注射

射出成形 (射出成形 米国）は、材料を金型に注入して部品を製造する製造プロセスです。 射出成形は、金属 (このプロセスはダイカストと呼ばれます)、ガラス、エラストマー、菓子類、最も一般的な熱可塑性ポリマーや熱硬化性ポリマーなど、さまざまな材料で実行できます。 部品の材料は加熱されたバレルに供給され、混合されて金型キャビティに押し込まれ、そこで冷却されてキャビティの形状に硬化します。 製品が設計された後、通常は工業デザイナーまたは専門家によって行われます。 エンジニア, 金型は、金型メーカー (または工具メーカー) によって金属 (通常はスチールまたはアルミニウム) から作られ、精密機械加工されて目的の部品の特徴が形成されます。 射出成形は、自動車の最小部品からボディパネル全体に至るまで、さまざまな部品の製造に広く使用されています。 一部の低温熱可塑性プラスチックの射出成形中に溶融しないフォトポリマーを使用する 3D プリンティング技術の進歩により、一部の単純な射出成形金型に使用できるようになりました。

射出成形される部品は、成形プロセスを容易にするために非常に慎重に設計する必要があります。 部品に使用される材料、部品の望ましい形状と特徴、金型の材料、および成形機の特性をすべて考慮する必要があります。 射出成形の多用途性は、この幅広い設計上の考慮事項と可能性によって促進されます。

アプリケーション

射出成形はワイヤースプールなどの多くのものの作成に使用されます。 包装、ボトルキャップ、自動車部品およびコンポーネント、ゲームボーイ、ポケットコーム、一部の楽器（およびその一部）、一体型椅子および小さなテーブル、保存容器、機械部品（ギアを含む）、および現在入手可能なその他のほとんどのプラスチック製品。 射出成形は、プラスチック部品を製造する最も一般的な最新の方法です。 同じオブジェクトを大量に生産するのに最適です。

プロセス特性

射出成形では、ラムまたはスクリュータイプのプランジャーを使用して溶融物を強制的に成形します。 プラスチック 材料を金型キャビティに注入します。 これが型の輪郭に沿った形状に固化します。 熱可塑性ポリマーと熱硬化性ポリマーの両方の加工に最も一般的に使用され、前者の使用量はかなり多くなります。 熱可塑性プラスチックは、リサイクルの容易さ、さまざまな用途に使用できる多用途性など、射出成形に非常に適した特性により普及しています。 加熱すると柔らかくなり流動する能力。 熱可塑性プラスチックには、熱硬化性樹脂に比べて安全性の要素もあります。 熱硬化性ポリマーが射出バレルから適時に射出されないと、化学架橋が発生してスクリューやチェックバルブが固着し、射出成形機に損傷を与える可能性があります。

射出成形は、ポリマーを所望の形状に成形する金型への原材料の高圧射出で構成されます。 金型は単一のキャビティまたは複数のキャビティの場合があります。 複数のキャビティ金型では、各キャビティが同一で同じ部品を形成することも、独自のもので単一サイクル中に複数の異なる形状を形成することもできます。 金型は通常工具鋼で作られますが、用途によってはステンレス鋼やアルミニウムの金型も適しています。 アルミニウム金型は、機械的特性が劣っており、射出サイクルや型締めサイクル中に摩耗、損傷、変形しやすいため、通常、大量生産や寸法公差の狭い部品には不向きです。 ただし、アルミニウム金型は、金型の製造コストと時間が大幅に削減されるため、少量の用途では費用対効果が高くなります。 多くの鋼製金型は、その耐用期間中に XNUMX 万をはるかに超える部品を処理できるように設計されており、製造には数十万ドルの費用がかかる場合があります。

日時 熱可塑性プラスチック 成形される場合、通常、ペレット化された原材料は、往復スクリューを備えたホッパーを通って加熱されたバレルに供給されます。 バレルに入ると温度が上昇し、より高い熱エネルギー状態では分子間の空間が増加するため、個々の鎖の相対的な流れに抵抗するファンデルワールス力が弱まります。 このプロセスによりポリマーの粘度が低下し、射出装置の駆動力でポリマーが流動できるようになります。 スクリューは原料を前方に送り出し、ポリマーの熱分布と粘性分布を混合して均質化し、材料を機械的にせん断してポリマーに大量の摩擦加熱を加えることで、必要な加熱時間を短縮します。 材料は逆止弁を通って前方に送られ、スクリューの前面で「スクリュー」と呼ばれる容積に集まります。 ショット。 ショットとは、金型キャビティを充填し、収縮を補償し、圧力を伝達するためのクッション (ショット総体積の約 10%、バレル内に残り、スクリューの底付きを防ぐ) を提供するために使用される材料の体積です。スクリューから金型キャビティまで。 十分な材料が集まると、材料は高速かつ高圧で部品成形キャビティに押し込まれます。 圧力のスパイクを防ぐために、プロセスでは通常、スクリューが一定速度制御から一定圧力制御に移行するキャビティの 95 ～ 98% が満たされた状態に相当するトランスファ位置が使用されます。 多くの場合、射出時間は 1 秒未満です。 スクリューが転写位置に到達すると、保圧圧力が適用され、金型への充填が完了し、他の多くの材料に比べて熱可塑性プラスチックの熱収縮が非常に大きくなる熱収縮が補償されます。 保圧圧力はゲート（キャビティ入口）が固化するまで加えられます。 サイズが小さいため、ゲートは通常、厚さ全体にわたって最初に固化します。 ゲートが固化すると、それ以上材料はキャビティに入ることができなくなります。 したがって、金型内の材料が冷却される間に、スクリューが往復して次のサイクルの材料を取得し、取り出されて寸法が安定するようになります。 この冷却時間は、外部温度コントローラーからの水またはオイルを循環させる冷却ラインを使用することで大幅に短縮されます。 必要な温度に達すると、金型が開き、一連のピン、スリーブ、ストリッパーなどが前進して製品を脱型します。 その後、金型が閉じられ、このプロセスが繰り返されます。

熱硬化性樹脂の場合、通常、XNUMX つの異なる化学成分がバレルに注入されます。 これらの成分は直ちに不可逆的な化学反応を開始し、最終的に材料を架橋させて分子の単一の接続ネットワークを形成します。 化学反応が起こると、XNUMX つの流体成分は永久に粘弾性固体に変化します。 射出バレルとスクリューの固化は問題を引き起こし、経済的な影響を与える可能性があります。 したがって、バレル内の熱硬化性硬化を最小限に抑えることが重要です。 これは通常、射出ユニット内での化学前駆体の滞留時間と温度が最小限に抑えられることを意味します。 滞留時間は、バレルの容積容量を最小化し、サイクル時間を最大化することによって短縮できます。 これらの要因により、反応する化学物質を熱的に隔離された加熱金型に射出する、熱的に隔離された冷間射出ユニットの使用が可能になりました。これにより、化学反応の速度が向上し、熱硬化性コンポーネントが固化するまでに必要な時間が短縮されます。 部品が固化すると、バルブが閉じて射出システムと化学前駆体が隔離され、金型が開いて成形部品が取り出されます。 その後、金型が閉じられ、プロセスが繰り返されます。

事前成形または機械加工されたコンポーネントは、金型が開いた状態でキャビティに挿入でき、次のサイクルで射出された材料がその周囲に形成および固化します。 このプロセスは次のように知られています インサート成形 単一のパーツに複数のマテリアルを含めることができます。 このプロセスは、金属ネジが突き出たプラスチック部品を作成するためによく使用され、繰り返し締めたり外したりすることができます。 この技術はインモールドラベルにも使用でき、フィルム蓋を成形プラスチック容器に取り付けることもできます。

通常、最終部品にはパーティング ライン、スプルー、ゲート跡、エジェクター ピン跡が残ります。 これらの機能はいずれも通常は望ましくないものですが、プロセスの性質上避けられません。 ゲート マークは、溶融物供給チャネル (スプルーとランナー) を成形品のキャビティに接続するゲートで発生します。 パーティング ラインやエジェクター ピンの跡は、微細な位置ずれ、磨耗、ガスの排出口、相対運動における隣接する部品の隙間、および/または射出されたポリマーと接触する合わせ面の寸法の違いによって生じます。 寸法の違いは、射出中の不均一な圧力による変形、機械加工公差、およびプロセスの射出、保圧、冷却、突き出しの段階で急速なサイクルが発生する金型コンポーネントの不均一な熱膨張と収縮に起因する可能性があります。 。 金型コンポーネントは、多くの場合、さまざまな熱膨張係数の材料を使用して設計されます。 これらの要因を同時に説明するには、設計、製造、加工、品質監視のコストが天文学的に増加する必要があります。 熟練した金型および部品の設計者は、可能であれば、これらの美的損失を隠れた領域に配置します。

歴史

アメリカの発明家ジョン・ウェスリー・ハイアットは、弟のアイザイアとともに、1872 年に最初の射出成形機の特許を取得しました。この機械は、今日使用されている機械と比べて比較的単純でした。それは、大きな皮下注射針のように機能し、プランジャーを使用して加熱された穴を通してプラスチックを注入しました。シリンダーを金型に流し込みます。 業界は長年にわたってゆっくりと進歩し、カラーステイ、ボタン、ヘアコームなどの製品を生産しました。

ドイツの化学者アーサー・アイヒェングリュンとセオドア・ベッカーは、1903 年に硝酸セルロースよりもはるかに可燃性の低い酢酸セルロースの最初の可溶性形態を発明しました。 最終的には、容易に射出成形できる粉末の形で利用できるようになりました。 Arthur Aichengrün は、1919 年に最初の射出成形プレスを開発しました。1939 年、Arthur Aichengrün は可塑化酢酸セルロースの射出成形の特許を取得しました。

第二次世界大戦により安価な大量生産製品に対する膨大な需要が生じたため、1940 年代にこの産業は急速に拡大しました。 1946 年、アメリカの発明家ジェームス ワトソン ヘンドリーは最初のスクリュー射出成形機を製作しました。これにより、射出速度と製造される製品の品質をより正確に制御できるようになりました。 この機械では、射出前に材料を混合することもできるため、着色プラスチックまたはリサイクルプラスチックをバージン材料に加え、射出前に完全に混合することができました。 現在、スクリュー射出成形機はすべての射出成形機の大部分を占めています。 1970 年代に、ヘンドリーは最初のガスアシスト射出成形プロセスの開発を続け、これにより、急速に冷却される複雑な中空製品の製造が可能になりました。 これにより、製造時間、コスト、重量、廃棄物を削減しながら、設計の柔軟性だけでなく、製造部品の強度と仕上げも大幅に向上しました。

プラスチック射出成形業界は、櫛やボタンの製造から、自動車、医療、航空宇宙、消費者製品、玩具、配管、包装、建設などの多くの業界向けの膨大な製品を製造するまで、長年にわたって進化してきました。

プロセスに最適なポリマーの例

すべての熱可塑性樹脂、一部の熱硬化性樹脂、および一部のエラストマーを含む、ほとんどのポリマー (樹脂とも呼ばれます) を使用できます。 1995 年以来、射出成形に利用できる材料の総数は年間 750 の割合で増加しています。 この傾向が始まった時点では、約 18,000 のマテリアルが利用可能でした。 利用可能な材料には合金や以前に開発された材料のブレンドが含まれるため、製品設計者は膨大な選択肢の中から最適な特性を備えた材料を選択できます。 材料の選択の主な基準は、最終部品に必要な強度や機能、コストですが、材料ごとに考慮すべき成形条件も異なります。 エポキシやフェノールなどの一般的なポリマーは熱硬化性プラスチックの例ですが、ナイロン、ポリエチレン、ポリスチレンは熱可塑性プラスチックです。 比較的最近までプラスチック製のバネは不可能でしたが、ポリマー特性の進歩により、現在ではかなり実用的になっています。 用途には、屋外機器のウェビングを固定したり取り外したりするためのバックルが含まれます。

詳細

射出成形機は、材料ホッパー、射出ラムまたはスクリュー式プランジャー、および加熱ユニットで構成されます。 プレスとも呼ばれ、コンポーネントが成形される金型を保持します。 プレスは、機械が発揮できる型締力の量を表すトン数で評価されます。 この力により、射出プロセス中に金型が閉じた状態に保たれます。 トン数は 5 トン未満から 9,000 トンを超えるまでさまざまで、これより高い数値は比較的少数の製造作業で使用されます。 必要な総型締力は、成形される部品の投影面積によって決まります。 この投影面積には、投影面積 1.8 平方センチメートルあたり 7.2 ～ 4 トンのクランプ力が掛けられます。 経験則として、5 または XNUMX トン/インチ² ほとんどの製品に使用できます。 プラスチック材料が非常に硬い場合、金型を充填するためにより多くの射出圧力が必要となり、金型を閉じた状態に保持するためにより多くの型締力が必要になります。 必要な力は、使用される材料と部品のサイズによっても決まります。 部品が大きいほど、より高いクランプ力が必要になります。

型

型 or 死ぬ は、成形でプラスチック部品を製造するために使用されるツールを説明するために使用される一般的な用語です。

金型の製造にはコストがかかるため、通常は数千個の部品が製造される大量生産でのみ使用されていました。 一般的な金型は、硬化鋼、プリハードン鋼、アルミニウム、および/またはベリリウム銅合金で作られています。 金型を構築するための材料の選択は、主に経済性を考慮して行われます。 一般に、鋼製金型の製造コストは高くなりますが、寿命が長いため、摩耗するまでに製造される部品数が多くなり、初期コストが高くなります。 プリハードン鋼の金型は耐摩耗性が低く、少量の要件や大型のコンポーネントに使用されます。 典型的な鋼の硬度は、ロックウェル C スケールで 38 ～ 45 です。 硬化鋼の金型は機械加工後に熱処理されます。 これらは耐摩耗性と寿命の点ではるかに優れています。 一般的な硬度の範囲は、ロックウェル C (HRC) 50 ～ 60 です。 アルミニウム金型のコストは大幅に安くなり、最新のコンピュータ化された機器を使用して設計および加工すると、数万、さらには数十万の部品を成形するのに経済的になります。 ベリリウム銅は、迅速な熱除去が必要な金型の領域、または最もせん断熱が発生する領域に使用されます。 金型は、CNC 加工または放電加工プロセスを使用して製造できます。

金型設計

金型は、射出成形金型 (A プレート) とエジェクター金型 (B プレート) の XNUMX つの主要なコンポーネントで構成されます。 これらのコンポーネントは、次のようにも呼ばれます。 モルダー & 型取り業者. プラスチック樹脂は、 スプルー or ゲート 射出成形金型内で。 スプルー ブッシュは、成形機の射出バレルのノズルをしっかりとシールし、溶融プラスチックがバレルから金型に流れることを可能にします。 空洞。 スプルー ブッシュは、A プレートと B プレートの面に機械加工されたチャネルを通じて、溶融プラスチックをキャビティ画像に導きます。 これらのチャネルによってプラスチックがそれに沿って流れることができるため、チャネルと呼ばれます。ランナー。 溶融プラスチックはランナーを通って流れ、XNUMX つまたは複数の特殊なゲートを通過してキャビティの形状に入り、目的の部品を形成します。

金型のスプルー、ランナー、キャビティを充填するのに必要な樹脂の量が「ショット」を構成します。 金型内に閉じ込められた空気は、金型のパーティング ラインにあるエア ベント、またはエジェクタ ピンやスライドを保持している穴よりわずかに小さい周囲から逃げることができます。 閉じ込められた空気を逃がさないと、流入する材料の圧力によって空気が圧縮され、キャビティの隅に押し込まれ、そこで充填が妨げられ、また他の欠陥が発生する可能性があります。 空気が非常に圧縮され、周囲のプラスチック材料に発火して燃焼する可能性もあります。

成形品を金型から取り外せるようにするには、金型が開くときに金型の一部がそのようなオーバーハングの間から移動するように設計されている場合を除き、金型のフィーチャが金型が開く方向に互いにオーバーハングしてはなりません (リフターと呼ばれるコンポーネントを使用) ）。

描画方向と平行に見える部品の側面 (中抜き位置 (穴) またはインサートの軸は、金型の開閉時の上下の動きと平行です) 通常、金型からの部品の取り外しを容易にするために、抜き勾配と呼ばれるわずかな角度が付けられています。 抜き勾配が不足すると変形や破損の原因となります。 離型に必要な抜き勾配は主にキャビティの深さに依存します。キャビティが深くなるほど、より多くの抜き勾配が必要になります。 必要な抜き勾配を決定する際には、収縮も考慮する必要があります。 スキンが薄すぎると、成形品が冷却中に形成されるコア上に収縮してそれらのコアにくっつく傾向があり、あるいはキャビティを引き離すときに成形品が反ったり、ねじれたり、膨れたり、亀裂が入ったりする可能性があります。

通常、金型は型開き時に成形品が金型のエジェクタ（B）側に確実に残り、ランナーやスプルーが部品とともに（A）側から引き出されるように設計されています。 その後、部品は (B) 側から取り出されるときに自由に落下します。 トンネル ゲートはサブマリン ゲートまたは金型ゲートとも呼ばれ、パーティング ラインまたは金型表面の下に位置します。 型の表面のパーティング ラインに開口部が機械加工されます。 成形品は、金型から取り出される際にランナー システムから (金型によって) 切断されます。 エジェクター ピンはノックアウト ピンとも呼ばれ、金型のどちらかの半分 (通常はエジェクターの半分) に配置された円形のピンで、完成した成形品またはランナー システムを金型から押し出します。 ピン、スリーブ、ストリッパーなどを使用して成形品を取り出すと、望ましくない圧痕や歪みが生じる可能性があるため、金型の設計には注意が必要です。

標準的な冷却方法は、金型プレートに開けられた一連の穴に冷却剤 (通常は水) を通し、ホースで接続して連続経路を形成します。 冷却剤は金型（熱いプラスチックからの熱を吸収したもの）から熱を吸収し、金型を適切な温度に保ち、最も効率的な速度でプラスチックを固化させます。

メンテナンスと通気を容易にするために、キャビティとコアは、と呼ばれる部分に分割されます。 インサート、およびサブアセンブリとも呼ばれます。 インサート, ブロックまたは ブロックを追いかける。 交換可能なインサートを交換することにより、XNUMX つの金型で同じ部品のいくつかのバリエーションを作成できます。

より複雑な部品は、より複雑な金型を使用して形成されます。 これらには、スライドと呼ばれるセクションがあり、延伸方向に垂直なキャビティ内に移動して、張り出したパーツ フィーチャを形成することがあります。 金型が開くと、固定金型の半分にある固定「アングル ピン」を使用して、スライドがプラスチック部品から引き離されます。 これらのピンはスライドのスロットに入り、金型の可動半分が開くときにスライドを後方に移動させます。 その後、部品が取り出され、金型が閉じます。 金型を閉じる動作により、スライドがアングル ピンに沿って前方に移動します。

一部の金型では、以前に成形した部品を再挿入して、最初の部品の周囲に新しいプラスチック層を形成できます。 これは、オーバーモールディングと呼ばれることがよくあります。 このシステムにより、一体型のタイヤとホイールの生産が可能になります。

ツーショットまたはマルチショット金型は、単一の成形サイクル内で「オーバーモールド」するように設計されており、XNUMX つ以上の射出ユニットを備えた特殊な射出成形機で処理する必要があります。 このプロセスは実際には XNUMX 回実行される射出成形プロセスであるため、誤差の範囲ははるかに小さくなります。 最初のステップでは、ベースの色マテリアルを基本的な形状に成形します。この形状には、XNUMX 番目のショット用のスペースが含まれます。 次に、異なる色の XNUMX 番目の材料がそれらのスペースに射出成形されます。 たとえば、このプロセスで作られた押しボタンやキーには、摩耗することがなく、頻繁に使用しても判読できるマーキングが付いています。

金型は、XNUMX 回の「ショット」で同じ部品のコピーを複数作成できます。 その部品の金型にある「圧痕」の数は、誤ってキャビテーションと呼ばれることがよくあります。 XNUMX つの印象を持つツールは、多くの場合、単一印象 (キャビティ) モールドと呼ばれます。 同じ部品の 2 つ以上のキャビティを備えた金型は、複数の印象 (キャビティ) 金型と呼ばれることがあります。 非常に生産量の多い金型 (ボトル キャップ用の金型など) には、128 個を超えるキャビティを持つものもあります。

場合によっては、複数のキャビティ ツールを使用して、同じツールで一連の異なる部品を成形します。 すべての部品が関連しているため、一部の工具メーカーはこれらの金型をファミリー金型と呼んでいます。 例としては、プラスチックモデルのキットが挙げられます。

金型の保管

平均コストが高いため、メーカーはカスタム金型を保護するために多大な努力を払っています。 完璧な温度と湿度のレベルが維持され、各カスタム金型の寿命を最大限に延ばします。 ゴム射出成形に使用されるカスタム金型などは、反りを防ぐために温度と湿度が管理された環境で保管されます。

工具材料

工具鋼がよく使われます。 軟鋼、アルミニウム、ニッケル、またはエポキシは、試作品または非常に短期間の生産にのみ適しています。 最新の硬質アルミニウム (7075 および 2024 合金) は、適切な金型設計を備えており、金型のメンテナンスを適切に行うことで、部品寿命が 100,000 個以上の金型を簡単に製造できます。

機械加工

金型は、標準的な機械加工と EDM という XNUMX つの主な方法で構築されます。 従来の形式の標準機械加工は、歴史的に射出成形金型を構築する方法でした。 技術の発展に伴い、CNC 加工は、従来の方法よりも短時間で、より正確な金型の詳細を備えたより複雑な金型を作成する主要な手段になりました。

放電加工 (EDM) または火花浸食プロセスは、金型の製造に広く使用されるようになりました。 このプロセスにより、機械加工が困難な形状の形成が可能になるだけでなく、熱処理を必要とせずにあらかじめ硬化された金型を成形することができます。 従来の穴あけやフライス加工によって硬化した金型を変更するには、通常、金型を柔らかくするために焼きなましを行った後、再び硬化させるために熱処理が必要です。 EDM は、通常は銅またはグラファイトで作られた成形電極を、パラフィン オイル (灯油) に浸した金型表面上に (何時間もかけて) 非常にゆっくりと降ろす単純なプロセスです。 ツールと金型の間に電圧が印加されると、電極の逆の形状で金型表面に火花侵食が発生します。

費用

金型に組み込まれるキャビティの数は、成形コストに直接関係します。 キャビティの数が少ないほど、必要な工具作業が大幅に少なくなるため、キャビティの数を制限すると、射出成形金型を構築するための初期製造コストが削減されます。

キャビティの数は成形コストに重要な役割を果たしますが、部品の設計も複雑になります。 複雑さは、表面仕上げ、公差要件、雌ねじまたは雄ねじ、細かいディテール、または組み込まれるアンダーカットの数など、多くの要素に組み込まれる可能性があります。

アンダーカットなどの詳細や、追加の工具を必要とするフィーチャーにより、金型コストが増加します。 金型のコアとキャビティの表面仕上げは、コストにさらに影響します。

ゴム射出成形プロセスは、耐久性のある製品を高歩留まりで生産するため、最も効率的でコスト効率の高い成形方法です。 正確な温度制御を伴う一貫した加硫プロセスにより、廃棄物が大幅に削減されます。

射出工程

射出成形では、粒状プラスチックが強制ラムによってホッパーから加熱されたバレルに供給されます。 顆粒がスクリュー型プランジャーによってゆっくりと前方に移動すると、プラスチックは加熱されたチャンバーに押し込まれ、そこで溶解します。 プランジャーが前進すると、溶融したプラスチックが金型に接しているノズルから押し出され、ゲートとランナー システムを通って金型のキャビティに入ることができます。 金型は冷たいままなので、金型に充填されるとすぐにプラスチックが固まります。

射出成形サイクル

プラスチック部品の射出成形中の一連のイベントは、射出成形サイクルと呼ばれます。 このサイクルは金型が閉じるときに始まり、続いて金型キャビティにポリマーが射出されます。 キャビティが充填されると、材料の収縮を補償するために保持圧力が維持されます。 次のステップでは、スクリューが回転し、次のショットが前方のスクリューに送られます。 これにより、次のショットの準備時にスクリューが後退します。 部品が十分に冷却されると、金型が開き、部品が取り出されます。

科学的な成形と伝統的な成形

従来、成形プロセスの射出部分は、キャビティを充填して保圧するために一定の圧力で行われていました。 ただし、この方法では、サイクルごとに寸法に大きなばらつきが許容されます。 現在、より一般的に使用されているのは、RJG Inc. が開発した方法である科学成形または分離成形です。この成形では、プラスチックの射出が複数の段階に「分離」され、部品の寸法をより適切に制御し、サイクル間 (一般にショットツーと呼ばれます) が可能になります。 -業界で撮影）の一貫性。 まず、速度 (速度) 制御を使用して、キャビティが約 98% まで充填されます。 圧力は所望の速度を実現するのに十分である必要がありますが、この段階での圧力制限は望ましくありません。 キャビティが 98% 充填されると、機械は速度制御から圧力制御に切り替わります。この場合、キャビティは一定の圧力で「詰め込まれ」、所望の圧力に達するのに十分な速度が必要となります。 これにより、部品の寸法を XNUMX 分の XNUMX インチ以内またはそれ以上に制御できるようになります。

さまざまなタイプの射出成形プロセス

ほとんどの射出成形プロセスは上記の従来のプロセスの説明でカバーされていますが、次のような重要な成形バリエーションがいくつかありますが、これらに限定されません。

• ダイカスト
• 金属射出成形
• 薄肉射出成形
• 液状シリコーンゴムの射出成形

射出成形プロセスのより包括的なリストは、次の場所にあります。

プロセスのトラブルシューティング

すべての工業プロセスと同様に、射出成形では欠陥のある部品が生成される可能性があります。 射出成形の分野では、トラブルシューティングは、欠陥部品の特定の欠陥を検査し、金型の設計またはプロセス自体の特性でこれらの欠陥に対処することによって実行されることがよくあります。 トライアルは、欠陥を予測し、射出プロセスで使用する適切な仕様を決定するために、完全な生産を実行する前に実行されることがよくあります。

新しい金型または不慣れな金型に初めて充填する場合、その金型のショット サイズが不明な場合、技術者/ツール セッターは完全な生産実行の前に試運転を実行することがあります。 彼は小さなショット重量から始めて、金型が 95 ～ 99% 充填されるまで徐々に充填していきます。 これが達成されたら、少量の保持圧力が加えられ、ゲートの凍結 (凝固時間) が発生するまで保持時間が長くなります。 ゲートの固化時間は、保持時間を増やしてから部品の重量を測定することで決定できます。 部品の重量が変化しない場合は、ゲートが凍結しており、それ以上材料が部品に射出されないことがわかります。 ゲート固化時間は、サイクル タイムと製品の品質と一貫性を決定するため重要であり、それ自体が生産プロセスの経済性において重要な問題です。 部品のひけがなくなり、部品の重量が達成されるまで、保持圧力を高めます。

成形欠陥

射出成形は複雑な技術であり、生産上の問題が発生する可能性があります。 それらは、金型の欠陥によって発生することもあれば、成形プロセス自体によって発生することもよくあります。

工業用 CT スキャンなどの方法は、これらの欠陥を外部および内部で発見するのに役立ちます。

公差

成形公差は、寸法、重量、形状、角度などのパラメータの偏差に対する指定された許容値です。公差の設定を最大限に制御するために、通常、使用されるプロセスに基づいて厚さの最小値と最大値の制限があります。 射出成形では通常、IT グレード約 9 ～ 14 に相当する公差が可能です。 熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂の許容誤差は ±0.200 ～ ±0.500 ミリメートルです。 特殊な用途では、直径と直線形状の両方で±5 µm という低い公差が量産時に達成されます。 0.0500～0.1000μm以上の表面仕上げが得られます。 粗い表面や小石のような表面も可能です。

電源要件

この射出成形プロセスに必要な電力は多くの要因に依存し、使用される材料によって異なります。 製造プロセスリファレンスガイド は、電力要件は「材料の比重、融点、熱伝導率、部品サイズ、および成形速度」によって決まると述べています。 以下は、最も一般的に使用される材料に必要な電力に関連する特性を最もよく示している、前述と同じ参考文献の 243 ページの表です。

ロボット成形

自動化とは、部品のサイズが小さくなり、移動式検査システムで複数の部品をより迅速に検査できることを意味します。 検査システムを自動装置に取り付けるだけでなく、多軸ロボットは金型から部品を取り外し、さらなるプロセスのために位置決めすることもできます。

具体的な例としては、部品作成直後の金型からの部品の取り外しや、マシンビジョンシステムの適用などが挙げられます。 エジェクターピンが伸びて部品が金型から解放された後、ロボットが部品を掴みます。 次に、それらを保管場所に移動するか、検査システムに直接移動します。 どちらを選択するかは、製品のタイプおよび製造装置の一般的なレイアウトによって異なります。 ロボットに搭載されたビジョンシステムにより、インサート成形部品の品質管理が大幅に強化されました。 移動ロボットは金属部品の配置精度をより正確に判断し、人間よりも速く検査できます。

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