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射出成形における残留応力の主な原因とは? ~豆知識~
不均一な冷却速度と不均一な圧力分布、分子配向です。
金型内で樹脂が冷却される際、外側と内側で冷え方に差が生じたり(温度差)、厚みや形状の差で圧力が偏ったり、強化繊維などが流動方向に配向することで、分子が無理な状態で固化し、内部に応力が残ります。これが反りや割れ(クラック)、寸法不良の原因となります。
【 主な発生原因 】
■ 不均一な冷却(温度差) :
・ 金型内で樹脂が急激に冷える際、外側から冷えるため、内側と外側で冷却速度に差が生じ、収縮量の違いから応力が発生します。
・ 肉厚の差が大きいと、厚い部分は冷えにくく、薄い部分は早く冷えるため、応力が集中しやすくなります。
■ 不均一な圧力(射出・保圧) :
・ 射出圧力や保圧が過剰だと、樹脂が無理やり詰め込まれ、分子が圧縮された状態で固化します。
・ ゲート位置や製品形状により、圧力のかかり方に偏りが生じます。
■ 分子配向(材料特性・流動) :
・ 強化繊維入りの樹脂では、繊維が流動方向に配向し、向きによって収縮率が異なり異方性が生じ、応力となります。
・ 射出速度が速すぎると分子配向が偏り、局所的な応力集中を招きます。
■ 製品形状(設計起因) :
・ リブやボスなど複雑な形状は応力集中点になりやすく、鋭角な角部は特に割れやすくなります。
【 影響 】
・ 反り、歪み : 応力が解放されることで製品が変形します。
・ クラック(割れ) : 外部からの力や熱が加わると、内部応力で割れやすくなります。
・ 嵌合不良 : 寸法精度が悪化し、部品同士がうまくはまらなくなります。
【 対策(アニール処理など) 】
・ アニール処理 : 成形後に熱処理(ゆっくり加熱・冷却)を施し、分子の動きを助けて応力を解放・緩和させる方法が一般的です。
・ 成形条件の最適化 : 射出・保圧圧力の低減、適切な冷却時間設定、射出速度の調整など。
・ 設計の見直し : 均一肉厚化、リブの角を滑らかにする(Rをつける)など。
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【企業情報】
日進工業株式会社
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| 会社名 |
日進工業 株式会社 (にっしんこうぎょう) |
エミダス会員番号 | 92058 |
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| 国 | 日本 | 住所 |
日本 愛知県 碧南市 |
| 電話番号 | ログインをすると表示されます | FAX番号 | ログインをすると表示されます |
| 資本金 | 9,900 万円 | 年間売上高 | |
| 社員数 | 300人 | 担当者 | 内山 誠 |
| 産業分類 | 輸送機器 | ||
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