樹脂型での焼きいれは不可欠でしょうか

質問

射出成形金型の設計製作を担当しております。メーカであり、社内の部品の型を製作しております。
型材ですが、コアキャビともプリハードン鋼を用いて製作しております。
社内製作を始めて１０年くらい経ちますが、ずっとこの方法で行っております。ある外部の方から、「なぜ焼き入れないの？」と聞かれる事がしばしばありますが、コストと型のサイクルが短いので、現状でも問題になってないので、と解答しています。
私自身、焼き入れの効果についての必要性がいまいちわかりません。
メリットについて、教えていただけないでしょうか？
また、製作の際、焼入れ鋼を使用すると、ひずみ等、問題になると思います。
一般的な加工手順についても教えていただけないでしょうか？
よろしくお願いします

回答No.5

noname#230359

こんにちは、御社はセットメーカーで型を内製し、成形もしているのですね？
私は、プラ型屋ですが、型材をプリハードンにするのか焼き入れ焼き戻し鋼に
するのかは、発注側の意向に沿う形になります。また、プリハードンで窒化処理
加工を施し焼き入れ？と判断する客先もあります。

さて、セットメーカーで型～成形～管理まで全て内製しているのであれば型材は
確かに生産コストが安価な方が良いと判断されるでしょう。しかし、成形加工終了
までの型メンテナンスや修理等のトータルランニングコストを考えてみると
果たして安価なのか？の問題があると思われます。

型屋とか成形屋のような分業独立した会社になると個々の品質保障や信用など
商品として製作するわけですから、１ｓｔトライでPLがへたりバリ発生、成形
射出圧に負けてコアが損傷など型の信頼性に欠ける型を納入するのも問題が
あります。また、成形屋さんでも量産中に２度押しPL陥没コア破損等の突発事故
により生産停止で納期遅延に至ることは会社の存続にも影を落としかねません。
これらの理由や経験を元に１度や２度の成形２度押しでも壊れない安全で生産
効率のよい焼き入れ型を求めることは成形する側としては当然かと思われます。
御社の場合、焼き入れが必要と判断される型だけを外注に委託する方法もある
のでは？と思います。

最後に、焼き入れ材での焼き狂い（ひずみ）ですが、型製作工程として焼き入れ
前加工で、狂いを見込み０．３～０．５くらいの仕上げしろ（粗加工）を行い
焼き入れ（熱処理）後に放電や研削加工で仕上げるのが一般的です。同じ鉄でも
プリハードン鋼と焼き入れ焼き戻し鋼は全く違う取り扱いという認識が必要です。

お礼

型製作側と成形側との考えた方の違いでいろいろと量産時に問題が生じています。部品自体のサイクルも立ち上げ当初の見込みと食い違って製作上、コスト重視で行うと後で品質の問題が必ず生じています。焼入れ部品として必要な箇所に使用していこうかと考えているところです。
コメント参考にさせていただきます。ありがとうございました。

回答No.4

noname#230359

ウチではプレス金型屋をしております。
樹脂型は専門外なのではっきりしたことはいえませんが、
ウチでの一般的な加工手順と焼入れの必要性を簡単にご説明します。
プレス金型では材料が鉄板なので生材だとすぐに磨り減ってしまいます。
そのためＨＲＣ60前後の焼入れをしてプレス屋さんに納品しています。
ちなみにウチでは成型部分はＳＫＤ11、位置決めのブロックはＳ50Ｃを使用し
焼入れを行います。
プレス金型の場合の加工手順は形状加工後（生材）プレスにて職人の手によって型合わせをし、焼入れ、その後もう一度型合わせという手順でウチはします。樹脂型と違ってプレス型の場合、常に職人の感というものである程度製品の良し悪し（精度）が決まります。（逆に言えば結構ラフと言えるかも知れません。）
樹脂型の場合はおそらく機械加工での鏡面仕上げとしていて焼入れ後リュ―ターで削るという考えがないと思います。こう考えると焼きを入れた場合、焼入れ後に超硬加工をするしかないように思いますが・・。
素人考えで申し訳ありませんが、ショット数が少なく鉄板のようにすり減らすことがあまりないようであれば焼入れはまったくしなくてもいいように思います。
参考になれば幸いです。

「位置決めブロックＳ５０Ｃでも焼きは入るのでしょうか？」
とのご質問ですが、これは変換ミスでしょうか？
「焼きは入る」　－入ります。丸焼き、高周波等で表面から5ｍｍぐらいの深さですが、きちんと焼きは入ります。
「焼きは必要か」　－必要になる場合が多いです。位置決めブロックですから当然鉄板とブロックがこすれて減ってきますから。

お礼

うちでもプレス型を製作していました。プレス型はもちろん焼入れが必要ですよね。
恐れ入りますが、位置決めブロックＳ５０Ｃでも焼きは入るのでしょうか？

回答No.3

noname#230359

金型の設計製造をしている者ですが、現在では生産する金型の６～７割が焼入れ型になっています。１０年くらい前は３割程度だったので需要は増えてきています。
　コスト的には小さな金型で１．２倍、大きな金型では１．５倍程度かかります。需要が増えていることを考えてもコスト以上にメリットがあるのではないでしょうか。
　全体的に焼きを入れることを考える前に必要な部品を焼きいれで製作することを検討されては如何でしょうか？社内で成形されているようなので判断もとりやすいと思います。
　焼きを入れると当然歪みますので、焼入れ後に再加工して製作する必要があります。小さな部品であれば「寸法出し焼きいれ」という方法も検討できます。
　一般的な加工手順としては、下記の様です。
角だし→穴加工等→荒取り→焼きいれ→角だし→仕上げ加工

焼き前に仕上て、焼き後にも寸法が保たれるように焼きを入れる方法です。
詳しいことは焼入れメーカーに確認してください。

補足

回答ありがとうございます。
「寸法だし焼入れ」とは、どういうものなのでしょうか？

回答No.2

noname#230359

普通の樹脂の成型では必要ないでしょう。ガラス入りとか異常に多く打つとかでないと５０Cでも大丈夫でしょう。PLのつぶれは成型屋次第で、ある程度手入れするとして、普通はプリハードン鋼で十分でしょう。焼き入れすると歪もでるし、後加工も大変だし、修理改造も手間がかかります。
材料の入手性も格段に違います。

お礼

そうですね。材料もかなり、入手が困難になりそうな感じはしていました。
弊社の場合、改造がかなり多いので、その辺もじっくり考えたいと思います。
回答ありがとうございました。

回答No.1

noname#230359

プラスチック金型の設計を３０年ほど経験しています。パーティング面のヘタリ防止のために１度だけ金型への焼入れを実施したことがあります。
　しかし、その効果は、判断できませんでした。１度やってみようか、という程度のものでした。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　その金型で成形される製品の種類や、成形量により、金型の焼入れが必要な場合もあると思われますが、今まで金型加工をされていて特に不具合がなければ、焼入れをする必要は全くないと思います。コストアップになるだけです。
　スクーターの金型で、金型材質Ｓ５５Ｃ、ＡＢＳで１００万ショットの実績があります。金型の焼入れは、していません。

お礼

Ｓ５５Ｃで１００万ショットとは、すごいですね。
個人的には、量産後もきっちりメンテナンス管理されていれば、必要ないとは、思いますが、全く経験がないので、何ともいえない状態です。
もう少し検討したいと思います。
回答ありがとうございます。