射出成形プロセスでは、コストの上昇と製造の中断は、多くの場合、共通の原因によって引き起こされます。 射出成形の欠陥。これらの欠陥はプラスチック部品に外観上の欠陥をもたらし、製品の品質を損なう可能性があります。という問題を掘り下げていくうちに、 ウェルドライン 前回の記事では、今日は別の種類の欠陥であるヒケのさまざまな側面について説明します。
射出成形プロセスにおける重大な懸念事項であるヒケは、通常、成形部品の厚い部分に発生します。高品質の製品を目指すメーカーにとって、ヒケの形成を理解し、制御することは非常に重要です。次のコンテンツでは、ヒケのさまざまな側面を詳しく掘り下げていきます。さらに詳しい情報については、読み続けてください。
プラスチック射出成形におけるヒケとは何ですか?
「ヒケ」とは、樹脂の収縮によって生じる凹みの現象を指します。それらは主に、肉厚の部分、リブ、シェル、ナットインサートの裏側に発生します。
ヒケの形成は、射出成形プロセス中の金型内のプラスチック材料の不均一な冷却と収縮によって、特にコンポーネントの厚い部分で発生します。
射出成形中、金型と接触しているプラスチック部品の外面は急速に冷えて固まり、硬いシェルが形成されます。ただし、厚い部品の内部領域は熱が散逸しにくいため、冷却速度が遅くなります。内部のプラスチックが冷えて収縮し始めると、すでに固化した外部のプラスチックが自由に収縮するのを妨げ、内部の素材が圧縮され、表面にヒケと呼ばれるくぼみや溝が形成されます。
ヒケの形成は、いくつかの要因の影響を受けます。プラスチック材料が異なれば体積収縮率も異なり、収縮率が高い材料ほどヒケが発生しやすくなります。さらに、保持圧力が不十分であると、プラスチックが金型キャビティに充填された後の体積収縮に対抗するのに十分な圧力が得られず、ヒケが発生する可能性があります。
プラスチック射出成形におけるヒケの原因
ヒケの発生原因としては、部品の厚みや使用する樹脂との相性が主に考えられますが、実際にはヒケの発生には複数の複雑な要因が絡み合っています。経験豊富な金型メーカーや射出成形の専門家と協力する場合は、 博毅テクノロジー、専門的な知識と専門知識を活用して、ヒケの発生を簡単に分析、防止、または修正し、成形部品の品質を保証します。
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射出成形の専門家の助けを求める前に、これらの現象の背後にある理由を見てみましょう。
溶融温度が低すぎる、または高すぎる
溶融温度が低すぎるとプラスチックの流動性が低下し粘度が高くなり、金型への充填ムラや肉厚部のヒケが発生しやすくなります。
逆に、溶融温度が高すぎると、プラスチックの流動性や充填性は向上しますが、熱が高すぎると金型内でプラスチックが過剰に流動し、気泡が発生する場合があります。これらの気泡は冷却および固化プロセス中に圧縮される可能性があり、それによって表面にヒケが形成されます。
溶融プラスチックを金型に射出する前に、低圧力と高い金型温度によって引き起こされるヒケマークやその他の表面欠陥を避けるために、溶融樹脂の温度範囲を調整できます。
間違った保圧時間と保持時間
何らかの原因により保圧が低くなりすぎ、金型キャビティ内に樹脂が適切に充填されにくい状態になると、金型温度が高い場合にヒケが発生しやすくなります。これにより、白い斑点、縞模様、収縮マーク、圧縮マークなどの製品の表面欠陥が発生する可能性もあります。
保持圧力と保持時間は、成形品のゲートのプラスチックが完全に固化するのに十分な長さに設定する必要があります。これにより、プラスチック樹脂が金型キャビティに入った後に逆流することがなくなり、冷却プロセス中のヒケの形成が回避されます。
通常、キャビティ圧力は 8000 ～ 15,000 psi (550 ～ 1030 bar) の範囲内である必要があります。また、一般的に保持圧力は射出圧力の50～70％に設定する必要があります。
高い金型温度
不適切な金型温度設定もヒケ問題を引き起こす重要な要因です。金型温度が高すぎると、ゲートの適切かつタイムリーなシールが妨げられる可能性があります。最良の成形結果を得るには、金型温度を推奨範囲の 80 ～ 120℃ (または 176 ～ 248°F) に維持する必要があります。
このような問題を回避するには、金型温度が適切な範囲 (80 ～ 120℃) に設定されていることを確認すると同時に、金型の配管システムが適切に機能するように検査およびメンテナンスする必要があります。
不適切な部品形状
射出成形プロセスにおける部品設計の役割は、プラスチックの流れ、充填、冷却に影響を与え、最終的には最終製品の品質に影響を与えるため、非常に重要です。不適切な部品形状によって発生するヒケを回避する方法をいくつか紹介します。
均一な肉厚
誰もが知っているように、溶けたプラスチックは他の液体と同様、最も少ない抵抗で自由に流れる傾向があります。したがって、肉厚にばらつきがある場合、溶融樹脂は薄い部分ではなく、まず厚い部分に向かって流れます。この不均一な流れにより、キャビティの充填が不均一になり、金型内に空気が閉じ込められ、最終的にはウェルド ラインやヒケが形成される可能性があります。
ヒケを防ぐために、部品設計では常に均一な肉厚を維持する必要があります。一般に、壁の厚さは 0.5 mm ～ 5 mm の範囲内である必要がありますが、各部品の特定の要件に合わせて調整する必要があります。
リブの基部に緩やかな 7 度の傾斜を付ける
射出成形プロセス中の変形や欠陥を効果的に軽減するには、リブ ベースの設計に 7 度の緩やかな傾斜を採用することをお勧めします。これによりヒケの発生が大幅に軽減されます。
この設計は、ドアまたは同様の構造物がこの領域の近くにある場合に特に適しています。この傾斜設計により、金型に注入された溶融材料がスムーズかつ徐々に上昇し、完成品の表面に不要な傷や変形が発生するのを防ぎます。
ボスデザイン
フープから受ける応力が最小限になるボスを設計する場合、内径の約 2 倍の外径を維持することをお勧めします。このような設計比率により、構造の完全性が保証されるだけでなく、ヒケの形成も大幅に減少します。
ただし、ボスフープに大きな応力がかかることが予想される用途、特に重い負荷の下では、それに比例して外径を内径の約 2.5 倍に大きくする必要があります。
リブと壁の間の厚さ
最適な結果を達成するには、射出成形業者はリブと壁の厚さのバランスに努める必要があります。このバランスは、ヒケやその他の欠陥などの欠陥の形成を最小限に抑えるために重要です。
溶けたプラスチックは、他の液体と同様、最小限の抵抗で経路を流れる傾向があることに注意してください。その結果、射出プロセス中に薄い領域が最初に充填されます。これらの領域が完全に充填されると、溶融プラスチックがリブ セクションを充填し始めます。
さらに、成形業者は、最終製品の欠陥や歪みのリスクを悪化させる可能性があるため、肉厚に合わせてリブの高さを高くすることは控えるべきです。
ボス周囲のベースエリアを薄くする
ベース領域が薄すぎる場合は、より強力なリブを使用してサポートする必要があります。ただし、これらのリブは、射出成形プロセス中の材料のスムーズな流れを著しく妨げる可能性があります。
材料の流れが中断されると、プラスチックにヒケが形成されるなど、最終製品にさまざまな欠陥が生じる可能性があります。ヒケは、コンポーネントの外観と機能を損なう可能性がある見苦しいくぼみです。
これを防ぐには、射出成形プロセス中に材料がスムーズかつ均一に流れるように、ボス周囲のベース領域に適切な厚さを維持することが不可欠です。
射出成形部品のヒケを防止する戦略
プラスチック部品の局所的なくぼみを特徴とするヒケは、通常、溶融樹脂の不均一な冷却の結果として発生します。これらの欠陥は、ボス、リブ、壁の交差点や壁の厚さが異なる領域でよく発生します。
以下の問題を修正することでヒケを回避できます。
- これにより、金型メーカーは、金型を開始する前に必要な調整を行うことができます。 金型製造射出成形業者は、ヒケのリスクを軽減するために部品設計に関するフィードバックを提供することがよくあります。ヒケのない高品質な部品を作成する彼らの専門知識は非常に貴重です。
- 金型への充填と保圧を容易にするために、ゲート サイズを大きくすることを検討してください。溶融プラスチックの流れが妨げられないようにゲートの位置を変更します。ゲートを適切に配置すると、材料の流れが大幅に改善されます。
- 射出成形業者は、材料と金型の温度設定を微調整して、冷却を最適化し、ヒケを最小限に抑えることができます。さまざまな温度で実験することは、特定の用途に最適な設定を特定するのに役立ちます。
- ヒケの形成を減らすために、成形品の肉厚ができるだけ均一であることを確認してください。ヒケを最小限に抑えながら構造の完全性を維持するには、リブの壁の厚さを主肉厚の 50% ～ 80% に保つ必要があります。
- 保圧圧力と射出圧力を上げると、より多くの材料が金型に押し込まれ、収縮とヒケが減少します。これらの圧力を注意深く監視および調整して、用途に適したバランスを見つけてください。
- フィーチャをくり抜き、剛性を高めるためにリブのパターンを追加することで、必要なプラスチックの量を削減します。この軽量化アプローチにより、部品の強度を維持しながらヒケを最小限に抑えることができます。
- 不均一な冷却はヒケの主な原因であるため、コアからキャビティまでの冷却温度を変更することを検討してください。この変更によって他の欠陥や歪みが生じないことを確認してください。3D プリントされたコアやコンフォーマル冷却チャネルを備えたキャビティなどの高度な冷却技術を利用してください。より均一で効率的な冷却を実現します。
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当社はお客様に無料の DFM (Design for Manufacturing) 解析サービスを提供しています。これにより、ヒケなどの一般的な欠陥を最初から防ぐことができ、製品が設計から製造まで最高の基準を満たすことが保証されます。
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まとめ
射出成形におけるヒケの問題に対処するには、その原因を深く理解することが最初のステップです。保圧時間、圧力設定、金型温度、樹脂温度など、複数の要因がヒケの発生に寄与する可能性があります。これらのヒケを効果的に防止および修復するには、これらの要因を慎重に調整し、最適化する必要があります。
あるいは、DFM (Design for Manufacturing) を採用することで、製品設計段階で製造プロセス中のさまざまな潜在的なシナリオを考慮することができ、ヒケなどの欠陥の発生を回避または軽減できます。
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Q＆A
射出成形プラスチック部品のヒケは、隣接する領域と比較した特定の領域の材料の収縮差によって発生します。これは、材料が周囲の壁よりも大きく収縮する、リブやボスなどの厚いフィーチャーの領域でよく発生します。厚い部分は冷却が遅くなり、完成した部品に目に見える凹みやくぼみが生じます。
射出成形におけるヒケを回避するには、次の重要な対策を講じることができます。
1.プラスチック部品の均一な肉厚を維持し、不均一な厚さの領域を減らします。
2. 溶融材料が金型キャビティ内に均一に流れるように、ゲートの位置とサイズを調整します。
3.射出圧力、保持時間、温度制御などの射出成形プロセスパラメータを最適化します。
タグ： 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。
