射出成形金型の排気スロット設計の特徴！

射出成形金型

射出成形金型は、プラスチック製品を製造するためのツールであり、プラスチック製品に完全な構造と正確な寸法を与えるツールでもあります。射出成形は、特定の複雑な形状の部品を大量生産するために用いられる加工方法です。具体的には、加熱溶融したプラスチックを射出成形機で高圧で金型キャビティ内に注入し、冷却・硬化させることで成形品が得られます。

型構成

金型の構造は、プラスチックの種類や特性、プラスチック製品の形状や構造、射出成形機の種類などによって大きく異なりますが、基本的な構造は同じです。金型は主に、注湯システム、温調システム、成形部品、構造部品で構成されています。中でも、注湯システムと成形部品は、プラスチックと直接接触し、プラスチックや製品と接触することで変化する部品であり、金型の中で最も複雑で変化しやすい部品であるため、最高の加工精度と仕上げが求められます。

射出成形金型は、可動金型と固定金型の2つの部分で構成され、可動金型は射出成形機の可動テンプレートに取り付けられ、固定金型は射出成形機の固定テンプレートに取り付けられます。射出成形プロセス中、可動金型と固定金型は閉じられ、注入システムとキャビティが形成されます。金型が開くと、可動金型と固定金型が分離され、プラスチック製品が取り出されます。金型設計と製造の膨大な作業負荷を軽減するため、ほとんどの射出成形金型は標準の金型フレームを使用しています。

排気ポート

これは金型内の一種のスロット状の空気出口であり、元々の材料と溶融材料をガス中に排出します。溶融材料をキャビティに注入する際、キャビティ内の元々の空気と溶融材料が持ち込んだガスは、材料の流れの末端でベントを通して金型の外部に排出されなければなりません。そうしないと、製品に空気穴が開いたり、接続不良や金型充填不良が発生したり、圧縮によって発生した高温により蓄積された空気が燃焼したりします。一般に、排気穴はキャビティ内の溶融樹脂の流れの末端、または金型のパーティング面に配置できます。後者は、凹型の側面に深さ0.03〜0.2mm、幅1.5〜6mmの浅い溝を開けます。

射出中、ベント穴から溶融金属が漏れ出す量は非常に少なくなります。これは、溶融金属が冷却されて固化し、通路を塞ぐためです。溶融金属が誤って飛び出して怪我をするのを防ぐため、ベント穴は作業者に開放しないでください。また、エジェクタロッドとエジェクタ穴の隙間、エジェクタブロックとストリッパプレートとコアの隙間などを利用してエア抜きすることもできます。

1、排気タンクの役割

排気スロットの役割は2つあります。1つは溶融材料を射出する際に金型キャビティ内の空気を排出すること、もう1つは材料の加熱過程で発生する様々なガスを排出することです。製品の薄肉化が進むほど、またゲートからの距離が離れるほど、排気スロットの開口は重要になります。

また、小型部品や精密部品の場合、排気スロットの開口部にも注意してください。製品表面の焼けや射出量不足を回避できるだけでなく、製品のさまざまな欠陥を排除し、金型汚染などを減らすこともできます。

では、金型キャビティ内の適切なベントとはどの程度でしょうか？一般的に、溶融樹脂が最高射出速度で射出され、製品に焦げ跡が残っていない場合、金型キャビティ内のベントは適切であると判断されます。

2、排気方法

金型キャビティの排気方法は様々ですが、いずれの方法においても、排気スロットの設計は、排気中に材料がスロット内に溢れ出さない程度の大きさにする必要があります。また、閉塞を防止することも重要です。さらに、排気スロットが多すぎるのも有害です。排気スロットがない場合、金型キャビティのパーティング面に作用する型締圧力が非常に高くなると、金型キャビティ材料のコールドフローや割れが発生しやすくなり、非常に危険です。

パーティング面における金型キャビティのベントに加え、鋳造システムの材料フローの末端に排気スロットを設け、エジェクタロッドの周囲に隙間を設けることでもベント効果が得られます。排気スロットの深さ、幅、位置を適切に選定しないと、飛散バリが発生し、製品の美観と精度に影響を及ぼします。そのため、上記の隙間の大きさは、エジェクタロッド周囲の飛散エッジを防止するために制限されています。

ここで特に注意すべき点は、ギアなどの部品の排気は、たとえ小さな飛散エッジであっても望ましくない場合があり、そのような部品の排気は、次の方法で行うのが最適であるということです。

（１）流路内のガスを徹底的に除去する。

（2）パーティング面には、粒径200#の炭化ケイ素研磨材を用いてショットピーニングが施されている。また、鋳造システムの材料流の末端に排気口が設けられており、主にマニホールドの末端に排気口が設けられ、その幅はマニホールドの幅と等しく、高さは材料によって異なる。

3、設計方法論

本稿では、長年にわたる射出成形金型設計と製品金型試作の経験に基づき、排気スロットの設計をいくつか簡単に紹介します。製品金型の形状は複雑なため、排気スロットの開口部は複数の金型試作を経て決定するのが最適です。金型設計全体の構造における最大の欠点は、排気性能の悪さです。
キャビティコア全体には、いくつかの排気方法があります。

1) キャビティスロットまたはインサート取り付け部品の使用。

２）インサートシームの側面の使用。

3) 地元産の螺旋形状

４）スロットを有するスラットハートの縦方向にプロセス穴を開く。

5) 排気が極めて困難な場合
6) 排気が極めて困難な場合、インレイ構造などを使用します。金型の一部の行き止まりで排気口が開けにくい場合は、まず製品の外観と精度に影響を与えないように、金型を適切にインレイ加工に変更する必要があります。これにより、排気口の加工が容易になるだけでなく、元の加工の難しさやメンテナンスの容易さも改善されることがあります。

4、熱硬化性プラスチック成形用の排気タンク設計

熱硬化性材料の場合、熱可塑性材料よりもベントが重要です。まず、ゲート前のマニホールドをすべて排気する必要があります。ベントスロットの幅はマニホールドの幅と等しく、高さは0.12 mmです。キャビティの周囲全体にベントが必要です。各ベントスロットの間隔は25 mm、幅は6.5 mm、高さは材料の流動性に応じて0.075〜0.16 mmです。柔らかい材料はより低い値を取る必要があります。エジェクタロッドは可能な限り大きくする必要があり、ほとんどの場合、エジェクタロッドの円筒面に高さ0.05 mmの平面を3〜4つ研磨する必要があります。研磨痕の方向はエジェクタロッドの長さに沿う必要があります。研磨は、より細かい粒度の研削ホイールで行う必要があります。エジェクタの端面は、フランジを形成する場合にフランジが部品に密着するように、0.12 mm の面取りを施す必要があります。

5、結論

排気タンクを適切に開くと、射出圧力、射出時間、保持時間、型締め圧力が大幅に低減されるため、プラスチック部品の成形が困難から容易になり、生産効率が向上し、生産コストが削減され、機械のエネルギー消費も削減されます。

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