より強力な射出成形部品を作成するための 3 つのヒント

射出成形は汎用性の高い製造プロセスであり、通常、溶融したプラスチック樹脂を耐久性のある金型に射出することで、同一部品を大量に生産することができます。射出成形は大規模な場合は非常に費用対効果が高くなりますが、プラスチック部品は通常、最終製品を射出成形する前に、設計レビュー、3D 印刷、シミュレーション、およびテストを経ます。最終製品の強度を向上させるプラスチック射出成形部品を設計する際に留意すべきいくつかのヒントを次に示します。

材料の選択:強力なパーツを作成するための基本

まず、材料の選択について簡単に説明します。言うのは当然のことのように思えるかもしれませんが、コンポーネントを構成する特定の材料は、最終的な部品またはアセンブリの耐久性、強度、靭性に大きな影響を与えます。部品やアセンブリの強度を向上させる簡単な方法はありますか?より強力な熱可塑性樹脂を使用してください。射出成形部品の強度を特に向上させたい場合に考慮すべき、いくつかの一般的な射出成形材料を次に示します。

ABS

アクリロニトリル ブタジエン スチレン (ABS) は、家庭用と産業用の両方で使用できる耐衝撃性のエンジニアリング熱可塑性樹脂です。この手頃な価格の樹脂から、リモコンや電子機器の筐体からコンプレッサーやネブライザーの製造まで、あらゆるものを作ることができます。ただし、ABS は、特定の化学物質にさらされると、風化やストレス クラックが発生しやすくなります。

ポリカーボネート

PC とも呼ばれるこのプラスチックは、驚異的な耐衝撃性 (ABS を超える) を提供し、透明にすることができるため、ガラスの一般的な代替品となっています。保護ゴーグル、フェイス シールド、屋内外の看板、窓などの消費財は、この樹脂から製造され、建物の外装を保護するためにも使用されることがあります。 PC は衝撃には強いものの、傷がつきやすく、作業コストが高くなります。

ナイロン

ナイロンは、優れた耐摩耗性、耐薬品性、および耐熱性と組み合わせて低摩擦係数を必要とする用途に適した汎用性の高いプラスチック ファミリーです。非充填ナイロンはある程度の柔軟性と剛性を備えている傾向がありますが、部品の特定の特性を最適化するために安定剤と添加剤を材料に組み込むことができます。たとえば、ガラス繊維は、材料の圧縮強度、剛性、および熱変形温度を改善すると同時に、材料をもろくします。ナイロンは周囲から湿気を吸収する傾向があり、安定剤を使用しないと紫外線で簡単に損傷します.

アセタール

アセタールは、その剛性、低摩擦係数、および摩耗、水、および化学薬品に対する耐性が高く評価されています。アセタールは、電子機器、ジッパーとギア、自動車部品、食品産業用部品、その他多くの用途の製造に一般的に使用されています。アセタールは付加製造技術と互換性がないため、ナイロンよりも試作にはあまり使用されない傾向があります.また、装飾部品や塗装や印刷が必要な部品にも適していません。

より強い部品を作るための設計のヒント

厚い部分は避ける

冷却時間は、通常、射出成形プロセスの最も長い段階であり、成形品の最も厚い部分によって決まります。冷却時間が長いということは、サイクル時間が長くなることを意味し、生産コストが増加します。断面が厚いと、パーツの異なるセクションが異なる速度で冷却されるリスクも高まり、反りやヒケなどの欠陥につながる可能性があります。

プロセスとしての射出成形は、肉厚が 0.040 インチ (1.016 mm) ～ 0.140 インチ (3.556 mm) の範囲の部品を製造する場合、一般に安定して一貫していますが、理想的な公称肉厚は材料によって異なります。肉厚が 0.120 インチ (3 mm) を超える部品は一般に成形可能ですが、多くの場合、各サイクル中に金型キャビティが確実に充填されるように、追加の注意が必要です。約 0.150 インチ (3.8 mm) の断面では、ヒケが発生しやすくなり、パーツの実行可能性を維持するために追加のプロセスまたはサポートが必要になります。

リブで壁やボスを補強

壁とボスは、適切に機能するために十分な強度が必要なため、上記の最大壁厚のガイドラインを超えることが多い 2 つのフィーチャです。リブは、サイクル タイムに影響を与えることなく、公称よりも厚い壁、エンボス加工、高い壁を必要とする重要な領域に強度を追加します。場合によっては、部品の設計にリブを追加すると、材料の使用量を減らすことができます。

部品の冷却に伴うヒケやボイドのリスクを最小限に抑えるには、ボスの肉厚をコンポーネントの公称肉厚の 40 ～ 60% にする必要があります。反りを最小限に抑えるために、ボスはリブまたはフィレットで所定の位置に固定する必要があります。ボスは追加のストレス ポイントを導入することができますが、適切に組み込まれていれば、部品の設計のストレス ポイントを実際に強化することができます。

角を強化するためにフィレットと半径を使用

特に射出成形部品の場合、鋭い角は製造業の味方ではありません。コーナーを回避するための解決策は?フィレット半径とラウンド半径。この 2 つは類似しています。フィレット半径は内側の角の丸みであり、丸み半径はパーツの外側の角の丸みです。

内側の角を丸くすると、部品の耐荷重強度が向上し、応力集中が緩和されるなど、多くの利点があります。これにより、生産中のキャビティ充填がより均一になり、コーナーの材料が膨張して部品の品質に亀裂が生じるのを防ぐことができます。ボスとリブの間にフィレット半径を追加して、それらを近くの壁に接続して強度を高めることができます。外側の角を丸くすると、耐荷重強度が向上し、破損の可能性が減少し、部品設計から充填が困難な角が取り除かれ、より一貫した金型充填が容易になります。

熟練した専門家による射出成形部品の強度の向上

製品チームが求めている材料特性は、耐久性と靭性だけではありません。強度、機能、手頃な価格、およびその他の望ましい材料特性の間で適切なバランスを見つけることが重要です。そうしないと、柔軟性が高すぎたり、もろすぎたりするパーツになってしまう危険性があります。

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