プラスチック部品の射出成形プロセスは、主に充填保持圧力冷却デモールディングなどの4つの段階で構成され、これらの4段階が製品の成形品質を直接決定し、これらの4段階は完全な連続プロセスです。

充填は、射出成形プロセス全体の1つのステップであり、金型が閉じて射出が開始され、金型キャビティが約95％まで充填されるまでの時間です。理論的には、充填時間が短いほど成形効率は高くなりますが、実際には、成形時間または射出速度は多くの条件の影響を受けます。

高速充填。高速充填時のせん断速度は高く、せん断薄化によりプラスチックの粘度が低下し、全体的な流動抵抗が減少します。局所的な粘性加熱効果により、硬化層の厚さも薄くなります。したがって、フロー制御段階では、充填動作は充填される体積に依存することがよくあります。つまり、流動制御段階では、高速充填により、メルトのせん断薄化効果が大きくなることが多く、薄肉壁の冷却効果が明確でないため、速度の効果が支配的になります。

低速で充填します。熱伝導が低速充填を制御する場合、せん断速度は低く、局所粘度は高く、流動抵抗は大きくなります。熱可塑性樹脂の補充速度が遅く、流れが遅いため、熱伝導効果がより明白になり、熱が冷たい金型の壁によって急速に奪われます。少量の粘性加熱と相まって、硬化した層の厚さが厚くなり、薄い壁での流動抵抗がさらに増加します。

噴水の流れにより、流れ波の前のプラスチックポリマーチェーンは、流れ波の前面とほぼ平行に配置されます。したがって、2つのストランドのプラスチックメルトが接触すると、接触面のポリマーチェーンは互いに平行になります。さらに、2つのストランドのメルトは異なる特性を持ち（金型キャビティ内の保持時間は異なり、温度と圧力も異なります）、メルトの接合面積が生じます微視的には、構造強度が低いです。パーツを光の下で適切な角度に配置して肉眼で観察すると、明らかな接着線があることがわかります。これがウェルドラインの形成メカニズムです。ウェルドラインは、プラスチック成形品の外観に影響を与えるだけでなく、微細構造の緩みのために応力集中を引き起こしやすく、この成形品の強度が低下して破壊が発生します。

一般的に言えば、高温ではポリマーチェーンの移動性が向上し、相互に浸透できるため、高温領域で溶接を生成するウェルドラインの強度が向上します。さらに、高温領域の2つの溶融物の温度が近いほど、溶融の熱特性はほとんど同じで、溶接領域の強度が増加しますが、逆に低温領域では、溶接強度が低くなります。

圧力保持フェーズの役割は、継続的に圧力をかけ、溶融物を圧縮し、プラスチックの密度（密度）を高めて、プラスチックの収縮挙動を補正することです。保圧プロセスでは、キャビティにすでにプラスチックが充填されているため、背圧が高くなります。保圧と締固めの過程において、射出成形機のスクリューは少しだけゆっくり前進するだけで、プラスチックの流速は比較的遅く、このときの流れを保圧フローと呼びます。保圧段階では、金型壁の冷却と固化によってプラスチックが加速され、溶融粘度が急速に上昇するため、金型キャビティ内の抵抗が大きくなります。保圧後期は材料密度が高くなり、徐々に塑性部品が形成されていきます。保圧段階は、ゲートが硬化してシールされるまで継続する必要があります。このとき、保圧段階のキャビティ圧力は高い値になります。

保圧段階では、圧力が比較的高いため、プラスチックは部分的な圧縮性を示します。圧力が高い領域ではプラスチックは密度が高くなり、圧力が低い領域ではプラスチックは緩くなり密度が低くなるため、場所と時間によって密度分布が変化します。保圧プロセス中は、塑性流量が非常に少なくなり、流動が機能しなくなります。圧力が保圧プロセスに影響を与える主な要因です。保圧過程では、プラスチックが金型キャビティに充填されます。このとき、徐々に固化する溶融物が圧力を伝達する媒体となります。金型キャビティ内の圧力はプラスチックにより金型壁面に伝わり、金型が膨張する傾向があるため、型締には適度な型締力が必要です。通常の状態では、金型の膨張力によって金型がわずかに広がり、金型の排気に役立ちます。ただし、金型の膨張力が大きすぎると、簡単にバリ、成形品のバリ、さらには金型が広がる可能性があります。したがって、射出成形機を選択するときは、金型の膨張を防ぎ、圧力を効果的に保持するために、型締力が十分に大きい射出成形機を選択する必要があります。

射出成形金型では、冷却システムの設計が非常に重要です。これは、成形されたプラスチック製品を一定の剛性までしか冷却固化することができず、離型後の外力によりプラスチック製品が変形するのを防ぐことができるからである。冷却時間は成形サイクル全体の約70％〜80％を占めるため、適切に設計された冷却システムは、成形時間を大幅に短縮し、射出成形の生産性を向上させ、コストを削減できます。不適切に設計された冷却システムは、成形時間とコストを増加させます;不均一な冷却は、プラスチック製品の反りと変形をさらに引き起こします。

実験によると、溶融物から金型への熱は通常2つの部分に分配され、そのうちの5％は放射と対流によって大気に移動し、残りの95％は溶融物から金型に伝導します。プラスチック製品の冷却水パイプの影響により、金型キャビティ内のプラスチックから熱伝導によってモールドフレームを介して冷却水パイプに熱が伝達され、熱対流によって冷却液によって熱が奪われます。冷却水に奪われない少量の熱は、金型内で外界と接触して大気中に放出されるまで伝導され続けます。

射出成形の成形サイクルは、型閉時間、充填時間、保圧時間、冷却時間、離型時間で構成されます。その中で、冷却時間は大きな割合を占め、約70％から80％です。したがって、冷却時間は成形サイクルの長さとプラスチック製品の生産量に直接影響します。離型段階では、プラスチック製品の温度をプラスチック製品の熱変形温度以下に冷却して、残留応力や離型の外力による反りや変形によるプラスチック製品の弛みを防止する必要があります。

製品の冷却速度に影響を与える要因は次のとおりです。

プラスチック設計。主にプラスチック製品の肉厚。製品が厚いほど、冷却時間が長くなります。一般に、冷却時間は、プラスチック製品の厚さの2乗にほぼ比例するか、大きなランナーの直径の1.6乗に比例します。つまり、プラスチック製品の厚さが2倍になり、冷却時間が4倍になります。

金型材料とその冷却方法。金型コア、キャビティ材料、金型母材などの金型材料は、冷却速度に大きな影響を与えます。金型材料の熱伝導率が高いほど、単位時間あたりのプラスチックからの熱伝達の効果が高くなり、冷却時間が短くなります。

冷却水パイプ構成。冷却水パイプが金型キャビティに近いほど、パイプの直径が大きく、数が多いほど、冷却効果が高くなり、冷却時間が短くなります。

クーラントの流れ。冷却水の流れが大きいほど（一般的に乱流を実現する方が良い）、対流によって冷却水が熱を除去する効果が高くなります。

クーラントの性質。冷媒の粘度と熱伝導率も金型の熱伝導率に影響します。クーラントの粘度が低いほど熱伝導率は高くなり、温度が低いほど冷却効果は高くなります。

プラスチックの選択。プラスチックとは、プラスチックが高温の場所から低温の場所に熱を伝導する速度の指標です。プラスチックの熱伝導率が高いほど、熱伝導率は高くなります。または、プラスチックの比熱が低いほど、温度の変化が容易になるため、熱が放散されやすくなり、熱伝導率が向上し、必要な冷却時間が短くなります。

処理パラメータ設定。材料温度が高いほど、金型温度が高くなり、突出可能温度が低くなるほど、必要な冷却時間が長くなります。

冷却システムの設計ルール：

設計された冷却チャネルは、冷却効果が均一かつ迅速であることを保証する必要があります。

冷却システムを設計する目的は、金型を適切かつ効率的に冷却することです。処理と組み立てを容易にするために、標準サイズの冷却穴を使用する必要があります。

冷却システムを設計するとき、金型設計者は、プラスチック成形品の壁の厚さと体積、つまり冷却穴の位置とサイズ、穴の長さ、穴のタイプ、穴の構成と接続、および冷却液の流量に応じて、次の設計パラメーターを決定する必要があります。熱伝達特性。

4. 離型フェーズ

離型は、射出成形サイクルの後のリンクです。製品はコールドセットされていますが、離型は製品の品質に非常に重要な影響を及ぼします。不適切な離型方法では、離型時に不均一な応力が発生し、製品が排出されたときに変形します。離型には、主に2つの方法があります。エジェクタロッドの排出とエジェクタプレートの離型です。金型を設計する際には、製品の品質を確保するために、製品の構造特性に応じて適切な離型方法を選択する必要があります。

エジェクタ突出しがある金型では、エジェクタ設定をできるだけ均一にし、突出し抵抗が大きく、プラスチック成形品の強度と剛性が大きい場所を選択して、プラスチック成形品の変形と損傷を回避する必要があります。

ストリッピングプレートは、通常、プッシュロッドの痕跡が許されない深いキャビティの薄壁の容器や透明な製品の離型に使用されます。このメカニズムの特徴は、大きく均一な離型力、スムーズな動き、明らかな痕跡がないことです。