する
方法として一部では。

ホビング加工という方法が検討されている。これは例え
ば、柔らかい鉄鋼材、黄銅、亜鉛合金、アルミニューム
合金、ｔＩ４合金等を加熱、加圧して。

硬い金属で作られた雄型（ホブと呼ばれている）を押し
込み、その後ホブを引き抜いて雌型を製造する方法であ
る。しかしこの方法は今だに一部で実用に供されている
程度で工業的なキャビティ製造法としての評価は低いも
のである。その理由は例えば軟質鉄鋼材のホビング加工
ではホビングに大きな加圧力を必要とするため高圧を必
要とし。

大がかりな装置を必要とすること、逆に言えば大きな形
状品は加工し難い、また加圧速度があまりにも低速でし
か加工ができないため、加工時間がかかりすぎる。ホブ
が加工時に痛み易いため、ホブを多数準備する必要があ
り結果として、そんなにメリットがないのが現状である
。また亜鉛合金は鉄鋼材に比べて容易にホビング加工は
できるが、その加工品は、耐食性が悪い、硬度が低いた
め長期に使用に耐えない等の欠点を有している。

またアルミニューム合金も亜鉛合金に比較的よく似た欠
点を有している。ベリリューム銅合金は現状では最も良
く実用されている材料であるが、これも、ホブな腐食す
るため多数のホブを準備する必要があると共に９組織が
荒いため加工後に研磨仕上げが必要等の欠点がある。ま
た、アルミニューム青銅も最近では検討され始めている
が未だに実用の域に達していないのが現状である。

（発明が解決しようとする問題点） 第１図は一般的製法によるアルミニューム青銅（以後比
較具という）をホブ加工した時の、加圧速度（ひずみ速
度）と変形応力の関係を対数で示したものである（温度
８００℃）、比較具そのままではひずみ速度全域におい
て高い変形応力を示している。この素材では、精密な加
工品、大きな加工品を製作するのが困難であることを示
している。

第２図は真ひずみ量と変形応力の指数である真応力の関
係をホブの押し込み速度を変えて測定した結果である。

比較具では真ひずみ値が０．２〜０．３（変形量で２０
〜３０％）でホブ材が破壊していると共に、変形時の真
応力は４０〜５０ｋｇ　／　ｍ　ｍ　２もの高い値を示
している。

これらのことから比較具そのままでは工業的な観点から
、とてもホブ加工に使用できないことが容易に推定され
る。

（作用） 一方同一朝成のアルミニューム青銅を本発明の手法によ
って熱処理したものの（以後調整品という）特性を第１
図及び第２図に示す。

第１図中の調整品は比較具と比べて全ひずみ速度領域に
おいて比較具よりも低い変形応力を示しているが、特に
低速度領域ではその差が大きいことを示している。また
第２図中の調整品は真ひずみが１．０．すなわち１００
％変形させても２割れ等が発生せず、またその変形時の
真応力も１７２０〜１／４に低下している。第３図は調
整品を８００℃でボブを各種速度で押し込んでいったと
きの、真ひずみと真応力の関係を示したものである。当
然押し込み速度が高くなると真応力の値も高くなってい
るが従来の材料では考えられないほとその絶対値は低い
といえる。すなわちこの結果はホブ加工が速い速度でで
きることを示唆している。。

これらの現象は熱処理によって合金組織の結晶粒塊が１
０μ以下に微細化した効果によるものと推定される。

したがって９本発明に使用する素材を用いての手法は精
密な加工品が製造できる。大きな加工品へも適用できる
。装置蒼が低減化できる。短時間にホブ加工がてきる。

ホブ加工品の製造コストを低減できる２等今までのホブ
加工が抱えていた問題点を一挙に解決することができる
とともに９本金型は耐食性９機械的性質が優れているの
で、とのようなプラスチックの成形にも適用することが
できるといえろ。

アルミニューム青銅の対ホビング性向上のための熱処理
は組織の結晶粒径を測定することによって調節する。た
とえば低温では時間を長く、高温では短時間が原則であ
るが、この条件は熱処理品の形状によって５００〜９０
０℃の条件が適用される。また冷却条件も素材の形状に
よって、空冷、水冷、油冷のいずれもが適用できる。

実施例１゜ 直径１０ｍｍ、高さ２５　ｍ　ｍのホブをステンレス合
金、５ＵＳ−３１Ｏ９を用いて製作し、第４図に示す装
置を用いて、各種条件でホブ加工を行い、得られた加工
品の精度、物理、化学的特性を測定した。　使用材料は
銅ニア８％、鉄：５％。

アルミニューム：１０％、ニッケル１５冗、マンガン：
２．０％、よりなり、これを通常の装置を用いて直径３
０ｍｍに押出し、空冷した。この棒材を６５０℃で６時
間、熱処理し、試料としたこの素材を３０ｍｍ長さに切
断し、第４図の加工装置にいれ、８００℃に昇温し、ス
テンレス製のホブを、速度１０ｍｍ／ｍ　ｉ　ｎで押し
込み、１分保持したその後、ホブを引き抜き、冷却後加
工品を取り出した。

九　　　　ロ　　　　　　　　　　　　　　　　ロ加圧
力＋に８　　１５．７　　　　３１４０加圧時間９分　
　　３３ 形状精度　　　　　良好　　］−す部未充填実施例に示
すように本発明に使用するアルミニューム青鋼合金は熱
処理によって著しく加工性が改善されていることを明確
に示している。

実施例２゜ 実施例１の条件においてホビングケース中を窒素ガス置
換し、加工を行った。その結果、加工品の表面にはなん
らのスケールも発生せず、極めて良好な外観を呈する加
工品が得られた。

実施例３゜ 実施例１で得られた加工品の硬度は）（ｒｃ２３であっ
た。このものを４００℃で４時間熱処理したところ、硬
さがＨｒＣ４０に上昇していた。この種金型はプラスチ
ックに無機充填材を混入したり。

ガラス繊維を混入したものの成形用金型に耐久性を示し
た。

また、この加工品を第５図に示すようにプラスチック型
に組込み、各種プラスチックを用いて成形し、その対食
性、耐久性等を調べた。使用材料は、塩化ビニル、ＡＢ
Ｓ、アクリル樹脂、変性ＰＰＯ樹脂、ポリスチレン、ポ
リカーボネート樹脂、ポリプロピレン樹脂９等である。

腐食性の強い塩化ビニール樹脂でも十分な耐久性をしめ
したことは勿論、すべての樹脂に本加工品は適用できる
ことを確認した。さらにＡＢＳ樹脂を用いて３０００サ
イクルの成形を行ってもなんら異常を認めなかったこと
からも耐久性においても優れていることが判明した。

（発明の効果） 本発明によって製造されるプラスチック成形用金型は従
来のホブ成形法と比較して、加工された金型の精度が著
しく高い、ホブ加工が低圧でできるのでＨｌｎが大幅に
軽減できる。大きな形状品、複雑な成形品をも加工する
ことができる。要望によっては金型の耐久性を熱処理に
よって簡単に行うことができる。金型はあらゆるプラス
チック材料に適用できる。金型の製造コストを大幅に低
減できる等工業的な観点からその効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は比較品と調整品を８００℃でボビング加工した
ときの、ひずみ速度（ホブ押し込み速度）と真応力（押
し込み抵抗）の関係を示す、第２図は比較品と調整品を
押し込み速度をｌθ〜１００ｍｍ／ｓｅｅの範囲で変化
させたときの、真ひずみと真応力の関係を測定した結果
をしめす。 第３図は調整品に各種速度でホブを押し込んだときの真
ひずみと真応力の関係をしめす、第４図はホブ加工装置
の原理凹断面構造を示す、（１）は雄型（ホブ）、（２
）加工素材（ホブ材）（３）下側ケース、（４）は上側
ホルダ、（δ）、（６）は加圧柱を示す、第５図はホブ
加工品を組込んだプラスチック用射出成形金型を示す、
（１１）は雌ホブ加工品、（１２）は雄ホブ加工品、　
　（１３）プラスチック成形品、（１４）スプル、　　
（１δ）ガイドピン、（１６）リターンピン、（１７ス
ブルロツクビン、（１Ｂ）エジェクタプレート、（１９
）エジェクタピンを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、成分が銅：７６〜８６％、鉄：１〜６％、アルミニ
   ューム：７〜１２％、ニッケル：１．５〜７．５％、マ
   ンガン：０．２〜２．５％の組成で作られたアルミニュ
   ーム青銅材を５００〜９００℃で適切な時間熱処理した
   後、空冷、油冷、または水冷して結晶粒を１０μ以下に
   して、塑性加工性を改善した銅アルミニューム青銅合金
   。 ２、特許請求範囲１の合金を用いて、ホビング温度が５
   ００〜９００℃、加圧真応力０．２〜２０ｋｇｆ／ｍｍ
   ２、押し込み速度０．０２〜２００ｍｍ／ｍｉｎで行う
   ことを特徴とするプラスチック成形用金型の製造方法。 ３、特許請求範囲２においてホビングを不活性ガス中で
   行うことを特徴とするプラスチック金型の製造方法。 ４、特許請求範囲２及び３において成形された加工品を
   ３００〜５００℃で低温焼鈍硬化、あるいはマルテンサ
   イト変態温度以上で保持し、急冷することによって機械
   的性質を向上させた金型の製造方法。 ５、合金の成分が銅：７６〜８６％、鉄：１〜６％、ア
   ルミニューム：７〜１２％、ニッケル：１．５〜７．５
   ％、マンガン：０．２〜２．５％の組成で作られたアル
   ミニューム青銅材を５００〜９００℃で適切な時間熱処
   理した後、空冷、あるいは油冷、または水冷して、塑性
   加工性を改善した合金を用いて、ホビング温度が５００
   〜９００℃、加圧真応力０．２〜２０ｋｇｆ／ｍｍ２、
   押し込み速度０．０２〜２００ｍｍ／ｍｉｎでホビング
   を大気中、あるいは不活性ガス中で行ったもの、あるい
   は後熱硬化させたものを組込んだプラスチック用金型。