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射出成形機のかじりとは？根本的な原因とCrNのセラミックコーティングの剥離について
- 当社の射出成形機の射出部でかじりが発生し困っています。射出部は円筒状のポットに勘合された円柱状のプランジャが前進して、金型内に樹脂やゴムを押し出す様な構造となっています。各部品の材質および硬度はポットが窒化鋼SACM645で内面硬度はHv1000～1100、プランジャがSCM440Hで硬度はHv560～660です。径はφ60mmでポットとプランジャ間のクリアランスは0.02mmです。
- この射出成形機は射出容量を増加させるため、プランジャのストロークを標準品の350mmから440mmに伸ばしています。それ以外は標準機と同様の構造および加工方法となっています。トライボロジーの文献等を調査しましたが根本的な原因がつかめないまま、プランジャの表面にCrNのセラミックコーティングをすると改善されることが試験により分かりました。しかし、このコーティングが運用中に剥離し樹脂材の中に混入すると、成形品に悪影響が出てしまいます。
- 上記の状況から以下の質問をさせていただきます。１．根本的な原因はどこにあることが考えられるのでしょうか。 その調査はどのようにすればよいのでしょうか。２．CrNのセラミックコーティングの剥離は、実際にどのような場合に発生するのでしょうか。
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CrNのセラミックコーティングは、以下の窒化処理と違いますか？ http://www.kyokutou-tikka.com/cgi-bin/kyokuto/siteup.cgi?category=1&page=0 タフトライドやイソナイト処理（塩浴軟窒化）やイオン窒化処理 http://www.hatta.co.jp/ion.html http://www.hatta.co.jp/ion2.html http://www.hiroshima-parker.co.jp/tufft.html http://www.nc-net.or.jp/emidas/gaiyou.php?72728 等に変更はできませんか？ さて、剛性全体のズレによる応力で焼き付くのか、 熱膨張等によるプランジャーユニットと相手側の隙間がなくなり、 焼き付くのかは、簡易テスト確認等で判りますか？ 前者は芯が使用頻度によりズレる、後者は熱等により隙間がなく なるです。 先ずは、温度上昇や歪みのデータを取り、分析していけば対策も 判ってくると思います。
>根本的な原因がつかめないまま 単純に変更したファクターでしょう。 今回の場合”長さ”＝ストロークとプランジャの長さ 今まではかろうじてクリアランスと長さがバランスが取れていたが 長さを変えたことでポットとプランジャが接触するようになった。 試しに、プランジャ先端の方の触振れを測れば長くした方が振れが大きい のでは？ 穴と軸の芯が出てますか？ また、傾きを含めた計算上当たらない設計となっていますか？ また、各部品の精度が出ていますか？ また、精度を出せる実力がありますか？ 等、機械的寸法関係を調べてからだと思いますよ。 何をどうするかは。
補足
ご回答ありがとうございます。 説明が不足してしまい申し訳ありません。 穴と軸の芯はこの装置の構造上、正確に組み立てることが困難なため 0.4mmほどのガタがあり、ズレを補正するようになっています。 また、各部の寸法は設計上問題の無いことを確認し、実際の加工寸法も 公差範囲内に入っているかの測定も実施しました。 更に実際の組立後の触れ量もダイヤルゲージにより4方向から測定し問題の 無いことを確認しました。 プランジャの硬度の測定も実施しましたが、ポットの内径は測定が困難なため 実施しておりません。今後、かじって破損してしまったポットを切断し硬度測定をする予定です。 ある特定の成形材料でかじりの頻度が高いため、珪砂等の異物が混入している ことを考えましたが、この材料の成分に関してはユーザーのノウハウに係る ため、当社には教えてもらえませんでした。外部機関に依頼し成分分析を 実施し珪素の混入は確認できましたが、これが原因か否かは分かりませんで した。同じ材料でもかじりが発生しないものは長期間発生しておらず、必ず しも材料のみが原因ではなく複合的なものではないかと考えています。
構造を十分把握していないため推測の域でのご回答で申し訳ございません。 ポットとプランジャーのクリアランスが20μmで、プランジャーは片持ちで作動されていることと思います。当然、ストロークが長くなれば、若干なりともたわみも大きくなると考えられ、ポットとプランジャー接触する割合も高くなると思います。また、プランジャーとポットの硬度差が高いことから初期なじみ効果は期待できるかもしれませんが、かじり始めると磨耗が早いと思います。プランジャーは高周波焼入れをしているので、ある程度の硬化層が必要になると思いますが、ステンレス材を窒化処理してみるのもいいかもしれません。硬化層は処理時間により異なりますが、最表面はHv1000～1400得る事ができます。参考までに…
お礼
ご回答ありがとうございます。 ステンレス材の窒化処理検討してみます。
お礼
ご回答ありがとうございます。 CrNの表面処理は以下のものです。 http://www.taihei-s.com/seihin23.htm ポットとプランジャのクリアランス測定はいろいろなセンサメーカにも 相談し検討しました。 しかし、高圧（200MPa程度）と高温（80℃程度）になる環境であり、使用 できるセンサが無く断念しました。 温度については温調装置により一定温度になるよう制御していますが、 射出時のせん断発熱により部分的、一時的に高温になることも考えられます のでご指摘のように測定してみます。 また、ご紹介いただきました表面処理も検討させていただきます。