射出成形における型締力とは何か: 詳細ガイド

射出成形射出成形とも呼ばれるこの方法は、製造業で広く使用されているプラ​​スチック加工方法です。プラスチック材料をバレル内で加熱して溶融させ、この溶融プラスチックを金型のキャビティに押し込んで冷却後に固化した製品を形成します。このプロセスの重要な側面の 1 つはクランプ力です。クランプ力により、射出および冷却段階で金型が閉じた状態を保ち、溶融プラスチックが漏れるのを防ぎます。

クランプ力とは何ですか?

クランプ力とは、射出成形機が射出成形中に金型を閉じた状態に保つためにかける力のことです。この力により、高圧下の溶融プラスチックが金型から漏れ出ることがなくなります。 金型キャビティそれにより、成形部品の完全性が維持されます。クランプ力はトン単位で測定され、機械のサイズ指定の重要な要素となります。

クランプ力の重要性

クランプ力は、数千psiに達することもある溶融プラスチックの射出圧力に対抗するのに十分なものでなければなりません。クランプ力が不十分な場合、金型の分離、バリ（パーティングラインの余分な材料）、または不完全な充填につながり、欠陥や材料の無駄が生じる可能性があります。逆に、クランプ力が過剰になると、金型や機械部品に不要な摩耗が生じ、メンテナンスコストが増大する可能性があります。

クランプ力の計算

必要な締め付け力は次の式で計算できます。

型締力(F)=射出圧力(P)×投影面積(A)

どこ：

• F 締め付け力はポンドまたはニュートンで表されます。
• P 射出圧力は
• A 部品の投影面積です。

実例

投影面積が 10 平方インチで射出圧力が 1,500 psi の部品の場合、型締め力の計算は次のようになります。

F=1,500psi×10in²=15,000ポンド

この計算により、金型が分離することなく圧力に耐えられることが保証されます。

クランプ力の計算に影響する要因

射出成形に必要な締め付け力には、いくつかの重要な要素が影響します。

1. 部品の複雑さと形状は投影面積に影響し、必要な締め付け力に影響します。
2. プラスチックの種類によって粘度や流量が異なり、射出圧力、ひいては締め付け力に影響します。
3. 各射出成形機には最大締め付け力容量があり、信頼性の高い動作を確保するには、その容量と一致するか、それを超える必要があります。
4. 射出サイクルの持続時間は、特に高速アプリケーションにおいて、必要なクランプ力に影響を与える可能性があります。

必要な締め付け力の決定

特定の射出成形作業に必要な締め付け力は、次のようないくつかの要因によって異なります。

1. 成形部品のサイズと複雑さ: より大きく複雑な部品では、金型の閉鎖を維持し、適切な成形を確実にするために、より高い締め付け力が必要になります。
2. 材料特性: 成形されるプラスチックの種類も、必要な締め付け力に影響します。繰り返し加熱と冷却が可能な熱可塑性材料は、金型内で硬化する熱硬化性材料よりも一般的に締め付け力が少なくて済みます。
3. 射出圧力と射出速度: 射出圧力が高くなり、射出速度が速くなると、金型を閉じた状態に保つために大きな締め付け力が必要になります。
4. 金型設計: キャビティの数や金型プレートの厚さなどの金型の設計も、型締め力の要件に影響します。

必要なクランプ力を見積もるためによく使用される経験則は、金型の分割線の投影面積に基づいています。通常、投影面積 1 平方インチあたり 2 トンのクランプ力は、ほとんどの用途で十分であると考えられています。ただし、この数値は、上記の特定の要因に基づいて調整する必要がある場合もあります。

クランプ力の実現方法

射出成形機は、必要な締め付け力を生成するためにさまざまなメカニズムを使用します。大型の機械で最も一般的なシステムは、射出と可塑化の機能を組み合わせたインライン往復スクリューです。プラスチックが回転スクリューに送り込まれると、供給、圧縮、計量ゾーンを通過してから、金型キャビティに注入されます。締め付け力は、スクリューがストロークの終わりに達したときに作動する油圧シリンダーによって生成されます。

適切な射出成形機の選択

射出成形機を選択する際には、その型締め力の容量を評価することが重要です。機械は、安定した動作を保証するために、計算された要件を超える型締め力を提供できる必要があります。考慮すべき要素は次のとおりです。

• 使用されている材料の種類、
• 部品設計の複雑さ、
• 生産量とサイクルタイム。

一般的なプラスチック材料の成形圧力

業界では、射出圧力は一般的に 500 ～ 30,000 psi と広範囲にわたります。これらの圧力を理解することは、さまざまな材料や部品設計に適した締め付け力を決定するために不可欠です。

以下は、精密成形能力別に分類された、さまざまな種類のプラスチックの平均成形圧力（kg/cm²）を示す詳細な表です。

プラスチック材料	一般的な成形（kg/cm²）	中精密成形（kg/cm²）	高精度成形（kg/cm²）
PA66	400	500	650
HIPS	250	350	450
PP	250	350	450
AS	300	440	500
PMMA	350	500	600
SAN	300	400	500
PVC	300	400	500
EVA	250	350	450
PC	400	550	700
POM	350	500	650
GPPS	250	350	450
HDPE	300	400	500
PS	250	350	450
PA6	350	450	600
LDPE	250	350	450
ABS	300	440	500
PAI	400	500	700
PVC	250	350	450

主な洞察

1. 材料のばらつき: 異なる材料には、その特性に基づいて異なる成形圧力が必要です。たとえば、ポリカーボネートとポリアミドは、通常、ポリスチレンと比較して、中精度と高精度の成形の両方でより高い圧力を必要とします。
2. 精度レベル: 高精度の金型では、寸法精度と表面仕上げを向上させるために圧力を高める必要があることがよくあります。たとえば、ポリアセタールでは、強度と剛性を高めるために、高精度を実現するために 650 kg/cm² の圧力が必要です。
3. 柔軟性と硬直性硬質 PVC と軟質 PVC の違いは、最終製品に求められる柔軟性に応じて圧力の適用がどのように変化するかを示しています。
4. 耐衝撃性耐衝撃性に優れていることで知られる HIPS や PP などの材料は、他の材料に比べて平均圧力が低いため、生産効率を犠牲にすることなく強靭性が求められる用途に適しています。

実際のクランプ力を決定する際の課題と考慮事項

実際の締め付け力の決定は、次のようないくつかの要因によって複雑になることがあります。

• 機械の消耗、
• 金型材料の熱膨張、
• 注入された材料の特性の変動。

これらの課題を軽減するために、メーカーは多くの場合、高度な金型材料と設計、および精密加工技術を使用して、金型が変形することなく高い締め付け力に耐えられるようにします。また、締め付け力を正確に調整するために、精密な制御機能を備えた油圧システムも採用しています。

現代の射出成形機における型締力

最新の射出成形機には、クランプ力を正確に制御できる高度なクランプ システムが装備されています。これらのシステムには、必要な力を生成する油圧シリンダーまたは電動モーターが組み込まれています。また、クランプ力をリアルタイムで監視および調整するためのセンサーとフィードバック メカニズムも組み込まれており、最適な金型の閉鎖と製品の品質が確保されます。

まとめ：

要約すると、クランプ力は射出成形プロセスの基本的な側面であり、製品の品質と生産効率に大きく影響します。この力を慎重に計算して調整することで理解し、最適化することで、成形部品の品質が向上し、運用コストが削減されます。技術の進歩に伴い、クランプ力を監視および制御する能力は向上し続け、射出成形プロセス全体が強化されます。