M射出成形金型の設計によりバリ欠陥がどのように軽減されるのでしょうか?

フラッシュは、金型の半体同士を密閉する必要がある部分の間を圧迫するプラスチックの薄い層です。最も一般的な場所はパーティング ライン -、金型の 2 つの半分が接する継ぎ目 - ですが、バリはエジェクタ ピン、スライダ面、および金型内の可動コンポーネントの周囲にも発生する可能性があります。

物理学は単純です。溶融プラスチックが高圧 (通常 350 ～ 700 bar) でキャビティに射出されると、あらゆる方向に外側に押し出されます。金型の半体を一緒に保持するクランプ力が、金型の半体を押し離そうとするキャビティの圧力よりも小さい場合、金型の半体は顕微鏡で見ると分離し、その結果生じた隙間にプラスチックが流れ込みます。数ミリ秒以内に、流れたプラスチックが部分 - の薄いフラップとして固まり、フラッシュします。

バリの量は、金型の剥離の程度とプラスチックの粘度によって異なります。ポリプロピレンのような低粘度のプラスチックは、たとえ小さな隙間にも流れ込むため、簡単にフラッシュします。-ポリカーボネートのような粘度の高いプラスチックは、細いチャネルへの流入に抵抗するため、バリが少なくなります。-

見た目の問題を超えて、フラッシュは実際のダウンストリーム問題を引き起こします。アセンブリのはめ込みが設計よりきつくなります。滑り面は引きずります。シール面から漏れが発生する。精度を高めるためにモーターギア射出成形金型滑らかに噛み合わなければならない歯車を製造する場合、歯の接触領域に少量のバリがあるだけでも、騒音、早期摩耗、噛み合い不良の原因となります。

これらは、実際の運用環境で最も頻繁に見られる 7 つの原因であり、おおよその頻度順に並べられています。

1. 不十分なクランプ力とキャビティ圧力

これが最大の原因であり、計算するのが最も簡単です。すべての射出成形部品は、投影された部品の面積とキャビティ圧力の積に等しい外向きの力を金型に及ぼします。複数キャビティの金型では、その力にキャビティ数とランナー面積を加えた値が乗算されます。

必要なクランプ力の計算式: 投影面積 x キャビティ圧力 x 安全率 (1.2 ～ 1.4)。 400 bar の圧力で 60 cm² の小型マウス ハウジングの場合、これは最小クランプ力 24 トン、または安全係数を含めると約 30 トンになります。その金型を 50 トンのプレス機で稼働させると、マージンが得られます。 25 トンのプレス機で実行すると、確実にフラッシュが得られます。

金型に適したプレス量を選択することは、最も安価なバリ防止策の 1 つです。{0}}

2. パーティングライン面の摩耗

完璧に設計された金型であっても、繰り返しの型締サイクルによりパーティング ラインの表面が摩耗するため、時間の経過とともにバリが発生します。業界の調査によると、金型鋼と加工条件に応じて、200,000 ～ 500,000 回のショット後に平均パーティング ラインに測定可能な摩耗が見られることが示されています。

A プラスチック PS カップ射出成形金型年間 500 万台を稼働させると、年に 1 ～ 2 回の摩耗サイクルが発生し、しっかりとしたパーティング ラインのシールを維持するための予防メンテナンスが必要になります。このメンテナンスを省略すると、短期的にはコストを節約できますが、フラッシュの問題が深刻化する可能性があります。-

3. 不適切なパーティング ライン設計

シンプルなフラットなパーティング ラインは、製造とメンテナンスが簡単です。曲面や段差のある表面に沿った複雑なパーティング ラインをしっかりと保つのは困難です。パーティング ラインの形状により、鋭角または薄い部分で強制的に遮断が行われる場合、バリがほぼ避けられなくなります。

のような複雑な製品の場合、マウスシェル射出成形金型曲面の外面を使用する場合、パーティング ラインの設計はエンジニアリング上の重要な決定となります。ほとんどの場合、シンプルであるほど優れています。複雑なパーティング ラインが避けられない場合、鋼材はクランプ荷重下での変形に耐えるのがより困難でなければなりません。

4. スライダー面とリフター面の摩耗

スライダーとリフターは、メインのパーティング ラインに加えて、独自の可動シール面を作成します。これらの移動インターフェイスはそれぞれ、フラッシュの発生源となる可能性があります。何千サイクルにもわたって合わせ面が摩耗すると、隙間が生じ、バリが発生します。

4 ～ 6 個のスライダーを備えた複雑な金型には、メイン パーティング ラインを越えて 4 ～ 6 個のバリリスク面が追加されています。{0}メンテナンススケジュールには、スライダー面の検査と再調整を特に含める必要があります。

5. 過剰な射出圧力

充填圧力が金型設計の予想よりも高くなると、型締力のマージンが小さくなります。圧力上昇は、材料グレードの変更、射出速度の低下 (より高いピーク圧力が必要)、または金型の設計よりも壁が薄いなど、いくつかの理由で発生します。

500 bar の圧力向けに設計された金型でも、生産では 650 bar で操作されると、クランプ安全マージンの 30% が失われ、- 多くの場合、フラッシュ領域に押し込まれます。

6. キャビティ表面の損傷

キャビティ表面に小さなへこみ、傷、または破片があると、金型半体が適切に密閉されなくなります。以前の修理で生じた 0.1 mm の隆起したバリや、クリーニング サイクルで捕らえられた破片が 1 つあると、永久的なバリの場所が発生する可能性があります。

定期的なキャビティ表面検査 -、特に修理作業後の検査 - は、生産に影響を及ぼす前にこれらの問題を発見します。

7. モールドプレートのアライメントの不一致

金型プレートは、クランプ時に正確に位置合わせする必要があります。プレートの平行度公差は、長さ 100mm あたり 0.02mm、または一般的な 200mm プレート全体で約 0.04mm に保つ必要があります。位置がずれていると、パーティング ラインに不均一な圧力が発生します - 一部の領域は密閉しすぎて (損傷の原因)、他の領域は密閉しすぎて (バリの原因) なります。

これは金型の受け入れ時に検証される項目の 1 つですが、プレートが摩耗したりボルトが緩んだりすることで時間の経過とともに変動する可能性があります。定期的な再検証が重要です。-

さまざまなマテリアルが Flash でどのように動作するか

材料の粘度と流動特性により、プラスチックが利用可能な隙間にどれだけ簡単に押し込まれるかが決まります。

これらの数値からいくつかの実際的な観察が得られます。 PP は粘度が低いため、非常に薄い隙間に流れ込むことができるため、最もバリが発生しやすい一般的な材料です。-プラスチック PS カップ射出成形金型生産では、特に高い射出速度が必要な薄肉設計でより高いピーク圧力が生成される場合、中程度のフラッシュ リスクが発生します。{0}}

POM は - に対して比較的寛容であり、これが高精度アプリケーションで人気がある理由の 1 つです。 POM を実行するモーター ギア射出成形金型は、PP の同じ形状よりもバリのリスクが低くなりますが、精密ギアにおけるバリの影響はより深刻です。

プレストン数を適切に設定することがバリ防止の基礎です。ここでは、典型的な例を示した計算を示します。

式は簡単です。クランプ力は、投影面積×キャビティ圧力×安全率に等しくなります。業界の慣例では、1.2 ～ 1.4 の安全係数 - を推奨しています。これは、計算上の 50 トンの要件が 60 ～ 70 トンのプレスで実行される必要があることを意味します。

不適切なクランプマージンで運転すると、誤った経済性が生じます。 100- トンのプレスの運転コストは 70 トンのプレスよりもおそらく 15% 高くなりますが、総コストに部品あたり 0.05 ～ 0.30 ドルを追加するフラッシュ関連の労力が不要になります。

制作中にフラッシュを検出するには、いくつかの方法があります。

目視検査では明らかなフラッシュは検出されますが、ミリメートル未満の欠陥は見逃されます。-

パーティング ラインでのキャリパー測定によりフラッシュの厚さが記録されます

表面形状計の測定により、目には見えないマイクロフラッシュが検出される-

AI ビジョン システムは生産速度ですべての部品を自動的に検査します

-リアルタイムのキャビティ圧力センサーは、実際にフラッシュが発生する前にフラッシュのリスクを示す圧力スパイクを警告します。

現代の工場では、これらの方法を組み合わせて使用​​しています。大手の卸売射出成形金型サプライヤーは、標準品質システムの一部として文書化されたフラッシュ検査プロトコルを提供しています。

業界は、いくつかの技術トレンドにより、過去 10 年間で平均フラッシュ レートを大幅に削減してきました。

-金型内圧力センサーは、実際にフラッシュが発生する前に、フラッシュの危険状態を検出します。-キャビティ圧力が予想範囲を超えると、システムは金型が開く可能性があることを警告し、バリのある部品を製造する前にオペレーターが調整できるようにします。

最新の射出成形機ではリアルタイムのトン数監視が行われ、型締力の閉ループ制御が可能です。-このシステムは、金型の開きをミリ秒以内に検出し、型締圧力を調整したり、バリのある部品を製造する前にシャットダウンしたりできます。

ショット数とプロセスデータに基づく予測メンテナンスにより、バリが発生する前にパーティング ラインの摩耗を特定します。業界の調査によると、予測メンテナンスでは、時間ベースのメンテナンス スケジュールと比較して、摩耗に関連するフラッシュが 30 ～ 45% 削減されることがわかっています。{1}{1}{4}

{0}}品質ステーション上の AI 搭載ビジョン システムは 99% 以上の精度でフラッシュを検出し、生産フローから欠陥部品を自動的に除去します。

フラッシュ欠陥の分類と許容限度を規定するいくつかの規格があります。

ISO 9001 および IATF 16949 では、欠陥率の追跡を文書化することが求められています

SPE は、装飾部品および機能部品のフラッシュ分類ガイドラインを提供します

ASTM D3641 射出成形の標準手法

DIN 16742 はプラスチック製品の許容可能な欠陥レベルを指定しています

自動車用途の場合、規格は最も厳しいものになります。自動車トランスミッション用部品を製造するモーター ギア射出成形金型では、通常、どの部分でも厚さ 0.05 mm 未満のバリが必要です。

これは私たちがよく見るシナリオです。精密モーター メーカーは、産業用モーター アプリケーション用の POM ギアを製造する 4 キャビティのモーター ギア射出成形金型を調達しています。- 18 か月の生産後、サプライヤーはメーカーに、パーティング ラインのバリのため、部品の 12% で成形後のバリ取りが必要であることを通知しました。-年間バリ取り人件費: 約 78,000 ドル。

調査により、次の 4 つの要因が特定されました。

60万ショット後、パーティングライン表面に0.04mmの不均一摩耗が見られる

元の金型鋼は高摩耗ゾーン - で P20 でした。短期間の生産には十分ですが、持続的な精密生産には不十分でした

スライダーのフェイスシールにも顕著な摩耗が見られる

プレストン数は適切だが、安全マージンは最小限に抑えられている

ソリューション パッケージには、元の仕様に合わせたパーティング ラインの再研磨、{0}高摩耗インサートの H13 鋼への交換、スライダ面の再調整、将来の型開き状態を早期に警告するためのキャビティ圧力センサーの取り付けが含まれています。-

変更後の結果: - フラッシュ率は 30 日以内に 12% から 1.2% に低下しました。年間バリ取りコストの節約: 約 70,000 ドル。鋼の改良による金型寿命の延長: 推定 150 ～ 200 万ショットの追加ショット。

大量の高精度生産の場合、初期コストだけでなく長期的な工具の経済性を理解しているモーター ギア射出成形金型工場と協力することで、-初期費用だけではなく -、生産ライフサイクル全体で莫大な利益を得ることができます。-

バリを除去する最も安価な場所は、バリ取りブレードを備えた生産現場ではなく、金型の設計とメンテナンスです。-。適切に設計され、メンテナンスされた金型は、大規模プログラムでも数か月以内にエンジニアリング投資を回収します。-

プロジェクトが産業用途向けの精密モーター ギア射出成形金型であっても、パッケージング用の大量のプラスチック PS カップ射出成形金型であっても、{0}}

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