2005年以来、プラスチック射出成形金型製造

射出成形におけるランナーとゲート：包括的な概要

射出成形は、今日、さまざまな製品の部品を製造するために使用されている重要な製造プロセスです。この工程は、効率と高品質を保証するために、ランナーとゲートの連携に依存しています。これらの部品を理解することは、設計者であれ、機械エンジニアであれ、あるいは単なるファンであれ、射出成形に関わるすべての人にとって必須です。このブログでは、ランナーとゲートについて深く掘り下げ、その仕組みや種類、設計方法、成形品全体に与える影響などをご紹介します。射出成形プロセス.

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ランナー

金型射出成形におけるランナーは、プラスチック材料が流れる流路である。ランナーを作る技術と職人技は、成形の品質、成形サイクル、セットアップのコストなど、いくつかの重要な要素に大きな影響を与えます。

ランナーは、射出成形機のノズルから溶融プラスチックを運ぶ主要な流路の役割を果たします。このランナーはゲートまでの輸送システムであり、溶融プラスチックの通り道となる。抵抗が少なく、熱損失が少なくなるように、短く、曲がりの少ない設計にする必要があります。ランナーは通常、三角形か円形に設計される。

複数のキャビティを持つ金型では、部品の寸法精度を達成するためにランナーの選択が重要です。下図は、複数キャビティを持つ金型の典型的なランナー・レイアウトを示しています。

ランナーの分類

プラスチック金型のランナー設計には、主に直線型、円形型、点型、扇形型がある。その中で、直線ランナーと円形ランナーは最も一般的な2つのタイプです。

リニアランナーは、溶融プラスチック材料が直線状の流路を通って金型キャビティに流れ込むものである。シンプルで作りやすく、生産効率が高いのが特徴です。しかし、デッドスポットが残りやすく、気泡が発生しやすく、ブレークポイントをなくしにくいため、高精度な製品にはあまり使われません。

しかし、サーキュラー・ランナーは違う。金型キャビティを一周し、異なる方向からリニア・ランナーが入ってくる。これには利点がある。プラスチック溶融をより均一にし、圧力をより均一にする。しかし、設計や製造がより複雑になる。そして問題を引き起こすこともある。うまくはまらない。スプルーができることもある。

ランナー・デザインの原則

1.ねじれや曲がりが多すぎないようにする。これらは、複雑すぎる部品形状やプラスチックの流動に伴う欠陥や流動抵抗を増加させる。

2.射出サイクルと金型充填時間を短縮するために、短いスクリュー引き戻しを使用します。

3.気泡を防ぎ、プラスチックの流れを維持するために、流路を下るにつれてランナーサイズを細くする。

4.金型キャビティからランナーへの接続が適切であることを確認し、ポリマーが充填される際の衝撃や圧縮を最小限に抑えます。

一般的なランナーのタイプ

1.ノズルタイプ（ポイント）ランナー

ノズル型ランナーは、複数のノズルを金型キャビティに接続して使用し、ノズルの出口に小さなドットを形成します。

2.ホットランナー

ホットランナーは、ヒーターパイプでプラスチックを液状に加熱し、ノズルから金型のキャビティに注入する。気泡や収縮などの問題を効果的に回避できるため、高精度なプラスチック製品の生産に適している。

3.トレンチランナー

トレンチ・ランナーは、金型に深い溝を加工し、溶融材料を枝管を通して異なるキャビティに供給するものです。ランナーの長さが短く、平滑性が高いという利点があり、大型、長尺、肉厚の製品に適しています。

4.扇形ランナー

扇形のランナーは、ランナーを複数の枝に分け、それぞれが異なる角度を持つ。これにより、溶融材料がさまざまなキャビティに均等に分配されます。多キャビティのプラスチック成形品の生産に適しています。

ゲイツ

ゲートシステムに関しては、設計がすべて重要です。ゲートを設置する場所、数、見た目、大きさなどを決める必要がある。ゲートの主な仕事は以下の通りだ：

溶融プラスチックが金型キャビティに入る量と入る場所をコントロールする。

プラスチックを金型のキャビティにとどめておき、硬くなる前にランナーに戻るのを止めるためだ。

ビニールをギュッと握って、自分自身と擦れ合わせることで熱を作る。

製品が硬くなって不要になったら、ランナーを簡単に取り除くことができるようにするためだ。

分類

射出成形金型ゲートは非制限的ゲートと制限的ゲートに分けられる。

1.非制限的ゲート

下図は非制限ゲートで、ダイレクトゲートとも呼ばれる。この種のゲートは、金型設計が簡単で、操作や成形が容易で、収縮が少ない。しかし、この種のゲートは成形サイクルが長くなり、割れ、反り、残留応力などの成形不良が発生しやすい。

2.制限ゲート

断面が小さいため、制限ゲートは通常、素早く固化するように設計されている。制限ゲートの利点は

ゲート周辺の残留応力や変形が少なく、クラック、反り、変形などの成形不良を低減。

金型キャビティ内の射出圧力が低く、製品の投影面積を大きくできる。

ゲート閉鎖時間を短縮し、成形サイクルを短縮。

二次加工を省くことによる製品品質の向上。

6種類の制限ゲート

サイドゲート

サイドゲートの厚さは通常、部品肉厚の30%-40%です。幅は部品肉厚の約3倍です。サイドゲートは、ほとんどのプラスチックに使用できます。オーバーラッピングゲートとスポークゲートは、サイドゲート設計のバリエーションです。

ファンゲート

ファンゲートは平らな製品に使用され、広く平らな断面を持つため、ゲートの欠陥を効果的に排除することができる。

フィルムゲート

下の画像は典型的なフィルム・ゲートのデザインである。部品と同じ幅ですが、かなり薄くなっています。フィルムゲートはファンゲートと同様、部品の応力や変形を効果的に排除します。

ディスクゲート

薄いディスク・ゲートは、溶接線ができるのを防ぐために、円盤状またはリング状の部品を囲むのに使われる。ディスクゲートのバリエーションにリングゲートがある。

ピンゲート

ピンゲートは通常、部品の中央に位置し、多点ゲーティングによく使用される。直径が通常0.8～1.2mmと小さいため、高い流動抵抗が発生する可能性があります。アンダーフィルを避けるため、低粘度プラスチックや高い射出圧力を推奨します。

ピンゲートの特徴

ゲート位置の選択の厳しさ軽減
ゲート周辺の残留応力が低い
マルチキャビティ金型のゲートバランスが容易
投影面積の大きい製品では、複数のピンゲートが製品の反りを効果的に低減します。
ピンゲートはトリミングが容易で、3プレート金型では自動ゲートトリミングが容易に実現できる。
製品とゲートの分離が容易。

海底ゲート

これがサブマリン・ゲートの写真だ。通常、ゲートは金型のパーティング面にあります。ランナーがパーティング面にあるのに対して、ゲートは通常、金型の可動プレートや固定プレート、時にはキャビティにあります。ピンゲートに似ていますが、サブマリンゲートの良いところは、2プレート金型でも使えることです。ゲートは成形品を排出するときに自動的に外れます。

ゲートバランス

マルチキャビティ金型では、各キャビティに溶融プラスチックを均一に充填することが重要です。プラスチック溶融物がランナーからキャビティの端に流れるにつれてポリマー圧力が低下するため、ゲートのバランスはゲートの長さ、幅、深さを最適化する必要があります。

ゲートとランナーをバランスよく設計することで、実際の成形時のフローマーク、収縮、充填不足、寸法変動、重量変動などの成形不良を防ぐことができます。

射出成形金型ゲート設計の原則

1.ゲートは、跡が残ったり、製品の重要な部分を傷つけたりしない場所に設置する。

2.プラスチックがスムーズに流れ、気泡ができたり穴があいたりしないように、ゲートをシンプルにする。

3.ゲートを製品に合った大きさにする。大きすぎると、金型に入れるのに時間がかかりすぎる。小さすぎると、プラスチックが金型に入るのに圧力がかかりすぎる。

4.ゲートが製品に接する部分は、トリミングの際に跡が残ったり材料が失われたりしないよう、できるだけ滑らかでなければならない。

5.ゲートが複数あると、プラスチックの流れが不均一になり、パーツの大きさが異なってしまうからだ。

考察

ゲートの位置決めをする際に考慮すべき基本的な要素には、部品の設計、流れ、最終製品の使用要件などがある。以下の点を覚えておいてください：

1.圧力損失をできるだけ小さくするため、ゲートはできるだけ大部品の近くに設置する。そうすることで、樹脂のフローフロント交差部の冷却が少なくなり、その結果、ウェルドラインが良好になる。樹脂が適切な圧力と流速で金型に充填されるように、ゲートのサイズを適切に選択する必要があります。

2.ゲートの遷移長はできるだけ短くする。

3.コリジョンゲートは、流入する流体を金型キャビティの壁やコアに対して直接流れさせ、渦巻きを避けるのに役立ちます。

4.樹脂の中に空気が入らないように、ゲートからの樹脂の流れによる空気がベント溝へ行くようにしてください。

5.肉厚部分から肉薄部分へ樹脂が流れるようにゲートを配置する。

6.スワール、放射状の斑点、ゲートのハロを抑えるには、ゲートがランナーに対して正しい角度を持つようにする。

7.装飾面のすぐ上にゲートをかけると、表面欠陥ができることがある。

ランナーとゲートのデザインチェック

(1) ランナーバランシングは必要か？

(2)ゲートの先端の直径は、ゲートの直径と合っているか。射出成形マシンのノズル？

(3) ゲートの厚さは流量要件を満たしているか。

(4) ランナーの断面形状は適切か？

(5) ランナーの断面積は？

(6) ランナーの平均水力半径は？

(7) 走者の体重は？

(8) ランナー引きは必要か？

(9) 走者の引きとゲートの関係は適切か？

(10) ランナーはスムーズに脱型できますか？

(11) 走者はスムーズに退場させられるか？

(12)ランナーの取り外し方法は？（自由落下、取り外しロボット（方向）

(13) ゲートの位置は適切か？

(14) ゲートの数は適切か？

(15) ゲート方式は適切か？

(16) 溶接線の発生位置は予測できるか？

(17) ディンプル発生位置の予測は可能か？

(18) ゲートの断面サイズは？

(19) ゲートカットの方法は明確か？

(20) ゲートカット後の品質管理は可能か？

(21) ゲートの設計寿命は？

(22) ゲート部分はあらかじめ分割しておく必要がありますか？

(23) ゲート部の加工寸法測定方法は明確か。

(24) ゲート部の金型材料は何ですか？

(25) ゲート部の硬度は？

結論

射出成形金型におけるランナーとゲートは、金型設計に重要な役割を果たします。射出成形プロセスしかし、この2つの違いを知っておくことは重要です。ランナーは、射出成形機から金型キャビティに溶融プラスチックを誘導し、製品を成形するために使用される曲がりくねった溝です。ゲートとは、射出成形機から金型に直行する流路のことである。プラスチックペレットを射出機で溶かし、溶けた材料を金型に注入して製品を成形します。射出成形において、適切なランナー設計とゲート制御は、製品の品質と生産効率を確保するために重要である。これらはプラスチック製品の製造に必要なものである。