CN101239499A - 注塑成形用金属模 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种注塑成形用金属模，本发明中，在固定模部件和可动模部件之间形成空穴，为了向该空穴供给熔融树脂，设置与上述空穴连接的阀门，和与该阀门连接的流道，固定模部件以及可动模部件由热传导率高，作为轻量的部件的铝合金形成，至少使构成空穴的固定模部件以及可动模部件的复制壁面成为实施了铁类电镀的电镀面，该电镀面以外的壁面为铝合金在无垢的状态下露出的非电镀面。
Description
技术领域
本发明涉及注塑成形用的金属模，特别是涉及由以铝合金为母材的成形模构成的注塑成形用金属模。
背景技术
注塑成形用的金属模一般使用钢铁制的金属模，该钢铁制的金属模虽然具有耐久性，即使反复成形也能够维持复制精度的优点，但是，在金属模的制造方面存在困难性，另外，制作时间长，再有，存在以这些为起因，制造成本升高的问题。而且，在热传导率和重量方面不足也很多。考虑上述方面，作为金属模的材料，钢铁以外的各种材料被实用化。其中，铝制的金属模加工性良好，谋求了模制造时间的缩短以及成本的降低。另外，由于热传导率高等的理由，成形循环被缩短。再有，由于是轻量，在成形机的金属模的拆装、运送以及组装方面，也有利。
因此，作为注塑成形用的金属模的材料，铝，特别是铝合金非常有前途。但是，铝金属模与铁制金属模相比，是由软质的金属构成，耐磨损性也差。虽然用于注塑成形的合成树脂一般是热可塑性树脂，但是，从提高强度等的观点出发，通常，使用将例如由玻璃纤维构成的强化材料混合在树脂中的树脂。姑且不论玻璃纤维的混合率低的情况，例如若象大于等于40％那样，以玻璃纤维高的比率进行混合，则在将熔融树脂经由注入口、流道以及阀门向空穴内供给时，使它们的内壁面产生磨损。因此，存在铝的磨损粉混入所供给的树脂的问题，另外，由于空穴内面的磨损，复制精度早期降低，成形品的面精度降低，作为金属模，使用寿命短。因此，尽管铝金属模具有上述的各种优点，但是，进行100个左右的制品成形的情况姑且不论，总之不能作为用于批量生产成形品的金属模使用。
由于上述原因，进行了各种用于谋求铝金属模长寿化的试验，作为其中的一个方向，通过作为铝材料，使用硬质的材料，例如由超超硬铝(A7075)构成的铝合金，来使用难以磨损的铝材料构成金属模。但是，即使使用超超硬铝，若与钢铁制的金属模相比，在耐久性方面还是不足，存在因被成形的树脂材料的性质，造成作为金属模不能得到必要的硬度的情况。
另一方面，通过对铝金属模的包括空穴在内的面进行硬质化处理，延长其寿命的方法已被公知。例如，特开平7-3470号公报的提案是，用铝合金材料制造由形成空穴的固定模和可动模构成的金属模，在对这些模材料的表面上，直接或者在进行耐酸铝处理的基础上，对该金属模表面照射以氩为主的离子束，构成硬化层，将钛或铝作为目标材料，在氮环境下进行溅射，据此，形成氮化物膜，再有，在此基础上，进行无电解镀镍。
即使对铝金属模的表面进行硬质化处理，但是若想要将硬度提高到必要程度，则需要进行上述那样多重的硬质化处理，存在处理极其复杂并且麻烦的问题，会损坏加工性良好，模制造时间缩短以及成本降低这样的特性。而且，在最终阶段进行的无电解镀镍是遍及金属模的表面整体进行。象这样，若相对于固定模部件和可动模部件这两者，在其接合面整体由作为具有比铝低的热传导率的部件的镍进行电镀，则固定模部件和可动模部件之间成为热隔断的状态。其结果为，加热以及冷却的效率降低，另外，在固定模部件和可动模部件之间产生温度差，存在着在空穴内产生温度差的可能性，这成为成形精度降低的原因，另外，产生脱模不良等的问题。
发明内容
本发明就是借鉴上述问题而产生，其目的是提供一种注塑成形用金属模，该注塑成形用金属模通过使用加工性优异的铝金属模，限定在必要的位置进行硬质化，能够顺畅且有效地进行成形。
另外，本发明的其它目的是提供一种在耐久性、复制精度等方面与钢铁制的金属模同样的金属模，提供比钢铁制的金属模重量轻，热传导率高的注塑成形用金属模。
为了实现上述的目的，本发明是一种注塑成形用金属模，该注塑成形用金属模在固定模部件和可动模部件之间形成空穴，为了向该空穴供给熔融树脂，设置与上述空穴连接的阀门，和与该阀门连接的流道，其特征在于，其构成为，上述固定模部件以及可动模部件由铝合金形成，至少使构成上述空穴的固定模部件以及可动模部件的复制壁面成为实施了铁类电镀的电镀面，上述电镀面以外为上述铝合金在无垢的状态下露出的非电镀面。
在注塑成形用的金属模中，通过使固定模部件和可动模部件抵接，在其间形成空穴。因此，虽然空穴内面被分为固定侧和可动侧，但是，限定在构成空穴内面的各个复制壁面，进行铁类电镀。然后，在空穴的复制壁面以外的部位成为没有进行电镀的非电镀面，作为模材料的铝合金成为显现在表面的无垢的面。再有，电镀希望从复制壁面朝向固定模部件和可动模部件抵接的部位的转换部稍许挤出的方式形成。象这样，为了对固定模部件以及可动模部件进行局部电镀，而在这些固定模部件以及可动模部件上形成成为空穴的部位后，以覆盖成为非电镀面的部位的状态，进行铁类电镀，据此，能够容易实现。在这里，铁类电镀是铁以及例如包括Fe-Cr类的合金等的铁合金。
作为最低限，对空穴进行铁类电镀，由于针对成为朝向该空穴的熔融树脂供给路的流道以及阀门，需要提高硬度，使耐磨损性良好，所以，希望对这些部位也进行铁类电镀。在这里，从耐磨损性的观点出发，若进行作为进行了铁类电镀后的后处理的浸硫氮化处理，则能够进一步提高表面的硬度。另外，通过对表面进行研磨，可以谋求平滑化，提高树脂的流通性。再有，在为在流道的基础上还具有注入口的构成的情况下，对该注入口的内面也进行铁类电镀。另外，也有注入口由不同于固定模部件的部件形成，并安装于该固定模部件的构成，在该情况下，只要使注入口衬套为钢铁制的部件，安装在固定模部件上即可。
在这里，虽然存在着在固定模部件和可动模部件之间形成的空穴直接形成在固定模部件以及可动模部件的情况，但是也有任意一个或两个模部件由模板和芯构成的情况。在将芯安装在模板上的情况下，因为芯的壁面的一部分成为空穴，所以，仅对构成该空穴的壁面进行铁类的电镀，其以外的壁面成为非电镀面，使铝合金在无垢的状态下露出。另外，因为树脂的加热以及冷却构件被设置在模板上，因此，模板为铝合金制。另外，在为具有模板的构成的情况下，也可以是下述构成，即，设置着由阀门以及流道构成，并向空穴供给熔融树脂的树脂供给路的流路构成部由不同于模板的部件形成，将该流路构成部与芯一起安装在模板上。在该情况下，构成树脂供给路的壁面为电镀面，使其以外的壁面为非电镀面。
为了在树脂的成形结束后，取出成形品，设置推出销或推出套。这样的推出部件插通于在可动模部件上形成的插通孔，沿该插通孔滑动。因此，希望将该插通孔的内面也同样地进行铁类电镀。另外，虽然还与推出部件一起设置回复部件，该回复部件的插通孔也安装在可动模部件上，但是，通过对该插通孔也同样进行铁类电镀，使滑动性良好。再有，可动模部件相对于固定模部件接近、远离，此时，需要进行可动模部件相对于固定模部件的对位。因此，在可动模部件上设置对可动模部件的运动进行引导的导销，在固定模部件上形成导销插通的导孔。因此，可以根据需要，对该导孔也进行硬质铁类电镀。
象这样，通过固定模部件以及可动模部件均用重量轻、热传导率高而且加工性良好的铝合金形成，谋求了模制造时间的缩短以及成本的降低。这样，能够迅速、有效并且遍及空穴整体均匀地进行成形时的固定模部件以及可动模部件的加热·冷却。因此，成形循环时间被缩短，能够使成形品的制造进一步效率化。再有，因为空穴内面进行了基于铁或铁合金的铁类电镀，被硬质化，所以，作为成形用的树脂，即使使用大量混合有玻璃纤维等的树脂，也能与铁制的成形模同样，抑制空穴内面的磨损，能够长期高精度地维持复制面形状。
在参照附图进行说明的本发明的实施方式中，进一步明确上述以及上述以外的目的、构成以及作用效果。另外，本发明当然不限定于该实施方式进行解释。
附图说明
因此，在附图中，
图1是表示本发明的一个实施方式的注塑成型用金属模的纵剖视图，
图2是图1的注塑成型用金属模的固定模部件的俯视图，
图3是图1的注塑成型用金属模的可动模部件的俯视图，
图4是芯的外观图，
图5是流路构成部的外观图，
图6是表示对芯以及流路构成部进行电镀时进行的覆盖的边界部分的放大剖视图，
图7是表示在将芯以及流路构成部安装在该吊架上的状态，用于对芯以及流路构成部进行电镀而使用的吊架的正视图。
具体实施方式
下面，根据附图，对本发明的实施方式进行说明。图1是表示注塑成型用金属模的纵剖视图。从该图中可以看出，成形用金属模1具有图2所示的固定模部件2和图3所示的可动模部件3，通过使这些固定模部件2和可动模部件3抵接，在其间形成空穴4。在这里，固定模部件2以及可动模部件3均是由将芯2b、3b安装在模板2a、3a上的部件构成，空穴4形成在芯2b、3b之间。另外，固定模部件2以及可动模部件3虽然是由分别不同于芯和模板的部件构成，但也可以通过一体的部件构成它们。
固定模部件2被固定在固定侧安装板5上，可动模部件3借助托板6以及垫块7连结在可动侧安装板8上。在固定侧安装板5上安装着定位环9，在该定位环9上，连接着注塑缸(未图示出)。在固定侧安装板5的定位环9的内侧，安装着注入口衬套10。注入口衬套10贯穿固定侧安装板5，延长至固定模部件2内，在其内部，形成成为熔融树脂的供给流路的注入口11。在注入口11连通着流道12，该流道12和空穴4借助阀门13连通。在这里，用于在成形后将残存在注入口11内的树脂除去的注入口锁销14面向注入口11和流道12的连接部。
借助托板6以及垫块7连结在可动侧安装板8上的可动模部件3可在相对于固定模部件2接近·远离的方向移动。为了在可动模部件3动作时，对该可动模部件3相对于固定模部件2进行对位，设置在可动模部件3上的导销15可滑动地连结于在固定模部件2上设置的导套16上。再有，当在空穴4内结束成形后，以使位于该空穴4的下部的推出销17上升，推起在空穴4内成形的成形品的方式进行脱模。在这里，推出销17被安装在升降板18上，插通以从模板3a贯穿芯3b面临空穴4的方式形成的插通孔19。然后，使升降板18在接近可动侧安装板8的方向仅移动规定行程，据此，空穴4内的成形品被推起。为了在升降板18为了推起成形品而上升后，使之下降到与可动侧安装板8抵接的位置，而设置发挥回复用弹簧作用的回程销20，该回程销20能够在设置于可动模部件3的模板3a上的插通孔21滑动。
因为注塑成型用金属模象上述那样地被构成，所以，成形用金属模1还具有用于对空穴4内的树脂加热或冷却的加热构件以及冷却构件。在这里，一般情况下，加热构件使用杆式或带式的加热器，冷却构件由水冷或空冷的冷却装置构成，一般被内置在模板2a、3a内。另外，因为这些加热构件以及冷却构件早已是公知内容，因此，省略它们的图示以及说明。
通过将构成成形用金属模1的可动侧安装板8向接近固定侧安装板5的方向驱动，使固定模部件2和可动模部件3抵接，使规定的压力发挥作用，据此，进行合模。在该状态下，将注塑用缸连接到定位环9，从注入口11通过流道12以及阀门13向空穴4内供给熔融树脂。为了在充分遍布在该空穴4内之前，将树脂保持在高温状态，通过加热构件，将固定模部件2以及可动模部件3保持在加热状态。
若树脂遍布在整个空穴4内，则停止加热构件的加热，开始冷却构件的冷却。若空穴4降低到规定的温度，则树脂被固化·成形。于是，使可动模部件3下降，离开固定模部件2，据此，进行脱模。接着，通过使推出销17上升，取出成形品。再有，通过回程销20的作用，使推出销17下降。将它作为一个循环，通过反复进行该操作，依次进行树脂的成形。
因为在对这样地进行的树脂进行注塑成型时，空穴4内被反复加热·冷却，所以，为了缩短加热以及冷却的循环时间，作为成形用金属模1的材料，需要使用热传导率高的材料。另外，为了在轻负载的情况下顺畅地进行合模以及开模，必须使成形用金属模1，特别是可动模部件3、托板6、垫块7等轻型化。并且，由于高的成形压作用于空穴4、成为熔融树脂的流路的流道12、阀门13等，所以，还要求构成成形用金属模1的各部的机械强度。由于这些方面，即，要求热传导率高、轻量化，所以，构成成形用金属模1的各部中的、特别是构成树脂的通路的固定模部件2以及可动模部件3为铝合金制。另外，从轻型化的观点出发，托板6以及垫块7也是由铝合金构成。但是，为了保持强度，希望固定侧安装板5以及可动侧安装板8是钢铁制。
为了具有相对于作用在固定模部件2以及可动模部件3上的成形压的强度，作为铝合金，恰当地使用例如Al-Mg类、Al-Zn-Mg类等，另外，也可以使用Al-Cu-Mg类，即硬铝。
上述的铝合金是软质的金属，与铁相比是低硬度的金属。但是，由于硬度低，其加工容易，存在金属模的制造时间短，而且制造成本也降低的优点。然而，若无垢的铝合金露出于成为复制面的固定模部件2以及可动模部件3的表面、由构成熔融树脂的流路的流道12以及阀门13的表面构成的壁面，则在供给熔融树脂时，特别是，在供给混入有玻璃纤维等的树脂时，存在壁面早期磨损等耐久性的不足。
因此，对成为熔融树脂流动的路径的树脂接触的壁面，即，对流道12、阀门13以及空穴4的内壁面进行铁类电镀，使之硬化。另外，虽然注入口11也成为熔融树脂的流路，但是，该注入口11形成在注入口衬套10，该注入口衬套10的材料为钢材。但是，也可以由铝合金构成注入口衬套10，在其内面进行铁类电镀。
在固定模部件2以及可动模部件3中，铁类电镀限定在构成上述的树脂流路的壁面，其以外的部位是铝合金为无垢的状态。总之，仅使构成空穴4、阀门13以及流道12的内壁面为电镀面，其以外的面，模板2a，3a，或者芯2b、3b，为不进行电镀的非电镀面。据此，在合模时，固定模部件2和可动模部件3的接触面为彼此无垢的铝合金材料。因此，相互间发挥高的热传递，使空穴4的内部温度迅速升降，并且，树脂遍及流入的部位的整体都均匀。其结果为，能够得到具有极高的复制精度的高品质的成形品。另外，因为铝合金的表面大部分露出于外部，所以，冷却时的散热性良好，能够谋求缩短冷却时间。
在这里，相对于铝的热传导率为240W·m-1·K-1，一般作为钢铁制的金属模使用的碳素钢的热传导率为48.5W·m-1·K-1。即，由于铝制的金属模的热传导率与钢铁制的金属模相比，热传导率高5-6倍左右，使用铝金属模能够迅速进行加热·冷却，并且消耗能量也少。另外，因为相对于铝的比重为2.70，钢铁是7.85左右，所以，成形用金属模1的整体被轻型化，其组装容易，并且，能够以轻的负载顺畅地进行合模以及开模。
固定模部件2以及可动模部件3被局部地进行了铁类电镀。进行铁类电镀的是芯2b、3b中的形成空穴4的部位，另外，是构成流道12以及阀门13的流路部分。因此，不仅仅是构成空穴4的芯2b、3b，就由流道12以及阀门13构成的流路的部位而言，有别于模板2a、3a，作为流路构成部2c、3c被形成。即，固定模部件2以及可动模部件3分别由模板2a、3a、芯2b、3b以及流路构成部2c、3c这三个部件构成。
模板2a、3a其外面整体为非电镀面，因此，没有进行铁类电镀。芯2b、3b其构成空穴4的壁面和构成阀门13的壁面为电镀面，这些以外的表面为没有进行电镀的非电镀面。另外，流路构成部2c、3c仅仅是形成有流道12以及阀门13的部位为电镀面，这些以外的表面为非电镀面。
在芯2b、3b以及流路构成部2c、3c中，虽然可以象上述那样覆盖非电镀面的整体，但是，如图4以及图5所示，在芯2b、3b以及流路构成部2c、3c中，仅对带点的部位进行覆盖，对侧面和里面没有特别地进行覆盖。这样，进行覆盖的位置是极小的面积，能够轻易地进行覆盖及其剥离作业。于是，因为进行了覆盖的部位和没有进行覆盖的部位的分界部分在成形时与树脂接触，所以，更正确的是如图6所示，覆盖部件M不设置在构成分界部分的角部C，而是成为露出状态，电镀在该角部C稍许挤出。
这些芯2b、3b和流路构成部2c、3c安装在图7所示的连结着吊下用金属线30a的吊架30上，进行电解电镀，据此，进行局部电镀。在吊架30上，形成安装芯2b、3b以及流路构成部2c、3c的凹部31。这些芯2b、3b以及流路构成部2c、3c因为被局部电镀的部位都朝向相同的面，所以，在吊架30中，使该面为表侧，使芯2b、3b以及流路构成部2c、3c与之嵌合，使该吊架30的表面和芯2b、3b以及流路构成部2c、3c的表面为同一平面。据此，可以通过最小限度的覆盖，仅对必要的部位进行局部铁类电镀。然后，为了进一步提高电镀面的硬度，希望在进行了覆盖的状态下，进行浸硫氮化处理。
在这里，构成成为复制面的空穴4的壁面决定成形品的形状，另外，流道12以及阀门13左右树脂流动的顺畅性。虽然上述的电镀面的电镀厚度为几μm-十几μm左右，但是为了表面的平滑化，希望在进行了电镀后，通过对表面进行研磨来成为匀质的表面形状。另外，在可动模部件3上，在其模板3a以及芯3b上形成推起销17的插通孔19，另外，在模板3a上设置回程销20的插通孔21，为了使它们的滑动性良好，对插通孔19以及21内面也进行用于硬质化的电镀。据此，具有与铁制金属模大致相同的特性，同时，谋求热传导率的提高以及金属模的轻型化。
Claims (12)
1.一种注塑成形用金属模，该注塑成形用金属模在固定模部件和可动模部件之间形成空穴，为了向该空穴供给熔融树脂，设置与上述空穴连接的阀门，和与该阀门连接的流道，
其特征在于，其构成为，
上述固定模部件以及可动模部件由铝合金形成，
至少使构成上述空穴的固定模部件以及可动模部件的复制壁面成为实施了铁类电镀的电镀面，
上述电镀面以外的壁面为上述铝合金在无垢的状态下露出的非电镀面。
2.如权利要求1所述的注塑成形用金属模，其特征在于，其构成为，对成为向上述空穴供给熔融树脂的树脂供给路的上述阀门以及流道的内面也进行铁类电镀。
3.如权利要求1所述的注塑成形用金属模，其特征在于，其构成为，上述固定模部件以及可动模部件中的至少一个是由模板和芯构成，使这些模板以及芯的、形成上述空穴的壁面为电镀面，使它们以外的壁面为非电镀面。
4.如权利要求3所述的注塑成形用金属模，其特征在于，通过独立于上述模板的部件形成流路构成部，所述流路构成部设置形成有上述阀门以及流道，并且向上述空穴供给熔融树脂的树脂供给路，使构成该树脂供给路的壁面为电镀面，使其以外的壁面为非电镀面，将上述流路构成部与上述芯一起安装在该模板上。
5.如权利要求4所述的注塑成形用金属模，其特征在于，上述电镀面包括成为从该电镀面向非电镀面的转换部的角部分。
6.如权利要求1所述的注塑成形用金属模，其特征在于，其构成为，为了使位于上述芯内的成形品脱模，在使成形品的推起部件插通的插通孔以及插通该推起部件的回复部件的插通孔的内面进行铁类电镀。
7.如权利要求1所述的注塑成形用金属模，其特征在于，还对上述电镀面进行浸硫氮化处理，据此，进行硬质化处理。
8.如权利要求1所述的注塑成形用金属模，其特征在于，其构成为，通过对上述电镀面进行表面研磨来成为平滑面。
9.如权利要求1所述的注塑成形用金属模，其特征在于，在上述固定模部件上安装设置有注入口的注入口衬套，该注入口衬套由钢材形成。
10.如权利要求1所述的注塑成形用金属模，其特征在于，其构成为，在上述可动模部件上设置销插通孔，所述销插通孔插通着将在上述空穴内成形的成形品推起的推起销，对该销插通孔的内面也进行用于硬质化的电镀。
11.如权利要求1所述的注塑成形用金属模，其特征在于，上述铝合金是Al-Mg类、Al-Zn-Mg类、Al-Cu-Mg类中的任意一种。
12.如权利要求1所述的注塑成形用金属模，其特征在于，上述铁类电镀是包括铁或Fe-Cr类的铁合金。
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