射出成形は、熱可塑性プラスチックおよび熱硬化性プラスチック材料から部品を製造するために広く使用されている製造プロセスです。射出成形プロセスの重要なコンポーネントの 1 つはエジェクタ ピンです。エジェクタ ピンは、成形された部品を金型キャビティから取り出す際に重要な役割を果たします。この記事では、さまざまな種類のエジェクタ ピン、その用途、および材料について詳しく説明します。
エジェクタピンの紹介
In 射出成形金型のキャビティに溶融プラスチックを注入して部品を形成します。部品が冷却されて固まったら、金型から取り出す (または押し出す) 必要があります。ここでエジェクタ ピンが役立ちます。エジェクタ ピンは、金型から部品を取り出すために力を加える細い棒で、部品が損傷することなく取り外せるようにします。エジェクタ ピンは通常、先端が丸い円筒形で、エジェクタ プレートまたは金型の可動側半分 (エジェクタ ハーフと呼ばれる) に取り付けられます。
射出成形におけるエジェクタピンの種類
エジェクタ ピンにはさまざまなタイプがあり、それぞれ特定の用途とパフォーマンス要件に合わせて設計されています。主なタイプは次のとおりです。
1. ストレートエジェクタピン
ストレートエジェクタピンは、最も基本的で広く使用されているタイプのエジェクタピンです。 全長にわたって直径が均一で、シンプルな円筒形の形状が特徴です。
特徴
- 均一な直径: ピンの直径は根元から先端まで一定です。
- 多様なサイズ: さまざまな金型要件に合わせて、複数の長さと直径が用意されています。
- 材質: 通常は、排出時のストレスに耐えられるよう、硬化工具鋼またはその他の耐久性のある材料で作られています。
アプリケーション
- 汎用: 幅広い標準射出成形アプリケーションに適しています。
- シンプルな金型設計: 特殊な排出技術を必要としない金型に最適です。
Advantages
- シンプルさ: 製造と交換が簡単なので、コスト効率に優れています。
- 汎用性: さまざまな金型に使用できるため、多くのメーカーにとって頼りになる選択肢となります。
- 耐久性: 一般的な成形条件下で長い耐用年数を実現する堅牢な材料で作られています。
2. ステップエジェクタピン
ステップエジェクタピンは、ピンの直径が段階的に変化する特徴的なデザインで、通常は、より大きなベース直径からより小さな先端直径に移行します。
特徴
- 段階的な設計: 直径間の遷移により、排出力をより均等に分散できます。
- カスタマイズ可能なステップ: 各ステップのサイズと長さは、金型の要件に基づいてカスタマイズできます。
- 強化されたサポート: ステップにより、排出時に追加のサポートと安定性が提供されます。
アプリケーション
- 複雑な金型設計: 特定のポイントで差別化された力の適用やサポートを必要とする金型で使用されます。
- 制御された排出: 損傷を避けるためにさまざまな排出力を必要とする部品に最適です。
Advantages
- 力の分散の改善: 部品の応力集中を軽減し、損傷のリスクを最小限に抑えます。
- 精度: 排出プロセスをより正確に制御し、部品の品質を向上させます。
- 汎用性: 特定の金型構成や要件に合わせて調整できます。
3. ブレードエジェクタピン
ブレードエジェクタピンは、円筒形のピンとは異なり、平らな長方形の形状をしています。この独自の設計により、繊細な部品や薄壁部品の排出に適しています。
特徴
- 平らな長方形の形状: 接触面積が広く、部品の薄い部分や壊れやすい部分が損傷するリスクを軽減します。
- 薄型プロファイル: 円筒形のピンを効果的に使用できないスペースに最適です。
- シャープエッジ: 金型の狭い部分や複雑な部分にフィットするように設計されています。
アプリケーション
- 薄肉部品: 丁寧な取り扱いが必要な薄肉部品の排出に効果的です。
- 複雑なデザイン: 標準のピンでは簡単に損傷してしまうような繊細な機能を持つ部品に使用されます。
Advantages
- 損傷の軽減: 壊れやすい部品や複雑な部品の損傷のリスクを最小限に抑えます。
- 精度: 部品の狭い領域または特定の領域からの排出を可能にします。
- 特殊な用途: 形状とサイズにより特定の排出要件がある金型に最適です。
4. スリーブエジェクタピン
スリーブ エジェクタ ピンは、内側のピンと外側のスリーブの 2 つのコンポーネントで構成されています。この 2 コンポーネント設計は、内部機能またはコアを持つ部品を取り出す場合に特に便利です。
特徴
- デュアルコンポーネント設計: 内側のピンと外側のスリーブを組み合わせて、排出能力を強化します。
- 複数の接触点: 複数の点から同時に排出力を提供します。
- カスタマイズ: 長さや直径のバリエーションなど、特定の金型設計に合わせて調整できます。
アプリケーション
- 複雑な形状: 内部に空洞がある部品や、均一な排出を必要とする複雑な形状の部品に適しています。
- 同時排出: 部品が複数の領域から均等に排出され、変形のリスクが軽減されます。
Advantages
- 均一な力の適用: バランスの取れた排出を実現し、反りや変形の可能性を減らします。
- 強化されたサポート: 排出時の複雑な内部機能をサポートします。
- 汎用性: さまざまな金型設計や部品の形状に合わせてカスタマイズできます。
5. エジェクタスリーブ
エジェクタ スリーブはスリーブ エジェクタ ピンに似ていますが、通常はより広い領域をカバーし、サイズも大きくなります。特に大型または薄い部品の場合、エジェクタ スリーブはエジェクタの取り出し時に追加のサポートを提供します。
特徴
- より広いカバー範囲: 部品のより広い範囲をカバーするように設計されており、サポートが強化されています。
- 包括的なサポート: 排出時に部品全体をサポートし、反りや曲がりを防止します。
- 堅牢な設計: 繰り返しの排出によるストレスに耐えられるよう、耐久性のある素材で作られています。
アプリケーション
- 大型部品: 損傷を防ぐために追加のサポートが必要な大型部品を取り出すために使用されます。
- 薄いセクション: 反りが発生しやすい、大きくて薄いセクションを持つ部品に最適です。
Advantages
- 強化された安定性: 包括的なサポートを提供し、部品の損傷のリスクを軽減します。
- 薄い部品に効果的：特に薄い部品や幅広部品の変形防止に有効です。
- 耐久性: 高品質の素材で作られており、長寿命と信頼性を保証します。
エジェクタピンの材質
エジェクタ ピンの材質の選択は、その性能、耐久性、特定の成形用途への適合性にとって重要です。各材質は、射出成形プロセスの効率を高めることができる独自の特性を備えています。一般的な材質は次のとおりです。
1. 工具鋼 （H13、SKD61）
工具鋼は、硬度、耐摩耗性、鋭い刃先を保持する能力で知られる炭素鋼と合金鋼の幅広いカテゴリです。これらの特性により、工具鋼はエジェクタピンに最も一般的に使用される材料となっています。
物理的特性
- 硬度: 工具鋼のロックウェル硬度は通常 60 ～ 65 HRC で、優れた耐摩耗性を備えています。
- 引張強度: 200,000 ～ 250,000 psi の範囲で、ピンは高い機械的ストレスに耐えることができます。
- 熱伝導率: 中程度、通常は約 20 ～ 30 W/m·K。ほとんどの標準的な射出成形用途に適しています。
- 密度: 約 7.8 g/cm³。強度と耐久性のバランスが取れています。
アプリケーション
- 汎用: 幅広い標準的な射出成形用途に適しています。
- 高圧成形: 高圧および高温条件下で動作する金型に最適です。
Advantages
- コスト効率に優れています: コストとパフォーマンスのバランスが取れているため、多くのアプリケーションで人気があります。
- 幅広い入手可能性: さまざまなサイズとグレードのものがすぐに入手可能です。
- 信頼性の高いパフォーマンス: 一般的な成形条件下で一貫したパフォーマンスを提供します。
- 高い耐摩耗性: 著しい摩耗がなく、長期間の使用に適しています。
- 優れた靭性: 排出時の機械的ストレスにも耐え、破損しません。
2. H13鋼
H13 鋼は、靭性、熱安定性、高温でも硬度を維持する能力で知られる熱間加工工具鋼の一種です。高熱および機械的ストレス下でも優れた性能を発揮するように特別に設計されています。
物理的特性
- 硬度: 適切な熱処理後、H13 鋼は 48 ～ 52 HRC の硬度を達成します。
- 引張強度: 約 285,000 psi、重い荷重にも耐えられる高い強度を備えています。
- 熱伝導率: 約 28 W/m·K。高温下でも構造の完全性を維持するのに適しています。
- 密度: 約 7.8 g/cm³、他の工具鋼と同様。
アプリケーション
- 高温成形: 高温で動作する金型に最適です。
- 高応力アプリケーション: エジェクタピンが大きな機械的および熱的応力を受けるアプリケーションに適しています。
Advantages
- 熱安定性: 高温でも硬度と強度を維持し、変形のリスクを軽減します。
- 高靭性: 優れた耐衝撃性があり、高応力の用途に適しています。
3. ステンレス鋼 （420、440C）
ステンレス鋼のエジェクタピンは、腐食性材料の成形や高湿度の環境など、耐腐食性が求められる用途で使用されます。また、特定の用途では、見た目の美しさから選ばれることもあります。
物理的特性
- 硬度: グレードによって異なりますが、通常は 50 ～ 55 HRC 程度です。
- 引張強度: 一般的には 80,000 ～ 150,000 psi の範囲で、工具鋼よりは低いですが、多くの用途には十分です。
- 熱伝導率: 工具鋼よりも低く、約 15 ～ 25 W/m·K ですが、特定の用途には十分です。
- 密度: 約 7.9 g/cm³、工具鋼よりわずかに高いため、堅牢性が向上します。
アプリケーション
- 腐食性環境: 腐食性物質を処理する金型に使用されます。
- 高湿度条件: 湿度レベルが高い環境に適しています。
- 美観アプリケーション: 外観が重要なアプリケーションに選択されます。
Advantages
- 長寿命: 耐腐食性があり、腐食性環境でも長寿命を実現します。
- 美観: 清潔で磨かれた外観を維持します。
- 汎用性: 耐腐食性が求められるさまざまな特殊用途に使用できます。
4. ベリリウム銅
ベリリウム銅は、高い熱伝導性が求められるエジェクタピンに使用されます。この材料は、成形部品から熱を急速に放散し、冷却時間を短縮してサイクルタイムの効率を向上させるのに役立ちます。
物理的特性
- 硬度: 熱処理により 38 ～ 44 HRC を達成できます。
- 引張強度: 約 200,000 psi。さまざまな用途に優れた強度を提供します。
- 熱伝導率: 約 100 ～ 130 W/m·K と高く、冷却時間を大幅に短縮します。
- 密度: 約 8.25 g/cm³。工具鋼よりわずかに重いため、寸法安定性の維持に役立ちます。
アプリケーション
- 急速冷却: サイクルタイムの効率を向上させるために急速冷却が不可欠な金型に最適です。
- 複雑な金型: 精密な温度制御が必要な複雑なデザインの金型に使用されます。
Advantages
- 効率: 冷却時間を短縮することで生産効率を高めます。
- 精度: 優れた熱特性により寸法安定性を維持します。
- 耐久性: 強度と耐摩耗性を兼ね備え、耐用年数を延ばします。
5. タングステンカーバイド
タングステンカーバイドエジェクタピンは非常に硬く、耐摩耗性に優れているため、 大量生産 研磨材です。耐久性に優れていますが、他の素材よりも高価です。
物理的特性
- 硬度: 非常に高く、通常は 70 ～ 85 HRC で、比類のない耐摩耗性を備えています。
- 引張強度: 約 500,000 psi と非常に高く、最も要求の厳しい用途に適しています。
- 熱伝導率: 約 60 ～ 100 W/m·K、優れた放熱能力を備えています。
- 密度: 約 15.6 g/cm³ と非常に高く、優れた耐久性と耐摩耗性に貢献します。
アプリケーション
- 大量生産: 大量かつ継続的な生産を伴うアプリケーションに最適です。
- 研磨材: 他の種類のピンを摩耗させる研磨材を加工する金型に適しています。
Advantages
- 長寿命: 優れた耐久性により、頻繁な交換の必要性が軽減されます。
- パフォーマンス: 過酷な条件下でも一貫したパフォーマンスを維持します。
- 長期的にはコスト効率が良い：最初は高価ですが、寿命と耐久性が 射出成形コスト 時間の経過とともに節約できます。
表1: 身体能力の比較
| 材料 | 硬度（HRC） | 引張強さ (psi) | 熱伝導率(W/m・K) | 密度（g /cm³） |
|---|---|---|---|---|
| 工具鋼 | 60-65 | 200,000-250,000 | 20-30 | 7.8 |
| H13鋼 | 48-52 | 285,000 | 28 | 7.8 |
| ステンレス鋼 | 50-55 | 80,000-150,000 | 15-25 | 7.9 |
| ベリリウム銅 | 38-44 | 200,000 | 100-130 | 8.25 |
| タングステンカーバイド | 70-85 | 500,000 | 60-100 | 15.6 |
工具鋼、H13 鋼、ステンレス鋼、ベリリウム銅、炭化タングステンにはそれぞれ独自の利点があり、さまざまな成形条件や要件に適しています。硬度、引張強度、熱伝導率、密度などの要素を考慮することで、メーカーはエジェクタピンの最適な性能と寿命を確保できます。
エジェクタピンの使用
射出成形におけるエジェクタ ピンの主な機能は、成形された部品を金型キャビティから簡単に取り外せるようにすることです。プラスチック材料が冷却され、目的の形状に硬化した後、エジェクタ ピンが作動し、部品をキャビティから押し出します。このプロセスにより、部品や金型を損傷することなく、部品を安全かつ効率的に取り外すことができます。
エジェクタピンの選択に関する考慮事項
射出成形では、金型の完全性と部品の品質を維持しながら、成形部品を効率的に取り出すために、適切なエジェクタ ピンを選択することが重要です。次に、留意すべき重要な考慮事項を示します。
- より大きな直径のピンを使用する: 可能であれば、また十分な排出スペースがある場合は、より大きな直径のエジェクタ ピンを選択してください。直径の大きいピンは強度と耐久性に優れているため、排出時に変形や破損が発生するリスクが軽減されます。
- ピンのバリエーションを最小限に抑える: ばらつきを最小限に抑えるために、標準化されたサイズのエジェクタ ピンを選択します。在庫とメンテナンスを効率化するために、確立されたサイズ シリーズからエジェクタ ピンを選択することを優先します。
- 排出強度要件を満たす: エジェクタ ピンは、一貫した信頼性の高い動作を確保するために、排出時に大きな圧力に耐える必要があります。圧力によって曲がったり変形したりする可能性がある小さすぎるピンの使用は避けてください。
- 小径用サポートピン: エジェクタピンの直径がφ2.5未満で十分なスペースがある場合は、サポートピンの使用を検討してください。同様に、コア壁の厚さが1mm未満または壁径比≤0.1の場合は、安定性を高めるために、サポートが長いサポート付きコアピンを使用してください。
- 有効エンゲージメント期間: エジェクタピンの有効係合長さがピン径(D)の約(2.5~3)倍、最小長さ8mmに維持されていることを確認してください。これにより、エジェクタピンの突出時に適切な接触とサポートが確保されます。
- 位置決めとクリアランス通常、エジェクタ ピン面はコア面より 0.03 ～ 0.05 mm 上に配置する必要があります。精密なパーティング面が必要な場合は、エジェクタ ピンの周囲に凹んだプラットフォームを追加して、サポートと位置合わせを強化することを検討してください。
- 背の高いリブ用のフラットエジェクタピン: 高さ 10 mm を超える高いリブを突き出す場合は、部品の形状を損傷することなく適切に突き出すために、フラットなエジェクタ ピンの使用をお勧めします。
- 傾斜面での位置決め: エジェクタピンを傾斜面に配置する場合は、操作中に位置ずれや移動が発生しないように、適切に配置および固定されていることを確認してください。
エジェクタピンの悪影響
プラスチック部品の場合、エジェクタピンが製品を押し出す時点では、製品はまだ高温で柔らかい状態です。そのため、エジェクタピンの位置で変形、表面の凹凸、バリ残りなどの問題が発生する可能性があります。
製造中にこれらの問題を完全に回避するのは実際上困難であるため、エジェクタピンは、変形、凹凸、バリなどがまったく影響を与えない領域に配置するのが理想的です。
エジェクタピンの配置
エジェクタピンは均一かつ安定して頑丈に配置する必要があります。
エジェクタ ピンの最終的な目的は製品を取り出すことなので、部品のエッジに沿って均一に配置するだけでなく、全体に均等に分散させる必要があります。部品は高温で、取り出し時に変形する可能性があるため、エジェクタ ピンを頑丈な場所に配置することが非常に重要です。頑丈な場所の例としては、頑丈で後処理が容易なリブやボスなどがあります。したがって、エジェクタ ピンはリブやボスの上面に配置できます。
- エジェクタ ピンのレイアウトは、バランスの取れたエジェクタ力を目指します。より高い離型力を必要とする複雑な領域では、それに応じてエジェクタ ピンの数を増やす必要があります。
- エジェクタ ピンは、リブ、ボス、段差、金属インサート、局所的に厚くなったプラスチックの領域などの効果的な位置に配置する必要があります。リブとボスの両側のエジェクタ ピンは対称的に配置する必要があり、ボスの両側のエジェクタ ピンの中心線は、理想的にはボスの中心を通過する必要があります。
- 段差をまたいだり、傾斜面にエジェクタ ピンを配置したりしないでください。エジェクタ ピンの上面はできる限り平らにし、プラスチックが力に耐えられる部品の構造領域に配置する必要があります。
- 深いリブや丸いエジェクタピンの配置が難しい場所には、フラットエジェクタピンを使用します。フラットエジェクタピンが必要な場合は、加工を容易にするために、インサートの形で使用することをお勧めします。
- 特に上面が金型キャビティに接触する可能性がある場合には、尖ったまたは細いエジェクタピンの使用は避けてください。
- エジェクタピンと冷却チャネル間の間隔を考慮してください。
- エジェクタ ピンの排気機能を考慮してください。エジェクタ ピンの構造には、成形中に通気口として機能する小さな隙間が必要です。エジェクタ ピンは、部品のクランプ力は低いが真空形成を引き起こし、離型力を高める可能性がある、キャビティの大きな平坦な領域など、真空形成が発生しやすい領域に配置する必要があります。
エジェクタピンを配置できない場所はどこですか?
プラスチック部品の射出成形では、通常、エジェクタピンは機能面（製品の一部として機能的な目的を果たす面）や美観面（クラス A 面、クラス B 面など）には配置しないでください。
機能表面:
- 機能への影響: エジェクタピンを機能面に配置すると、機能上の問題が発生する可能性があります。たとえば、ワイヤハーネスが通過する部分にエジェクタピンによるバリがあると、振動時の摩擦によりワイヤハーネスが損傷する可能性があります。
- 緩和戦略: エジェクタピンを機能面上に配置する必要がある場合は、特別な解決策が必要です。たとえば、嵌合面にエジェクタピンの跡によるバリや突起がないようにしたり、エジェクタピンの跡が凹んだ跡だけになるようにしたりすることが一時的な対策になります。
- 設計上の考慮事項: 設計上、エジェクタピンの跡を意図的に深くすることで、跡が常に凹んだ状態を保ち、機能面への影響を軽減することができます。
美しい表面:
- 視覚的なインパクト: 美観上の表面にあるエジェクタピンの跡は、製品の外観に大きな影響を与え、顧客が感じる触感にも影響を与える可能性があります。
- 品質基準: 美観面における高品質の表面仕上げを維持することは、顧客満足度とブランドの評判にとって非常に重要です。
射出成形不良：エジェクタピン跡
エジェクタピン跡は、通常、エジェクタピンがエジェクタプロセス中に過度の力を加えたときに発生し、目に見える 射出成形の欠陥 この問題を軽減する効果的な対策としては、金型構造と成形プロセスの両方を最適化してエジェクタピンの力を減らし、エジェクタピンの跡が残る可能性を最小限に抑えることです。
1. 金型構造：
金型の抜き勾配が浅かったり、リブの研磨が不十分だったりすると、部品の取り出し時に抵抗が増加します。その結果、部品にエジェクタ ピンが及ぼす力が増幅され、エジェクタ ピンの跡や突起が発生します。これに対処するには、次の操作を行います。
- リブの研磨を改善するか、部品の抜き勾配を大きくして、よりスムーズな排出を実現します。
2. 成形工程：
過度の充填圧力や充填時間の延長は、部品の過剰充填を引き起こす可能性があります。その結果、部品に対する金型締め付け力が高くなり、排出時にエジェクタ ピンによって加えられる力が増加し、エジェクタ ピンの跡や突起が発生する可能性があります。これを軽減するには、次の操作を行います。
- 部品の過剰充填を防ぐために、充填圧力を下げるか、充填時間を短縮します。
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金型構造と成形プロセスにこれらの改善を実施することで、製造業者はエジェクタピンマークを効果的に削減し、表面欠陥を最小限に抑えて全体的な生産効率を向上させ、より高品質の成形部品を確保できます。
まとめ
エジェクタ ピンは射出成形プロセスにおいて重要なコンポーネントであり、成形部品を効率的かつ損傷なく取り出すことを保証します。エジェクタ ピンのタイプと材質の選択は、部品の形状、材質、生産量など、成形プロセスの特定の要件によって異なります。
At ボーイ当社は、最新のテクノロジーとベストプラクティスを活用して生産プロセスを最適化する包括的な射出成形ソリューションの提供を専門としています。
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Q＆A
エジェクタピンは、成形サイクルが完了したら、固化したプラスチック部品を金型キャビティから排出する役割を担うため、射出成形プロセスには不可欠です。エジェクタピンは、部品のスムーズで効率的な除去を保証し、連続生産を可能にします。
エジェクタ ピンは、通常、H13、D2、A2、M2 などの硬化工具鋼で作られています。材料の選択は、予想される生産量、金型の複雑さ、成形されるプラスチックの種類などの要因によって異なります。これらの材料は、特定の動作要件を満たすために、さまざまなレベルの硬度、靭性、耐摩耗性、耐熱性を備えています。
カタログ： 射出成形ガイド
この記事は、BOYI チームのエンジニアによって執筆されました。Fuquan Chen は、ラピッドプロトタイピング、金型製造、プラスチック射出成形の分野で 20 年の経験を持つプロのエンジニア兼技術専門家です。
