플라스틱 금형은 플라스틱 제품을 가공하는 데 사용되는 도구로, 플라스틱 제품에 완전한 구성과 정밀한 크기를 제공합니다. 플라스틱 금형은 다양한 유형과 구조를 가지며, 주로 플라스틱 종류, 가공 방법 및 플라스틱 제품의 구조에 따라 다릅니다. 플라스틱 금형은 압축 성형, 압출 성형, 사출 성형, 블로우 성형 및 저발포 성형에 널리 사용됩니다.
일반적인 플라스틱 금형은 이동 금형과 고정 금형의 두 부분으로 구성되며, 이동 금형은 사출 성형기의 이동 템플릿에 장착되고, 고정 금형은 사출 성형기의 고정 템플릿에 장착됩니다. 사출 성형 중에 이동 금형과 고정 금형이 닫혀 주입 시스템과 캐비티를 형성하고, 금형이 열리면 이동 금형과 고정 금형이 분리되어 플라스틱 제품을 꺼낼 수 있습니다.
1. 플라스틱 금형의 분류
성형 방법에 따라 플라스틱 가공 금형 유형은 다른 공정 요구 사항에 따라 나눌 수 있으며, 주로 사출 성형 금형, 압출 성형 금형, 블리스터 성형 금형, 고발포 폴리스티렌 성형 금형 등이 포함됩니다.
1.1 플라스틱 사출 (플라스틱) 금형
플라스틱 사출 금형은 열가소성 부품 생산에서 가장 일반적으로 사용되는 성형 금형입니다. 플라스틱 사출 금형에 대응하는 가공 장비는 플라스틱 사출 성형기입니다. 플라스틱은 먼저 사출 기계 하단의 가열 배럴에서 가열 및 용융됩니다. 그런 다음 사출 기계의 스크류 또는 플런저에 의해 사출 기계의 노즐과 금형의 주입 시스템을 통해 금형 캐비티로 들어가고, 플라스틱이 냉각 및 경화되어 형성되며, 완성된 제품이 금형에서 분리됩니다.
플라스틱 사출 금형은 일반적으로 성형 부품, 주입 시스템, 가이드 부품, 배출 메커니즘, 온도 조절 시스템, 배기 시스템, 지지 부품 등으로 구성됩니다. 제조 재료는 주로 플라스틱 금형 강철 모듈을 사용합니다. 일반적으로 사용되는 재료는 주로 탄소 구조강, 탄소 공구강, 합금 공구강, 고속강 등이 있습니다.
사출 성형 가공 방법은 일반적으로 열가소성 제품의 생산에만 적합합니다. 사출 성형 공정으로 생산된 플라스틱 제품은 일상 용품에서 다양한 복잡한 기계, 전기 제품, 운송 부품 등에 이르기까지 매우 넓습니다. 이는 플라스틱 제품 생산에서 가장 널리 사용되는 가공 방법입니다.
1.2 플라스틱 압축 금형
플라스틱 압축 금형은 압축 성형과 압력 사출 성형의 두 가지 구조적 금형을 포함합니다. 이들은 주로 열경화성 플라스틱을 성형하는 데 사용되는 금형으로, 이에 대응하는 장비는 압력 성형기입니다.
압축 성형 방법은 플라스틱의 특성에 따라 금형을 성형 온도(일반적으로 103° - 108°)로 가열한 후, 측정된 압력 플라스틱 분말을 금형 캐비티와 충전실에 넣고 금형을 닫습니다. 플라스틱은 고온, 고압 하에서 부드럽고 점성 있는 흐름 상태가 되며, 일정 시간이 지나면 경화 및 성형되어 원하는 형태의 제품이 됩니다. 압력 사출 성형은 별도의 충전실이 있는 압축 성형과 다르며, 금형이 닫히기 전에 플라스틱이 충전실에서 예열되어 점성 흐름 상태가 되고, 압력 하에서 금형 캐비티로 압착되어 경화 및 성형됩니다.
압력 사출 금형은 주로 캐비티, 충전실, 가이드 메커니즘, 발사 부품, 가열 시스템 등으로 구성됩니다. 압력 사출 금형은 전기 부품의 캡슐화에 널리 사용됩니다. 압축 금형 제조에 사용되는 재료는 기본적으로 사출 금형과 동일합니다.
1.3 플라스틱 압출 금형
플라스틱 압출 금형은 연속적인 형태의 플라스틱 제품을 형성하는 데 사용되는 금형의 한 종류로, 압출기 헤드라고도 하며, 파이프, 막대, 단섬유, 시트, 필름, 전선 및 케이블 커버, 프로파일 등의 가공에 널리 사용됩니다.
플라스틱 압출 금형에 대응하는 생산 장비는 플라스틱 압출기이며, 원리는 고체 플라스틱이 가열 및 압출기 스크류 회전 압력 조건에서 녹아 플라스틱화되고, 금형의 특정 모양의 입구를 통해 금형의 입구와 동일한 모양의 단면을 가진 연속적인 플라스틱 제품으로 만들어지는 것입니다.
플라스틱 압출 금형 제조 재료는 주로 탄소 구조강, 합금 공구강 등이 사용됩니다. 일부 마모 저항 부품이 필요한 압출 금형은 다이아몬드 등 마모 저항 재료로 인레이될 수도 있습니다. 압출 공정은 일반적으로 열가소성 제품의 생산에만 적용되며, 그 구조는 사출 금형 및 압축 금형과 명확한 차이가 있습니다.
1.4 플라스틱 블로우 금형
플라스틱 블로우 금형은 음료 병, 일상 용품 및 기타 포장 용기와 같은 플라스틱 용기 중공 제품을 형성하는 데 사용되는 금형의 한 종류입니다. 블로우 성형의 형태는 공정 원리에 따라 주로 압출 블로우 성형, 사출 블로우 성형, 사출 블로우 성형, 사출 연장 블로우 성형(일반적으로 '사출 풀 블로우'라고 함), 다층 블로우 성형, 시트 블로우 성형 및 기타 블로우 성형이 있습니다. 중공 제품의 블로우 성형에 대응하는 장비는 일반적으로 플라스틱 블로우 성형기라고 하며, 블로우 성형은 열가소성 제품의 생산에만 적용됩니다. 블로우 금형의 구조는 비교적 간단하며, 사용되는 재료는 주로 탄소로 만들어집니다.
1.5 플라스틱 블리스터 금형
플라스틱 흡입 금형은 플라스틱 판, 시트 재료를 원료로 하여 일부 간단한 플라스틱 제품을 성형하는 금형으로, 원리는 진공 블룸 방법 또는 압축 공기 성형 방법을 사용하여 오목 또는 볼록 금형에 고정된 플라스틱 판, 시트를 가열하여 연화 변형시키고 금형 캐비티에 밀착시켜 필요한 성형 제품을 얻는 것입니다. 주로 일부 일상 용품, 식품, 장난감, 포장 제품의 생산에 사용됩니다. 블리스터 금형의 성형 압력은 낮기 때문에 금형 재료는 주로 주조 알루미늄 또는 비금속 재료가 사용되며, 구조는 비교적 간단합니다.
1.6 고발포 폴리스티렌 성형 금형
고발포 폴리스티렌 금형은 발포제와 폴리스티렌으로 구성된 비드 재료를 사용하여 다양한 폼 포장 재료를 원하는 형태로 성형하는 금형입니다. 원리는 증발 가능한 폴리스티렌이 금형 내부에서 증기로 성형될 수 있다는 것입니다. 이 금형은 주로 산업 제품의 포장 제품을 생산하는 데 사용되며, 주조 알루미늄, 스테인리스 스틸, 청동 등으로 제조됩니다.
2. 플라스틱 금형의 작동 원리
플라스틱 금형은 일반적으로 금형 좌석(고정 금형), 금형 코어(이동 금형), 이젝터 핀, 이젝터 로드 및 기타 구성 요소로 구성됩니다. 작동 원리는 플라스틱 재료를 가열하여 녹인 후 금형에 주입하고, 압력, 온도 등의 요인에 의해 성형하는 것입니다.
첫 번째 단계에서는 플라스틱 재료를 일정 온도로 가열하여 용융 상태로 만들어 금형에 주입할 수 있도록 합니다.
두 번째 단계에서는 용융 상태의 플라스틱 재료를 금형에 주입합니다.
세 번째 단계에서는 플라스틱 재료가 고체화되고 성형될 때까지 기다린 후 완성된 제품을 언로드합니다.
3. 플라스틱 금형 제작 과정
플라스틱 금형의 생산은 금형 설계, 금형 가공 및 금형 시험의 세 단계로 나눌 수 있습니다. 그 중 금형 설계는 가장 중요한 단계 중 하나로, 플라스틱 제품의 형상, 크기, 두께, 구조 등을 충분히 고려하여 실제 필요에 맞는 적절한 금형 구조를 설계해야 합니다.
금형 가공 단계에서는 CNC 가공 장비와 다양한 절삭 공구를 사용하여 작업을 완료해야 합니다. 일반적으로 금형 가공의 정밀도가 매우 높아야 최종 생산된 플라스틱 제품의 품질이 좋습니다.
금형 시험 단계는 금형이 제대로 작동하는지 확인하는 단계로, 일반적으로 플라스틱 원료를 사용하여 금형 시험을 통해 금형이 실제 생산 요구를 충족하는지 확인합니다.
4. 플라스틱 금형의 재료 요구 사항
플라스틱 금형과 냉간 펀칭 금형의 작업 조건은 다르며, 일반적으로 150°C - 200°C에서 작업해야 하며, 일정한 압력 외에도 온도의 영향을 견뎌야 합니다. 플라스틱 성형 금형의 사용 조건에 따라, 다양한 가공 방법에 따른 플라스틱 금형 강철의 기본 성능 요구 사항을 아래에 요약합니다.
- 충분한 표면 경도와 내마모성
플라스틱 금형의 경도는 일반적으로 50-60HRC 이하이며, 열처리 후 금형은 충분한 표면 경도를 가져야 금형이 충분한 강성을 가질 수 있습니다. 금형은 작업 중 플라스틱의 충전 및 흐름으로 인해 큰 압축 응력과 마찰을 견뎌야 하므로 금형의 형상 정밀도와 치수 정확도의 안정성을 유지하여 금형의 수명이 충분히 길어야 합니다. 금형의 내마모성은 강철의 화학 성분과 열처리 경도에 따라 달라지므로 금형의 경도를 높이는 것이 내마모성을 향상시키는 데 유리합니다.
- 우수한 절삭 가공성
대부분의 플라스틱 성형 금형은 EMD 가공 외에도 일정량의 절삭 가공 및 클램프 수리가 필요합니다. 절삭 공구의 수명을 연장하고 절삭 성능을 향상시키며 표면 거칠기를 줄이기 위해 플라스틱 금형용 강철의 경도는 적절해야 합니다.
- 좋은 연마 성능
고품질 플라스틱 제품의 경우, 캐비티 표면 거칠기 값이 작아야 합니다. 예를 들어, 사출 금형 캐비티 표면 거칠기 값은 Ra0.1 ~ 0.25 수준 이하이어야 하며, 광학 표면은 Ra<0.01nm를 요구하며, 캐비티는 연마되어 표면 거칠기 값을 줄여야 합니다. 이를 위해 강철 선택 시 재료 불순물이 적고, 조직이 미세하고 균일하며, 섬유 방향성이 없어야 하며, 연마 시 핏팅 또는 오렌지 필 결함이 나타나지 않아야 합니다.
- 좋은 열 안정성
플라스틱 사출 금형 부품은 종종 복잡한 형상을 가지며, 담금질 후 가공이 어려우므로 좋은 열 안정성을 사용해야 합니다. 금형 성형 과정 후 열처리로 인해 선형 팽창 계수가 작고, 열처리 변형이 작으며, 온도 차이에 따른 치수 변화율이 작고, 금속 조직과 금형 치수가 안정적이어서 추가 가공이 필요 없거나 최소화될 수 있으며, 금형의 치수 정확도와 표면 거칠기 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
5. 플라스틱 금형의 사용
플라스틱 금형은 일용품 제조, 산업 제조, 의료 기기, 플라스틱 포장 상자 등 다양한 분야에서 사용됩니다.
- 일용품 제조. 플라스틱 금형은 플라스틱 컵, 플라스틱 그릇, 플라스틱 젓가락 등 일용품 제조에 널리 사용됩니다.
- 산업 제조. 플라스틱 금형은 산업 제조에서도 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 자동차 제조,
