射出成形 工程は主に、型締め、充填、保圧、冷却、型開き、脱型の6段階からなります。 これらの 6 つの段階は、製品の成形品質を直接決定するものであり、これらの 6 つの段階は完全に連続したプロセスです。 この章では、充填、保圧、冷却、脱型の XNUMX つの段階に焦点を当てます。

1. 充填段階
充填は、金型を閉じて射出を開始してから、金型キャビティが約 95% 充填されるまでの射出成形サイクル全体の最初のステップです。 理論的には、充填時間が短いほど成形効率が高くなります。 しかし、実際の生産では、成形時間 (または射出速度) は多くの条件に左右されます。

高速充填。 高速充填中はせん断速度が高く、せん断減粘効果により樹脂の粘度が低下し、全体的な流動抵抗が減少します。 局所的な粘性加熱効果も、硬化層の厚さを減少させます。 したがって、流量制御フェーズ中の充填動作は、多くの場合、充填するボリュームのサイズに依存します。 つまり、流動制御段階では、高速充填により、溶融物のせん断減粘効果が大きくなることが多く、薄壁の冷却効果は明ら​​かではないため、速度の影響が優勢です。

低速で充填します。 熱伝導制御 低速で充填する場合、せん断速度が低くなり、局所粘度が高くなり、流動抵抗が高くなります。 熱可塑性樹脂の補充速度と流れが遅いため、熱伝導効果がより明白になり、熱は冷たい金型壁によってすばやく奪われます。 少量の粘性加熱と組み合わせると、固化層が厚くなり、薄い壁での流れ抵抗がさらに増加し​​ます。

ファウンテン フローにより、フロー ウェーブの前にあるプラスチック ポリマー チェーンは、フロー ウェーブ フロントとほぼ平行に整列します。 したがって、プラスチック溶融物の XNUMX つのストランドが出会うと、接触面のポリマー鎖は互いに平行になります。 さらに、溶融物のXNUMXつのストランドの特性が異なり（金型キャビティ内の滞留時間が異なり、温度と圧力も異なります）、溶融物の融合領域が生じます。 微視的には構造強度が弱い。 部品を適切な角度で光の下に置き、肉眼で観察すると、ウェルド ラインの形成メカニズムである明らかな結合線があることがわかります。 ウェルド ラインは、プラスチック部品の外観に影響を与えるだけでなく、その微細構造が緩んでおり、応力集中を引き起こしやすく、部品の強度が低下し、破壊が発生します。

一般的に、高温域でウェルドを形成するウェルドラインの強度の方が優れています。 高温では、ポリマー鎖の移動性が比較的良好であり、互いに浸透して絡み合うことができるためです。 さらに、高温領域のXNUMXつの溶融物の温度は比較的近く、溶融物の熱特性はほぼ同じであるため、溶接領域の強度が向上します。 低温域では溶着強度が弱い。

2.開催ステージ
保圧段階の機能は、圧力を連続的に加えて溶融物を圧縮し、プラスチックの密度を上げて (高密度化)、プラスチックの収縮挙動を補うことです。 保圧プロセス中は、金型キャビティが既にプラスチックで満たされているため、背圧が高くなります。 圧力を保持して圧縮するプロセスでは、射出成形機のスクリューはゆっくりとわずかにしか前進できず、プラスチックの流動速度も比較的遅くなります。 このときの流れを保圧流れと呼びます。 保圧段階では、プラスチックは金型壁によって冷却および凝固が速くなり、溶融粘度が急速に上昇するため、金型キャビティ内の抵抗が非常に大きくなります。 保持圧力の後期段階では、材料密度が増加し続け、プラスチック部品が徐々に形成されます。 圧力保持段階は、ゲートが硬化して密閉されるまで続きます。 このとき、保圧段階のキャビティ内圧が最高値に達する。

保圧段階では、プラスチックは比較的高圧のため、部分的に圧縮可能な特性を示します。 圧力の高い領域では、プラスチックはますます密度が高くなります。 圧力が低い領域では、プラスチックはより緩く密度が低くなり、場所と時間によって密度分布が変化します。 圧力保持プロセス中、プラスチックの流量は非常に低く、流れはもはや主役ではありません。 圧力は、圧力保持プロセスに影響を与える主な要因です。 保圧プロセス中、プラスチックは金型キャビティを満たし、徐々に固化する溶融物が圧力を伝達するための媒体として使用されます。 金型キャビティ内の圧力は樹脂を介して金型壁の表面に伝わり、金型が開く傾向があるため、型締には適切な型締力が必要です。 通常の状況では、金型の膨張力によって金型がわずかに開きます。これは金型の排気に役立ちます。 しかし、型膨張力が大きすぎると、バリや成形品のオーバーフロー、さらには型開きが発生しやすくなります。 したがって、射出成形機を選択する際には、型膨張を防ぎ、効果的に圧力を維持するために、十分な型締力を備えた射出成形機を選択する必要があります。

新しい射出成形環境では、ガスアシスト成形、水アシスト成形、発泡射出成形など、いくつかの新しい射出成形プロセスを検討する必要があります。

3.冷却段階
射出成形金型では、冷却システムの設計が非常に重要です。 これは、成形されたプラスチック製品が冷却されて一定の剛性までしか固化できず、脱型後にプラスチック製品が外力によって変形するのを防ぐことができるためです。 冷却時間は成形サイクル全体の約 70 ～ 80% を占めるため、冷却システムを適切に設計することで、成形時間の大幅な短縮、射出生産性の向上、およびコストの削減を実現できます。 不適切に設計された冷却システムは、成形時間を延長し、コストを増加させます。 不均一な冷却は、プラスチック製品の反りをさらに引き起こします。

実験によると、金型に入る溶融物からの熱は一般に 5 つの部分に放散され、95 つの部分は放射と対流によって XNUMX% が大気に伝達され、残りの XNUMX% は溶融物から金型に伝導されます。 金型内の冷却水パイプにより、熱は金型キャビティ内のプラスチックから金型フレームを介して冷却水パイプに熱伝導によって伝達され、熱対流によって冷却液によって奪われます。 冷却水によって奪われなかった微量の熱は、金型内を伝導し続け、外界と接触した後、空気中に放散されます。

射出成形の成形サイクルは、型締時間、充填時間、保圧時間、冷却時間、脱型時間で構成されます。 その中でも冷却時間が最も多く、約70%～80%を占めています。 したがって、冷却時間は、成形サイクルの長さとプラスチック製品の出力に直接影響します。 脱型段階では、プラスチック製品の温度をプラスチック製品の熱変形温度よりも低い温度に冷却して、脱型の外力による残留応力または反りおよび変形によるプラスチック製品の緩みを防止する必要があります。

製品の冷却速度に影響を与える要因は次のとおりです。
１）プラスチック製品の設計。 主にプラスチック製品の肉厚。 製品が厚いほど、冷却時間が長くなります。 一般的に、冷却時間はプラスチック製品の厚さの 1 乗、または最大ランナー径の 1.6 乗にほぼ比例します。 つまり、プラスチック製品の厚さは 4 倍になり、冷却時間は XNUMX 倍になります。

2) 金型材料とその冷却方法。 金型コア、キャビティ材料、金型母材などの金型材料は、冷却速度に大きな影響を与えます。 金型材料の熱伝導率が高いほど、単位時間あたりのプラスチックからの熱伝達効果が高くなり、冷却時間が短くなります。

3) 冷却水パイプの構成。 冷却水パイプが金型キャビティに近いほど、パイプの直径が大きく、本数が多いほど、冷却効果が高くなり、冷却時間が短くなります。

4) クーラントの流れ。 冷却水の流量が多いほど（一般的に乱流が得られやすい）、熱対流による冷却水の除熱効果が高くなります。

5) クーラントの性質。 冷媒の粘度と熱伝導率も金型の熱伝導率に影響します。 冷媒の粘度が低いほど熱伝導率が高くなり、温度が低いほど冷却効果が高くなります。

6) プラスチックの選択。 プラスチックとは、プラスチックが暑い場所から寒い場所に熱を伝導する速さの尺度を指します。 プラスチックの熱伝導率が高いほど、熱伝導効果が高く、またはプラスチックの比熱が低いほど、温度が変化しやすくなるため、熱が放散しやすくなり、熱伝導効果が高くなり、必要な冷却時間が短くなります。

７）処理パラメータ設定。 材料温度が高いほど、金型温度が高くなり、突出可能温度が低くなり、必要な冷却時間が長くなります。

冷却システムの設計規則:
1) 冷却チャネルは、冷却効果が均一かつ迅速であることを保証するように設計されています。

2) 冷却システムを設計する目的は、金型の適切かつ効率的な冷却を維持することです。 冷却穴は、機械加工と組み立てを容易にするために標準サイズにする必要があります。

3) 冷却システムを設計する場合、金型設計者はプラスチック部品の肉厚と体積に応じて次の設計パラメータを決定する必要があります - 冷却穴の位置とサイズ、穴の長さ、穴の種類、穴の形状と接続、および冷却液の流量と流量。 熱伝達特性。

4. 脱型段階
脱型は、射出成形サイクルの最後のリンクです。 製品はコールドセットされていますが、脱型は製品の品​​質に非常に重要な影響を与えます。 不適切な脱型方法は、脱型時に製品に不均一な応力を発生させ、突き出し時に製品が変形するなどの不良を引き起こす可能性があります。 脱型には主に XNUMX つの方法があります。エジェクター脱型とストリッピング プレート脱型です。 金型を設計する際には、製品の品質を確保するために、製品の構造特性に応じて適切な脱型方法を選択する必要があります。

エジェクタ エジェクタ付きの金型の場合、エジェクタ ピンはできるだけ均一に設定する必要があり、変形や損傷を避けるために、突き出し抵抗が最大で、プラスチック部品の強度と剛性が最も高い場所を選択する必要があります。プラスチック部品の。 ストリッパー プレートは、通常、深い空洞の薄肉容器や、プッシュ ロッドの痕跡を許さない透明な製品の脱型に使用されます。