射出成形プロセスは、プラスチック工学材料、カビ、噴射機、その他のさまざまな要因を含む複雑です。注入型製品の欠陥は避けられないため、根本的な原因、潜在的な欠陥の位置、およびプロジェクト開発を効果的に導くために発生する可能性のある欠陥の種類を理解することが重要です。この議論では、一般的な視覚的欠陥、つまり流れのマーク、あなたの原因、効果、ソリューションと共有することに焦点を当てます。
射出成形のフローマーク
意味
フローm
アークは、成形されたプラスチック部品の表面に見える波状のパターンまたは線によって特徴付けられます。これらは、注入プロセス中に溶融プラスチックが滑らかに流れないか、不均一に冷却しない場合に発生します。不均一な流れは、表面の外観の不一致につながります。これは、高い美的品質を必要とする部品で特に顕著です。
フローマークの一般的な原因
いくつかの要因は、フローマークの形成につながる可能性があり、その多くは、温度や圧力などの変数、および金型設計に結び付けられています。フローマークは、一般的に：
| 原因によって引き起こされます | 記述 n |
| 噴射速度が遅い | プラスチックがゆっくりと流れる場合、均一な流れの前面を維持せず、表面の不規則性につながります。注入速度が低い場合、材料は型キャビティを完全に充填する前に時期尚早に冷却します。 |
| 低カビの温度 | カビの温度が低いと、表面上のプラスチックが急速に固化し、冷却された材料とその下の溶融プラスチックの間に不一致が発生します。 |
| 不十分なカビのデザイン | 狭いゲート、設計が不十分な通気、または不均一な壁の厚さは、溶融プラスチックの流れを制限し、目に見えるラインを遅くして作成します。 |
| 溶け流が悪い | ポリカーボネート（PC）などの高粘度プラスチックは、特に金型に入ると速すぎる場合、均一に流れることが困難です。 |
物質科学の観点から、フローマークは、カビの壁と溶融物質の間の熱伝達不良によって悪化します。熱伝導率が低い（ポリプロピレンなどの熱可塑性科学物質など）の材料は、冷却の矛盾が発生しやすい材料です。
フローマークのソリューション
噴射速度の向上：噴射速度を上げることにより、溶融プラスチックがカビにすばやく流れるようにして、表面欠陥の可能性を減らすことができます。研究では、約10〜20 mm/sの注入速度がほとんどのポリマーに理想的であることが示唆されていますが、これは使用される材料によって異なります。
カビの温度を上げる：金型をより高い温度に保つと、プラスチックが冷却されなくなります。 ABSやポリプロピレンなどの材料が滑らかな流れを維持するために、50°Cから80°Cのカビの温度を一般的に推奨しています。カビの温度を上げると、一部の材料の結晶化度が向上する可能性があり、より均一な仕上げになります。
金型の設計の改善：丸いゲートと適切に設計されたランナーは、流れ抵抗を減らし、プラスチックがより均等に金型の空洞に入ることができます。たとえば、ファン型のゲートを使用すると、プラスチックの流れが均等に分散され、マークの形成が減少します。
注入圧力の最適化：0.5〜1.0 MPaに背圧を上げると、メルトの流れの安定性が大幅に向上する可能性があります。また、圧力を保持することは、オーバーパッキングなしで空洞が適切に満たされていることを確認するために最適化する必要があります。
ジェットマーク
意味
噴射マークは、高速でカビの空洞を通って溶けたプラスチック「射撃」によって引き起こされる、成形部分の表面の小さな不規則な縞模様またはマークによって特徴付けられます。これは、材料が均等に広がるのに十分な時間なしに空洞に速すぎて、乱流につながるときに発生します。ジェットマークは、ゲートの近くの領域や深い空洞のある部品にしばしば現れます。
噴射マークの一般的な原因は
| 引き起こします | 説明を |
| 悪いゲートから壁から壁への移行 | ゲートと空洞壁の間の鋭い遷移により乱流が生じ、噴射につながります。理想的には、流れの混乱を避けるために、遷移はスムーズでなければなりません。 |
| 小さなゲートサイズ | ゲートのサイズが小さすぎると、プラスチックは高いせん断速度を経験し、ストレスマークをもたらします。最適なゲートサイズは、材料の流量と粘度に基づいて計算する必要があります。 |
| 過度の噴射速度 | 高速は、カビの空洞内に乱流を生成することにより噴射を悪化させます。通常、PVCやポリカーボネートなどの非常に粘性のある材料では、注入速度を低下させる必要があります。 |
| 低カビの温度 | カビの温度が低すぎると、プラスチックがすばやく冷却され、スムーズに流れないようにします。たとえば、ポリエチレンなどの材料にとって、60°Cから90°Cの間のカビの温度を維持することが重要です。 |
噴射マークのソリューション
ゲートの設計を調整します：ゲートは、噴射を引き起こす可能性のある鋭い角度を防ぐために、丸みを帯びたまたは段階的な遷移を持つ必要があります。研究によると、丸い門は乱流のリスクを最大30％減らすことができることが示されています。
ゲートサイズの増加：大きなゲートにより、プラスチックがよりスムーズに流れ、せん断応力が低下します。ゲートサイズは、材料の粘度とフロー要件に基づいて計算する必要があります。通常、標準材料の場合は約2〜5 mmです。
噴射速度の低下：注入速度を減らすと、乱流のリスクが最小限に抑えられます。段階的な速度プロファイルは、ゆっくり、増加してから再び減速することで、噴射を減らすのに役立ちます。
カビの温度を上げる：カビの温度を上げると、固化する前にプラスチックがより均等に流れるようになります。 80°Cから120°Cのカビの温度が高いほど、早期凝固を防ぎ、噴射を減らすことができます。
溶接線
意味
ニットラインとも呼ばれる溶接ラインは、溶融プラスチックの2つの別々の前面が出会い、完全に融合できないときに発生します。これにより、部品の表面に目に見える縫い目または線が生じ、構造的完全性を弱める可能性があります。溶接ラインは、多くの場合、プラスチックの流れがピンや穴などの障害物によって分割される複雑なジオメトリを持つ部分に見られます。
溶接線の一般的な原因は
| 引き起こします | 説明を |
| カビの障害 | ピン、穴、またはその他の金型の特徴により、プラスチックが異なる方向に流れ、流れの前面が出会うと溶接ラインが作成されます。 |
| ボンディングが悪い | 温度や圧力が低すぎる場合、流れの前面は適切に融合せず、結合が弱く、可視線が表示されます。 |
調査により、溶接ラインの機械的強度は最大50％減少することが示されており、特に負荷をかける部分では、対処するための重大な欠陥となっています。
溶接ラインのソリューション
部品設計の変更：フローの中断を最小限に抑えるために部品を設計するのは、溶接ラインを回避するのに役立ちます。可能であれば、丸いまたは合理化されたジオメトリを使用すると、フローフロント分離を減らすことができます。
ゲートの配置を最適化する：ゲートを配置して、プラスチックの流れを確保し、分割されたフローフロントを避けることで、溶接ラインの形成を減らすことができます。複数のゲートが必要な場合、それらを対称的に配置すると、溶接ラインの可能性を減らすことができます。
温度と圧力の上昇：より高い溶融温度（ナイロンなどの材料の最大250°C）と十分な保持圧力（0.7〜1.2 MPa）により、フローフロントが適切に結合する時間を増やし、溶接ラインの外観と強度の両方を改善します。
他の一般的な射出成形欠陥
シンクマーク
シンクマークは、通常は厚い領域で、成形部品の表面の小さな鬱病として発生します。それらは、材料が外側から冷却するにつれて不均一な冷却と収縮によって引き起こされます。厚い部分はよりゆっくりと固まり、表面の下に縮小する無効になります。
| を引き起こします | 解決策 |
| 冷却時間が不十分です | 冷却時間を増やして、部品全体に凝集さえ可能にします。 |
| 厚い部品セクション | 部品を再設計して、厚さの変動を最小限に抑えるか、サポートのためにリブを使用します。 |
一般に、部品の厚さを4 mm未満に減らし、材料に応じて約30〜50秒の冷却時間を使用すると、シンクマークを防ぐことができます。
真空ボイド
真空ボイドは、成形部分内に形成される小さなエアポケットです。これらは、注入プロセス中の閉じ込められた空気、または低圧の領域を作成する不均一な冷却によって引き起こされます。
| を引き起こします | 解決策 |
| 不適切なカビのアライメント | エアポケットが形成されないように、カビの半分が適切に整列していることを確認してください。 |
| 不均一な固化 | 冷却システムの設計を改善して、全体を通して均一な固化を確保します。 |
ショートショット
溶融プラスチックがカビの空洞を完全に満たすことができず、部品が不完全になるとショートショットが発生します。これは、材料の供給が不十分または不適切な機械設定によって引き起こされる可能性があります。
| を引き起こします | 解決策 |
| 材料供給が不十分です | 型が完全に満たされていることを確認するために、ショットボリュームを増やします。 |
| 不適切な金型セットアップ | マシンの設定を調整して、キャビティが完全に満たされていることを確認します。 |
射出成形のためのプロセス最適化
噴射圧力調整
最適な噴射圧力により、プラスチックがカビの空洞を完全かつ均一に満たすことが保証されます。背圧を上げると、ランナーシステムを介して溶融物質をより均等に押し込むのに役立ちますが、保持圧力により、冷却前に部品が完全に満たされ、圧縮されます。
噴射圧力調整（続き）
熱可塑性形成の典型的な背圧は0.5〜1.5 MPaであり、圧力を保持することは一般に注射圧力の約50％から70％でなければなりません。これらの調整により、部品が完全に圧縮され、ボイドやシンクマークなどの欠陥の可能性が減少します。
温度制御
噴射部品の品質を確保するには、正確な温度制御が不可欠です。バレルは加熱ゾーンに分割する必要があり、温度は徐々に後部から前面に増加します。たとえば、ポリプロピレンの場合、リアゾーンは180°Cに設定され、ノズルは最大240°Cに達します。また、カビの温度は、材料の熱特性に基づいて調整して、早期凝固を防ぎ、流れマークや噴射などの欠陥につながる可能性があります。
ゲートとランナーのデザイン
ゲートとランナーの設計は、溶融プラスチックの流れを金型に制御する上で重要な役割を果たします。一般に、丸い断面は、より良い流れのダイナミクスを提供するため、一般にゲートやランナーに好まれます。ランナーの端に大きなコールドスラッグ井戸を使用すると、空洞に到達する前に、不均一な材料をキャプチャするのに役立ち、流れの欠陥をさらに防ぎます。
冷却システムの設計
よく設計された冷却システムは、ワーピング、シンクマーク、ボイドなどの一般的な欠陥を避けるために不可欠です。たとえば、金型の輪郭に続くコンフォーマル冷却チャネルを使用すると、部品全体の冷却が均等になることを保証し、歪みを引き起こす可能性のある差動冷却の可能性を減らします。複雑な幾何学または厚い壁を備えた部品には、材料に応じて、時には最大60秒まで延長された冷却時間が必要になる場合があります。
ベント
換気が不十分なのは、金型内にガスを閉じ込める可能性があり、エアポケットやボイドが形成され、流れラインや表面仕上げが不十分な欠陥が生じます。カビの空洞の各セクション、特にゲートの近くと流れの経路に沿って適切に通気すると、閉じ込められた空気が逃げることができます。ベントチャネルは、フラッシュを避けるのに十分狭くなければなりませんが、空気やガスが効果的に逃げることができるほど幅があります。ほとんどの材料の典型的なベント深度は、約0.02〜0.05 mmです。
結論
射出成形プロセスをマスターするには、温度、圧力、カビの設計、材料の流れなど、複数の変数を慎重に検討する必要があります。最適な設定からのわずかな逸脱でさえ、最終製品の品質を損なう欠陥をもたらし、非効率、無駄、および生産コストの増加につながる可能性があります。
経験豊富なメーカーと緊密に連携し、射出成形の最新の技術を活用することにより、企業は、美学と機能の両方で、部品が最高水準を満たすことを保証できます。
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FAQ
射出成形のフローラインを防ぐにはどうすればよいですか？
フローラインを防ぐために、カビのゲートの再配置を検討して、冷却と適切な材料の流れを確保します。ノズルの直径の増加は、流量を改善し、早期の冷却と流れの混乱を防ぐのにも役立ちます。
フローラインと溶接ラインの違いは何ですか？
フローラインは、不均一な冷却と流れによって引き起こされる表面に波状のパターンとして現れますが、溶接ラインは、適切に融合できない2つ以上の溶融塑性流量の交差点に形成され、しばしば可視継ぎ目になります。
カビの冷却を最適化するにはどうすればよいですか？
金型のジオメトリに従うコンフォーマル冷却チャネルを使用すると、冷却さえ確実になります。冷却時間を調整し、効率的なクーラント循環システムを使用すると、シンクマークやワーピングなどの不均一な冷却に関連する欠陥も防ぐことができます。
