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インサート成形は、さまざまな業界で複雑で耐久性のある部品の生産を変革した高度な製造プロセスです。インサート成形では、金属部品とプラスチック部品を1つの部品に統合し、使用中の破損や分離の可能性を排除し、優れた強度、精度、設計の柔軟性を提供します。特に、これは、すべてのコンポーネントの信頼性と性能が重要な自動車や医療機器などの業界では絶対に必要です。だからインサート成形では、実際にどのような材料が使われていますか?これらの材料は、製品の最終的な性能と品質にどのように影響しますか?
この記事では、金属材料、プラスチック材料から他の特殊材料の幅広い用途まで、インサート成形技術の材料選択を深く探求し、その背後にある科学的原理とプロセスの革新を明らかにします。
インサート成形とは?
インサート成形は射出成形技術ですこれは、インサート(通常は金属)を射出成形部品に統合します。このプロセスでは、溶融プラスチックを射出する前に、インサートを金型キャビティに配置する必要があります。プラスチックが冷えて固まると、インサートがしっかりと包まれ、最終製品の不可欠な部分に変わります。
インサート成形は、高強度、耐久性、軽量特性を備えた部品の製造に優れています。これらの特性により、多くの業界でこの方法を採用して、丈夫でありながら軽量なコンポーネントを効率的に作成しています。
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インサート成形にはどのような材料が使われていますか?
インサート成形は射出成形プロセス射出成形プロセス中に事前に形成された部品(インサートと呼ばれる)が金型に配置され、プラスチック材料がインサートとしっかりと結合するように射出されます。インサート成形に使用されるインサート材料には、主に製品の設計要件と望ましい機能特性に応じて、さまざまなものがあります。
1.熱可塑性樹脂
| 材料 | 形容 |
| 米国船級協会 | ABSは、射出成形で最も一般的に使用される材料の1つです。自動車、家電製品、電子製品のケーシングや部品の製造に広く利用されており、その優れた機械的特性、耐衝撃性、耐薬品性、加工性が容易なため、その特徴があります。 |
| パソコン | PCは、透明性、耐衝撃性、耐熱性、寸法安定性に優れています。光ディスク、眼鏡レンズ、安全ヘルメット、電子機器用ディスプレイなど、高い透明性と高強度が求められる製品の製造によく使用されます。 |
| お父さん | ナイロン素材は、高強度、耐摩耗性、耐油性、優れた自己潤滑性を備えています。これは、ベアリング、ギア、パイプ、ケーブルシース、および機械的ストレスと耐摩耗性に耐える必要があるその他の部品の製造によく使用されます。 |
| ポリアセタール | POMは、その高硬度、高剛性、優れた耐摩耗性で知られています。精密部品、歯車、ベアリング、摺動部品などの製造によく使用されます。 |
| ペット | PETは主に飲料ボトルや食品包装などの製造に使用されますが、射出成形では、高い透明性と優れたバリア特性を必要とする一部の製品の製造にも使用されます。 |
| PMMAの | 有機ガラスとも呼ばれ、その優れた光学特性、透明性、耐候性により、レンズ、ディスプレイボックス、看板などの製造によく使用されます。 |
| PBTとPETG | これらの材料は、優れた耐熱性、耐薬品性、機械的特性を備えており、自動車、電子機器、家電業界で一般的に使用されています。 |
| PPSUとPEEK | これらの高性能プラスチックは、耐熱性、耐薬品性、高強度性から、医療機器、航空宇宙、自動車部品などの極限環境下での部品製造に使用されています。 |
| TPE/TPRの | このタイプの材料は、ゴムの弾力性とプラスチックの加工性を兼ね備えています。シール、ホース、ハンドルなど、ソフトな手触りと良好なシールが必要な製品の製造によく使用されます。 |
熱硬化性樹脂
- フェノール樹脂:長い歴史を持つ熱硬化性樹脂です。電気絶縁性、耐熱性、機械的強度に優れています。電気絶縁材料、摩擦材料などの分野でよく使用されます。
- エポキシ樹脂：優れた接着性、機械的特性、耐薬品性を備えており、コーティング、接着剤、複合材料などの分野で広く使用されています。
- メラミンホルムアルデヒド樹脂:耐熱性、耐水性、耐摩耗性に優れており、食器や床などの製造によく使用されます。
尿素ホルムアルデヒド樹脂:主に接着剤、コーティング、成形品などの製造に使用されます。
エラストマー
- 天然ゴム:弾力性、耐摩耗性、シール性に優れており、タイヤ、コンベヤーベルト、ホースなどの分野で広く使用されています。
ポリウレタン:耐摩耗性、耐引裂性、弾力性に優れており、靴底、車のシート、遮音材などの製造によく使用されます。 - 熱可塑性エラストマー(TPE):熱可塑性プラスチックとゴムの利点を兼ね備えており、加工が容易で、リサイクル可能で環境に優しく、ワイヤーやケーブル、医療機器、玩具などの分野で広く使用されています。
インサート成形はどのように機能しますか?
インサート成形は、構造的完全性が向上した複雑なコンポーネントを作成するための複数のステップを含む、高度で複雑な製造プロセスです。ここでは、その仕組みの概要をご紹介します。
1.埋め込まれた部品を型に入れます
のインサート成形プロセス、最初のステップはインサートのロードであり、これは手動または自動で完了できます。自動ローディング環境では、専用機械が金型内に埋め込まれた部品を正確かつ迅速に配置します。この自動化技術の優れた特徴は、その高い効率と精度であり、特に大規模な生産の機会に適しています。対照的に、手動のローディングプロセスは、熟練したオペレーターに大きく依存します。この方法はコスト管理において一定の利点を示していますが、作業効率が低いため、通常は小さな部品の製造に適しています。
2.プラスチックを溶かした後の金型射出
このプロセスでは、射出装置を使用して、事前に溶融したプラスチックを金型の内部に注入します。射出装置と金型キャビティとの間に圧力差がある場合、プラスチックは射出穴を通って金型キャビティに入り、最終的に固化します。射出装置により、プラスチックを金型のあらゆる部分に正確かつ直接充填できます。次に、冷却および凝固段階で、プラスチックに圧力が加えられ、プラスチックは金型の内壁と相互作用します。金型内のすべてのチャネルをプラスチックで完全に充填できるようにするには、このプロセスを高温高圧条件下で完了する必要があります。したがって、プラスチックが各チャネルから流出して汚染を引き起こすのを効果的に防ぐことができます。さらに、高温高圧の環境条件は、排気ポートを通じて金型内の余分な空気のスムーズな除去を効果的に促進することもでき、金型に挿入されたすべてのコンポーネントを金型の表面にしっかりと接着できるため、完全な製品構造を構築できます。
3.その型を始動します
溶融材料が金型内で十分に冷却され固化したら、金型を開くことができます。複雑な構造の一部の製品では、射出成形用に特別に設計されたロボットを使用して、上記の動作を実現できます。この操作は、手動または自動ツールで実行できます。金型を開く前に、すべての部品が必要な温度に完全に加熱でき、構造全体が適切に機能することを確認する必要があります。金型を開いたら、インサートが金型の他の部分と完全に統合されて完全なシステムを形成しているかどうかを確認する必要があります。
4.ゲートから成形部品を分離
金型形成プロセス中、ゲートは主要な支持部品として機能し、金型の各部品の完全性と安定性を確保します。ゲートの設計が不合理または欠陥があると、金型全体が正常に機能しなくなる可能性があります。成形プロセスでは、最初の成形部品がゲートと密接な接続を形成することがよくあります。
次に、このステップは、ゲートを成形部品から分離して、その後の操作と取り扱いを容易にするため、特に重要になります。このプロセスでは、ゲートシステムの清掃と表面欠陥の除去に特別な注意を払う必要があります。この重要なステップでは、不適切な操作が成形部品に亀裂や損傷を引き起こし、最終製品の品質に悪影響を与えるのを防ぐために、操作プロセスは非常に繊細でなければなりません。
5.Post-処理
インサート成形の具体的な手順は、達成したい製品の種類に基づいて決定されます。後処理が生産プロセスの不可欠な部分になると、表面処理と最終品質検査が日常的な作業になります。
インサート成形の用途は何ですか?
多くの業界では、製品がより機能的で、費用対効果が高く、耐久性があり、その他すべての利点があるため、インサート成形製品を使用しています。以下は、インサート成形部品が広く使用されているよく知られた業界です。
1.航空宇宙分野
航空宇宙産業も重要なアプリケーション分野ですインサート射出成形部品.業界では、インサート射出成形技術の使用により、航空機の軽量化に成功しています。この技術を使用して製造されるコンポーネントには、制御、通信機器、シートコンポーネント、ドアハンドルなどの主要コンポーネントが含まれます。
2.自動車製造
の出現前インサート射出成形技術、多くの自動車部品は一般的に金属でできており、かなりかさばっていました。しかし、インサート成形技術の導入により、多くの自動車部品が小型化・軽量化されるようになりました。電子機器のケーシング、ダッシュボードスイッチ、ドアハンドルなどの製品は、多くの場合、インサート射出成形を使用して慎重に作られています。
3.家電製品
インサート射出成形技術は、主にプラスチック材料の優れた絶縁特性により、民生用電気および電子製品の分野で非常に人気があります。インサート射出成形技術のサポートがなければ、多くの製品が正常に使用できなかったり、安全性が保証されなかったりします。壁面コンセントとドライバーは、この技術が日常的なアプリケーションで使用されている代表的な例です。電子製品の分野では、この技術はリモコン、スマートフォン、ラップトップ、その他の機器の製造に広く使用されています。
4.医療機器分野
医療機器技術の継続的な進歩は、インサート成形技術の機能的利点に大きく依存しています。この技術により、医療機器業界は、より軽量で洗浄や滅菌が容易な部品を開発することができます。インサート成形技術により、金属とプラスチックを試験管、手術器具、酸素マスク、その他の医療機器に完全に組み合わせることができます。
インサート成形の長所と短所は何ですか?
インサート射出成形は、事前に成形された部品(通常は金属部品)をプラスチック射出成形部品に埋め込む成形プロセスです。この技術は、プラスチックの可塑性と金属の剛性、強度、耐熱性を兼ね備えており、製品の設計と製造に多くの利点をもたらしますが、いくつかの欠点もあります。
利
- 補完的なパフォーマンス:プラスチックの可塑性と弾力性は、金属の剛性、強度、耐熱性によって補完され、製品のサイズと重量を減らしながら、複雑で繊細な統合された金属プラスチック製品にすることができます。
- 機能の多様化:プラスチック絶縁体と金属導電性の組み合わせを使用して、製造された製品は電気製品の基本機能を満たすことができ、透磁率、耐摩耗性、固定などのいくつかの特別な要件も満たすことができます。
- 強度の向上:プラスチックに金属インサートを追加すると、プラスチック部品の強度が大幅に向上し、耐久性が向上します。
- 設計の柔軟性:インサート射出成形は、製品設計の柔軟性を高め、プラスチックや金属を他の部品と組み合わせるための新しい可能性を開き、設計者がより多様な製品を作成するのに役立ちます。
- 生産プロセスの簡素化:インサート射出成形は、ホットメルト、溶接、リベット留めなどの二次加工をなくすことで、組み立て時間とコストを削減できます。
- インサート材料:インサートは金属に限定されず、布、紙、ワイヤー、プラスチック、ガラス、木材、コイル、電気部品、プラスチック部品、その他の材料にもなり、製品設計の選択肢が増えます。
- 製品の信頼性の向上:溶融プラスチックと金属インサートの組み合わせであるため、金属インサートの隙間を圧入成形などよりも狭く設計でき、製品の信頼性も高くなるため、振動などの試験に合格しやすくなります。
- 自動生産:縦型射出成形機、マニピュレーター、インサート製品配置装置などの組み合わせにより、インサート射出成形を最大限に活用し、自動生産を実現し、生産効率を向上させることができます。
欠点
- 複雑な金型構造:インサートの配置は、多くの場合、金型構造を複雑にし、射出成形サイクルを長くし、製造コストを増加させ、自動生産を困難にします。
- 熱膨張係数が一貫していない:インサートの熱膨張係数はプラスチックの熱膨張係数と一貫性がないため、最終製品に内部応力が発生しやすく、製品の亀裂や変形を引き起こします。
- 挿入前処理:インサート(特にナットインサート)は、内部応力を軽減するために予熱または乾燥する必要があることが多く、これにより製造プロセスとコストが増加します。
- インサート固定:インサートは金型にしっかりと固定されている必要があり、そうしないと、溶融物の影響でずれたり変形したりしやすく、製品の品質に影響を与えます。
- 不良品の高コスト:インサート射出成形が不十分な射出成形、インサートの欠落、位置の不良などの不良品を生成すると、製品全体が廃棄され、コストが高くなります。
- 製品のリサイクルに役立たない:インサート射出成形製品は、複数の材料が組み合わされているため、製品のリサイクルやスクラップ処理に役立たず、環境に一定の影響を与えます。
よくあるご質問(FAQ)
1.成形にはどのような材料が使用されていますか?
たくさんあります成形に使用される材料の種類主に金属材料、非金属材料、複合材料を含みます。金属材料:鋼、アルミニウム、銅、その他の金属材料は、優れた機械的特性と加工特性を備えており、さまざまな機械部品、構造部品、金属製品の製造に広く使用されています。非金属材料:プラスチック、ゴム、木材、紙などこれらの材料は、物理的および化学的特性が異なり、さまざまな包装材料、断熱材、シーリング材料、建築材料などの製造に適しています。複合材料:ガラス繊維強化プラスチック、炭素繊維強化金属など、特性の異なる2つ以上の材料で構成されています。
2.射出成形のインサートとは何ですか?
射出成形のインサートは金型付属品です射出成形金型のモールドコアに埋め込まれているもの。精度に対する要求は非常に高いです。その主な機能は次のとおりです:金型の高さを減らす:射出成形金型固定材料は、固定形状の比較的規則的な鋼のブロックです。金型内の1つの場所が他の場所よりも高い場合は、インサートを作成することで減らすことができます。このパーツの高さ。金型の改造に便利:射出成形金型の頻繁に修正が必要な部品を分解してインサートにすることができます。このように、金型交換時にインサートを交換するだけで済むため、改造コストが削減されます。排気:金型をベントする必要がある場所にインサートを追加します。インサートの一致するギャップを使用して空気を抜き、金型キャビティに空気が閉じ込められるのを防ぐことができます。便利な加工:金型内の深い骨の位置など、加工が難しい部品の場合、インサートを作成して加工の難しさを軽減することができます。金型の寿命を延ばす:インサートは通常、金型の脆弱な部分です。インサートが損傷したら、交換できるため、射出成形金型の寿命が延びます。
3.射出成形にはどのような材料を使用すればよいですか?
選択する場合射出成形材料、製品の使用と要件、材料の物理的特性、コスト、環境への影響、加工性、環境保護、特別な要件などの要素を考慮する必要があります。一般的な射出成形材料には、ABS(アクリロニトリルブタジエンスチレン):優れた機械的特性と加工特性を持ち、電子ハウジング、自動車部品などに適しています PC(ポリカーボネート):耐衝撃性と耐熱性に優れ、眼鏡レンズ、保護具などによく使用されます PP(ポリプロピレン):耐薬品性に優れ、低コストであるため、食品容器に適しています。 自動車内装など PE(ポリエチレン):低密度ポリエチレン(LDPE)と高密度ポリエチレン(HDPE)に分けられ、それぞれフィルムと硬質容器に適しています。PS(ポリスチレン):透明性と電気絶縁性に優れており、包装資材や使い捨て食器に適しています。
4.キャビティインサートとコアインサートの材質は何ですか?
コモンキャビティインサートとコアインサートの材料含まれるもの:鋼:炭素鋼、合金鋼など、優れた機械的特性と熱安定性を持ち、高精度で需要の高い金型の製造に適しています。銅合金:銅-ニッケル-シリコン-クロム四次合金(MoldMet200など)など、固溶体と時効熱処理により硬度、強度、導電率を向上させることができます。ブロー金型や射出成形金型などのコアやインサートに適しています。カーバイド:硬度と耐摩耗性が高く、高負荷と摩耗に耐える必要がある金型部品の製造に適しています。
概要
一般的に使用されるインサートモールディン用材料gには、熱可塑性プラスチック(PE、PS、PA、PP、ABS)、熱硬化性樹脂(フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂)、エラストマー(天然ゴム、ポリウレタン、熱可塑性エラストマー)が含まれます。インサート成形プロセスには幅広い材料オプションがあり、さまざまなアプリケーション環境と性能要件に応じて合理的な材料選択を行うことができます。適切な材料とプロセスパラメータを選択することにより、インサート成形技術は、さまざまな業界のニーズを満たす高品質で高性能な統合製品を製造できます。
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この記事は、複数の LS コントリビューターによって書かれました。LSは、製造業の主要なリソースであり、CNC加工,板金加工,3Dプリンティング,射出成形,金属プレス加工など。
