KR800001300B1

KR800001300B1 - Alloy for plastic injection mould

Info

Publication number: KR800001300B1
Application number: KR790002110A
Authority: KR
Inventors: 이한중
Original assignee: 이한중
Priority date: 1979-06-27
Filing date: 1979-06-27
Publication date: 1980-10-27

Abstract

The copper base alloy has the hardness of HRB 90-99 and the good workability. The mixt. of 50.25-51.25 % Cu, 23.25 - 24.2 % Zn, 0.10 0.15 % Sn, 0.065 - 0.068 % Fe and 25 - 26 % Al is alloyed at 1100≰C for 14 - 16 min. before Aluminum is burned. After that the mixt. of 53.6 - 54 % Cu, 24.8 - 25.8% Zn, 1.5 - 2 % Sn, 0.005 - 0.068 % Fe and 20 - 21 % of the alloy above is alloyed at 1100≰C. And then, the plastic injection mold alloy is after all 63 - 64.8 wt % Cu, 30 - 31 % Zn, 5 - 6 % Al, 0.10 - 0.15 % Sn and 0.005 - 0.068 % Fe containing little impurities.

Description

Alloy for Plastic Injection Mold

본 발명은 플라스틱 사출금형을 철인으로 찍어서 성형하기에 적당한 플라스틱 사출금형용 합금에 관한 것이다.The present invention relates to an alloy for plastic injection mold suitable for molding by molding a plastic injection mold with iron phosphorus.

플라스틱 사출금형을 제작함에 있어서는 각종 기계적인 조각을 하거나 수공작에 의하여 각인 성형하기 때문에 금형가공에 적당한 경도 HRB 81-89외 일반연강이나 경도 S 55c의 HRB 82-90의 탄소강을 사용하고 있음은 주지의 사실이다. 그러나 1개의 금형판에다 정밀하고 섬세한 조각을 형성하여 여러개로 적절히 배열고정하여서 단번에 여러개의 플라스틱 제품을 사출할 수 있는 금형을 제작함에 있어서는 여러개의 각인 금형을 동일하게 조각하기에는 용이하지 않으며 가공시간도 많이 소요되므로 바람직하기는 금형물에다 각인한 철인으로 찍어서 동일한 여러개의 금형을 별개로 성형하여1개의 금형판에 적절히 배열고정하여 금형을 제작함이 요망되는 것이다.In the production of plastic injection molds, various mechanical engravings or stamping are performed by manual work. Therefore, it is well known that normal mild steel or HRB 82-90 with hardness S 55c, other than hardness HRB 81-89, is suitable for mold processing. Is true. However, in forming a mold capable of injecting multiple plastic products at once by forming precise and delicate pieces on one mold plate and properly arranging them in several pieces, it is not easy to engrave several stamping molds equally and process time is much. Therefore, it is desirable to produce a mold by imposing a plurality of molds separately by imprinting with a stamped iron stamp on the mold, and arranging and fixing them properly on one mold plate.

그러나 금형을 제작함에 있어서는 상기한 바와같은 연강을 주재로하여 철인으로 찍어 각입성형할 경우에는 단조 작업과정에서 연강의 산화성으로 인하여 조각면이 고르게 성형되지 못할뿐만 아니라 마모성이 커서 플라스틱 제품의 사출금형으로서는 접합하지 못하고 또 탄소강을 주재로하여 철인으로 찍어 각입하는 경우에는 일정의 열을 가열하면서 각인을 위한 단조작업을 하여도 연성이 아주 적어 원하는 금형의 섬세한 조각은 도저히 성형할 수가 없고 또 기계적 가공성이 좋은 활동을 주재로하여 철인으로 각입을 하면 각입성형성은 좋으나 경도가 낮은 관계로 마모성이 커서 플라스틱 사출 금형으로서는 사용할 수 없었다. 이러한 문제점을 감안하여 볼때 플라스틱 사출금정을 철인으로 찍어 섬세하고도 정밀한 여러개의 금형을 개별적으로 성형함에 있어서는 기계적 가공성이 우수하며 각입성이 좋고 정도가 높은 합금이 요구됨을 알 수 있고 그 합금은 알루미늄 황동이 적합하다는 것도 알 수 있다.However, in manufacturing the mold, when the die is stamped with iron as the main material, the engraving surface is not uniformly formed due to the oxidizing property of the mild steel in the forging process, and the wearability is large. When joining and stamping with iron stamped with carbon steel as the main material, even if forging work is performed while heating a certain heat, the ductility is very small, so delicate pieces of the desired mold cannot be formed and mechanical workability When the steel plate was made with good activity as the main part, it was good to be formed, but due to its low hardness, it was hard to be used as a plastic injection mold due to its low wear. In view of these problems, it can be seen that in order to individually mold a plurality of fine and precise molds by stamping plastic injection gold with iron, an excellent mechanical workability and a high degree of granularity are required. It can also be seen that this is suitable.

그러나 일반적으로 알려진 알루미늄황동 합금물은 상기한 바와 같이 경도가 낮아 플라스틱 사출용 금형으로는 적합하지 못하므로 이에 본 발명인은 통상의 합금 방법으로 다각적인 실험을 실시한 결과로서 Cu 63-64.8%, Zn 30-31%, Al 5-6%, Sn 0.10-0.15%, Fe 0.005-0.068%의 중량비에 약간의 불순물 Ni, Si, Bi, Pb, Mn, Sb, Ag을 포함하고 있으며 경도 HRB 90-99를 가지는 합금을 주재로 하고 여기에 특수강철의 경도 HRC 47-53의 철인으로 찍어 각입하는 단조작업에 의한 금형을 성형했을 때 각 입면이 가장 섬세하고 고르게 성형되며 절삭성 및 가공성이 좋아 후 가공처리가 용이한 만족스러운 플라스틱 사출용 금형을 제조할 수가 있었다.However, generally known aluminum brass alloy is low in hardness as described above is not suitable as a plastic injection mold, so the inventors have conducted a multi-faceted experiment with a conventional alloy method as Cu 63-64.8%, Zn 30 -31%, Al 5-6%, Sn 0.10-0.15%, Fe 0.005-0.068% in weight ratio contains some impurities Ni, Si, Bi, Pb, Mn, Sb, Ag and hardness HRB 90-99 The main part is made of alloy and the mold is formed by forging by stamping with special hardness of HRC 47-53 of special steel, and each surface is formed with the most delicate and even shape. It was possible to produce a satisfactory plastic injection mold easily.

이와같은 사실은 합금의 경도를 측정하면서 시험해본 하기표 1에서도 알수 있다.This fact can be seen in Table 1 below, which was tested while measuring the hardness of the alloy.

[표 1]TABLE 1

그러나 Cu 63-64.8%, Zn 30-31% 및 Sn 0.10-0.15% Fe 0.005-0.068%에 Al 5-6%의 중량비율로 합금하기란 본 발명의 실시예에 의하지 않고는 통상의 방법으로는 실시할 수 없는 바로써 알루미늄의 융점이 600℃임에 대하여 구리의 융점은 1080℃ 이므로 상기의 합금비율을 단번에 용해하게 되면 알루미늄의 소실로 생기는 산화물에 의하며 합금물이 취성을 나타내어 본 발명에서 기대하는 금형의 주재물로 사용할 수 없게 된다.However, alloying with Cu 63-64.8%, Zn 30-31% and Sn 0.10-0.15% Fe 0.005-0.068% by weight ratio of Al 5-6% is not a conventional method except by the embodiment of the present invention. Since the melting point of aluminum is 600 ° C, the melting point of copper is 1080 ° C. Therefore, when the above alloy ratio is melted at once, the alloy is brittle and the alloy is brittle, which is expected in the present invention. It can't be used as a mold casting.

따라서 본 발명에서는 일단 Cu 50.25-51.25%, Zn 23.25-24.2%, Sn 0.10-0.15%, Fe 0.005-0.068%, Al 25-26%을 혼합하여 온도 1100℃에서 14-16분간 용탕하여 알루미늄이 연소하기 직전에 합금을 끝내고, 상기에서 얻은 합금물 20-21%에 다시 Cu 53.6-54%, Zn 24.8-25.8%, Sn 1.5-2%, Fe 0.005-0.068%를 재차 혼합하여 은도 1100℃에서 용해하여 본 발명의 합금을 얻는다. 이렇게하여 얻어진 합금은 HRB 90-99의 높은 경도를 가지며 인장강도 및 절삭성이 좋은 합금물이 되고 이 합금물을 주재로한 플라스틱 사출금형은 플라스틱 제품을 35-45만개를 사출성형할 수 있어 금형의 수명을 연장할 수가 있었다.Therefore, in the present invention, Cu 50.25-51.25%, Zn 23.25-24.2%, Sn 0.10-0.15%, Fe 0.005-0.068%, Al 25-26% are mixed and melted for 14-16 minutes at a temperature of 1100 ° C. to burn aluminum. The alloy was finished just before the reaction, and again, 20-21% of the alloy obtained above was mixed with Cu 53.6-54%, Zn 24.8-25.8%, Sn 1.5-2%, and Fe 0.005-0.068% again to dissolve the silver at 1100 ° C. To obtain the alloy of the present invention. The alloy thus obtained has a high hardness of HRB 90-99 and is an alloy with good tensile strength and machinability, and the plastic injection mold based on this alloy can injection mold 35-450,000 plastic products. Life could be extended.

상기에서 먼저 Cu 50.25-51.25%, Zn 23.25-24.2%, Sn 0.10-0.15%, Fe 0.005-0.068%, Al 25-26%를 온도 1100℃로 용해하고 서서히 냉각 응고하여 얻은 합금물 20-21%에 대하여 재차 Cu 53.6-54%, Zn 24.8-25.8%, Sn 1.5-2%, Fe 0.005-0.068% 넣어 다시 온도 1100℃로 용해한 후 냉각 응고시켜서 합금물을 얻도록 하는 것은 합금시에 각 금속의 혼합량과 가열온도 및 용해시간에 따라서 합금물의 경도 및 성질변화에 큰 차이가 있었으므로 본 발명은 구리와 다른 금속의 용융점에 많은 차이가 있어 열에 의하여 경도 및 성질변화가 생기므로 구리와 다른 금속의 혼합량을 적은 비율로 하고 용해와 희석시간을 14-16분으로 짧게 하므로써 용융점이 낮은 금속은 탄화가 발생되지 않고 원하는 경도와 연성을 갖는 합금물을 얻을 수가 있다.The above alloys obtained by dissolving Cu 50.25-51.25%, Zn 23.25-24.2%, Sn 0.10-0.15%, Fe 0.005-0.068%, Al 25-26% at a temperature of 1100 ° C. and slowly cooling and solidifying 20-21% Re-dissolved Cu 53.6-54%, Zn 24.8-25.8%, Sn 1.5-2%, Fe 0.005-0.068%, dissolved again at a temperature of 1100 ° C and cooled to solidify to obtain an alloy. Since there was a big difference in the hardness and the property change of the alloy according to the mixing amount, the heating temperature and the dissolution time, the present invention has a large difference in the melting point of copper and other metals, so that the hardness and property changes by heat, so the mixing amount of copper and other metals By lowering the ratio and shortening the dissolution and dilution time to 14-16 minutes, a metal having a low melting point does not generate carbonization and an alloy having a desired hardness and ductility can be obtained.

그러나 상기 금속 혼합량에 대해서 단번에 1100℃의 온도로 용해할 경우에는 알루미늄의 융점이 맞지 않아 융점이 높은 구리의 용해시간과 희석시간이 장시간(30-40분) 소요되므로 알루미늄은 타화(타서 없어짐)되어 용탕시에 가스가 발생되고 융점이 낮은 다른 금속보다 알루미늄은 폭발현상이 일어나게되어 위험할뿐 아니라 알루미늄의 탄화 잔재물이 혼합되어 합금의 취성으로 경도가 떨어지고 연성이 없어 금형판에 찍어 각입성형하는 여러벌의 금형을 조립하기 위한 금형의 외부를 절삭가공할 수 없는 합금물이 된다.However, when melting at a temperature of 1100 ℃ for the metal mixture at a time, the melting point of aluminum does not match, so the melting time and dilution time of the high melting point copper takes a long time (30-40 minutes), so aluminum is burnt (burned out). Gas is generated during melting, and aluminum is more dangerous than other metals with low melting point, and the carbonization residues of aluminum are mixed, so that the hardness of the alloy is poor and the hardness is low. It becomes an alloy material which cannot cut the outside of the metal mold for assembling the metal mold | die.

따라서 본 발명은 상기와 같이 Cu 50.25-51.25%, Zn 23.25-24.2% Sn 0.10-0.15%, Fe 0.005-0.068%, Al 25-26%를 먼저 온도 1100℃로 용해하여 얻은 합금물 20-21%에 재차 Cu 53.6-54%, Zn 24.8-25.8%, Sn 1.5-2%, Fe 0.005-0.068%를 넣어서 온도 1100℃로 14-16분 동안 단시간 용해함으로써 알루미늄이 탄화되는 폐단이 없을 뿐더러 용탕중에 가스발생 및 폭발의 위험성이 없고 원하는 경도와 연성을 지닌 합금물을 얻도록 하였다.Therefore, in the present invention, the alloy obtained by dissolving Cu 50.25-51.25%, Zn 23.25-24.2% Sn 0.10-0.15%, Fe 0.005-0.068%, and Al 25-26% at a temperature of 1100 ° C as described above is 20-21%. Cu 53.6-54%, Zn 24.8-25.8%, Sn 1.5-2%, and Fe 0.005-0.068% were dissolved again for 14-16 minutes at a temperature of 1100 ° C. There is no risk of generation or explosion and alloys with the desired hardness and ductility are obtained.

이와같은 방법으로 조성되는 함금물을 경도가 종래의 플라스틱 금형에서 사용하는 일반연강의 경도 HRB 81-89 또는 경도가 낮은 황동에 비하여 본 발명은 HRB 90-99의 높은 경도를 가지는 합금물 얻을수가 있었다.Compared to the hardness HRB 81-89 of the mild mild steel used in the conventional plastic mold or brass having low hardness, the alloy formed by the above method was able to obtain an alloy having a high hardness of HRB 90-99. .

이와같은 사실은 하기 표 2에 나타낸 바와같이 재차 합금한 합금물(시료번호 A)에는 알루미늄이 5.88% 함유되어 있음에 비하여 처음의 합금물(시료번호 B)에는 알루미늄이 0.54%로 5.34%의 손실이 있음을 알수 있다.As shown in Table 2 below, the alloyed alloy (Sample A) contained 5.88% aluminum, whereas the first alloy (Sample B) contained 0.54% aluminum and 5.34% loss. You can see this.

[표 2]TABLE 2

표 2에서 시료번호 A는 Cu 50.25-51.25%, 2n23.25-24.2%, Sn 0.10-0.15%, Fe 0.005-0.068%, Al 25-26%를 먼저 100℃로 합금한 합금물 20-21%에 대하여 재차 Cu 53.6-54% Zn 24.8-25.8%, Sn 1.5-2%, Fe 0.005-0.068%를 넣어서 합금한 합금물의 분석 결과이며 시료번호 B는 Cu 63.-64.8%, Zn 30-31%, Sn 0.10-0.15%, Al 5-6%를 단번에 합금한 합금물의 분석 결과이다.In Table 2, Sample No.A is an alloy obtained by alloying Cu 50.25-51.25%, 2n23.25-24.2%, Sn 0.10-0.15%, Fe 0.005-0.068%, and Al 25-26% at 100 ° C. Analytical results of alloying with Cu 53.6-54% Zn 24.8-25.8%, Sn 1.5-2%, and Fe 0.005-0.068% were added again. Sample No. B is 63.-64.8% Cu and 30-31% Zn. Analysis results of alloys obtained by alloying Sn, 0.10-0.15%, and Al 5-6% at once.

본 발명은 상기에서 얻은 합금물을 사용하며 공지의 압형기에 의하여 금형을 성형할시에는 상부는 약간 넓고 하부는 좁은 금형기에 금형물의 온도 600-800℃로 가열하여 주입하고 경도 HRC 47-53의 철인을 부착한 압형기로서 150-250톤의 가압력으로 압압하여 금형을 성형한다. 압압 성형한 후에는 금형물과 철인을 분리할때에는 금형물에다 500-550℃의 온도를 가열함으로써 금형물의 열팽창 작용으로 철인과 분리가 용이하다.The present invention uses the alloy obtained above and when molding the mold by a known press machine, the upper part is slightly wider and the lower part is injected into a narrow mold by heating to a mold temperature of 600-800 ℃ and iron of hardness HRC 47-53 The die is molded by pressing with a pressing force of 150-250 tons. After press forming, when separating the mold and the iron, it is easy to separate from the iron by the thermal expansion action of the mold by heating the temperature of 500-550 ℃ to the mold.

본 발명에서 사용하는 철인은 SKD 61종을 사용하고 철인의 경도는 HRC 47-53이 되어야 가장 바람직한 금형이 형성되고 조각의 성형면이 매끈하게 형성되어 플라스틱제품이 매끈하게 사출된다.Iron phosphorus used in the present invention uses SKD 61 species and the hardness of the iron phosphorus HRC 47-53 is the most preferable mold is formed and the forming surface of the piece is formed smoothly, the plastic product is injected smoothly.

그 이유는 금형 합금물에 은도 600-800℃의 가열과 동시에 철인을 사용 압형하면 부착성으로 인하여 철인에 금형물이 묻어나기 때문에 일정한 요철형이 매끈하게 형성되지 못하는 원인 때문에 이점을 고려하여 실험을 수차에 걸쳐 실시해본 결과 SKD 61종을 사용하고 경도 HRC 47-53이 되는 철인을 사용함이 가장 바람직하고 요철 금형의 성형이 매끈하고도 정확하게 형성됨을 알게 되었다.The reason for this is that if iron mold is used at the same time as the silver alloy is heated at 600-800 ℃, the mold is deposited on the iron phosphor due to the adhesiveness. Therefore, the irregularities are not formed smoothly. As a result of several trials, it was found that it is most preferable to use SKD 61 and iron iron having a hardness of HRC 47-53, and the uneven mold is formed smoothly and accurately.

[실시예]EXAMPLE

Cu 50.95-51.25%, Zn 23.25-24.2% Sn 0.10-0.15%, Fe 0.005-0.068%, Al 25-26%를 온도 1100℃로 용해하고 서서히 냉각 응고하여서 얻은 합금물 20-21%에 대하여 재차 Cu 53.6-54%, Zn 24.8-25.8%, Sn 1.5-2%, Fe 0.005-0.068%를 넣어 용해로에서 온도 1100℃로 용해한 다음 일정의 형에 주조하여 서서히 냉각 응고하여 본 발명의 합금물을 얻는다.Cu 50.95-51.25%, Zn 23.25-24.2% Sn 0.10-0.15%, Fe 0.005-0.068%, Al 25-26% were dissolved at a temperature of 1100 ° C, and then again cooled to 20-21% of the alloy obtained by slow solidification. 53.6-54%, Zn 24.8-25.8%, Sn 1.5-2%, Fe 0.005-0.068% were added, dissolved in a melting furnace at a temperature of 1100 ° C., cast in a mold, and gradually cooled and solidified to obtain an alloy of the present invention.

이와같이 하여 얻어지는 합금물은 가공성이 좋으면서 경도가 높기 때문에 철인에 의한 압형이 잘 형성되고 또 섬세하고도 정밀한 각입이 잘 이루어지는 효과가 있으며, 이 플라스틱 금형은 고경도로 되어져서 장기간 찍어도 마모성이 없어 사용수명이 종래와 같이 연강이나 황동으로 각인하여 조각된 금형에 비하여 오래동안 많은 량의 플라스틱 제품을 찍을수 있어 생산성이 높고 개개의 금형을 금형판에 수시로 교체하며 사용할 수 있으므로 경제적인 이점이 있다.The alloy obtained in this way has good workability and high hardness, so that the mold is easily formed by iron phosphorus, and the fine and precise engraving is performed. Compared with the molds engraved with mild steel or brass as in the related art, it is possible to take a large amount of plastic products for a long time, so that the productivity is high and the individual molds can be replaced frequently on the mold plate, which is economical advantage.

Claims

Alloy for plastic injection molds having a hardness ratio of HRB 90-99 with a weight ratio of 63-04.8% copper, 30-31% zinc, 5-6% aluminum, and 0.10-0.15% tin and the remainder as impurities.