射出成形におけるソリの原因

質問

射出成形におくるトラブルについて勉強しています。
その中でソリが発生する原因として内部歪や収縮差などがあることはわかったのですが、
圧力不足あるいは過剰圧力を解消することでソリが解消できるという記述がありました。
ただこの圧力の増減がソリにどう影響しているのかがよくわかりません。
また内部歪に関しても残留応力が原因なのはわかるのですが、なぜ残留応力が発生するのか今一わかりません。
どなたかわかりやすく説明してもらえないでしょうか。

回答No.2

my3027

私の理解では、残留応力は部分的な冷却差により発生すると理解しています。

製品の肉厚が一定とした場合、金型への熱の逃げ方が均一であれば材料密度は一定で反りは無し。しかし、実際には冷却パイプからの位置、肉厚の違い等の違いにより、単位体積辺りから逃げる熱量は場所で違います。もちろん固定側と稼動側では構造的にも大きな違いが有ります。その差により、ある部分は熱が逃げず固化していないのに別な部分は熱がかなり逃げて固化し始めたりします。結果固化していない部分は固化した部分に引張られそりを生じます。その冷却差が肉厚方向で起こる(大概は固定側と稼動側？)と考えれば理解しやすいかもしれません。

冷却速度差→固化の不均一→固化部が未固化部を引張る→応力発生→射出後そる

圧力と反りの関係は、圧力により製品形状は左右されるが、射出速度やゲートシール迄の時間等、反りに影響する制御因子の１つとして存在すると理解する方がいいかと。形状や材質により傾向は違うので。

お礼

ご回答ありがとうございます。
温度差により固化のタイミングが異なることでソリが発生するというのも確かにわかる話です。
ただ温度差に関しては根本的な解決として冷却パイプの配管再変更など金型に大きな修正が必要になると考えられるので、後からの対応はなかなか難しそうですね。

回答No.1

tetsumyi

実際に成型品を良く見るとわかると思うのですが、成型品のゲート部分にシワのような模様が入っている物が多くあります。
射出成型において溶融樹脂はランナー、ゲートを通りますが金型は樹脂が固まる程度の温度に管理されます。
と言うことはランナー、ゲートを通る段階で固化しかかっています。
そうして、キャビティ内部で既に固まっていますから、ほとんど全ての製品でウェルドラインができます。
これを無理やり押し込んで成型するのですから内部歪ができます。
そうして、樹脂の流れは製品の形状で固化しかかった樹脂が不均等に押し込まれる形で成型されますから反りが起きます。
圧力を変えると最初に入った樹脂と最後に入った樹脂の内部圧力差を少なくなるように調整することになります。
理想的にはゆっくり固まるように温度管理ができれば良いのですが、時間当たりの生産量を増やすために1ショットあたりの時間を少なくしようとしますから限界があります。
実際に現場で射出成型を経験した者だけが知ることができる、反りの問題の難しさです。
材質やリブを入れる等の設計で対策できれば良いのですが、それができない場合は成型技術に全てを頼ることになります。

お礼

ご回答ありがとうございます。
確かに固まりかけのもので無理やり成型すれば歪みが発生しますね。
それと圧力を変えると最初と最後の樹脂内部圧力の差を小さくできるというのは、過剰に圧力をかけると先に入った樹脂に余計に圧がかかり差が大きくなり、圧力不足ならば先に入った樹脂に上手く圧がかからず差が大きくなるということでしょうか。