金型の強度について

Question

はじめまして。金型の強度について質問なのですが、現状成形材料ＰＣで成形を行っているのですが、Ｐ．Ｌが開いているのかランナー部（型中心付近）にバリがでてしまいます。射出圧力はかなり高めで成形しているのですが、成形条件は変更しないでバリを止めるにはどうしたらよろしいでしょうか？
ちなみに考えられる案としては
１，型板厚みをＵＰする。
２，型板の材質を変更する。（例、Ｓ５５Ｃ→ＮＡＫ材等）
３，サポートの材質を変更する（例、生材→焼入れ）
などある中で１番の単純に型厚を増やせばたわみを少なくできると思うのですが、なるべく金型の大きさを大きくしてくはありません。また２，３番を行って意味があるのかもよく分かりません。みなさまどうかよろしくお願いします。

Accepted Answer

型締め圧力が十分なのに型中心付近でバリが出るのは、やはり、射出圧力に負けて型が反り、P.L.が開いていると疑われます。

射出条件を変えられないとすると、型を強化することになりますが、お考えの通り、「１，型板厚みをＵＰする。」が一番効きます。というより、他の方法は残念ながら、効きません。理由は以下の通り。

型板やバックアッププレートとして使用される鋼材間では、ヤング率にほとんど差はなく、したがって荷重に対するたわみ量も変わらないので、材質の変更は無意味です。

焼入れして硬くしても、「剛く」なるわけではありませんので、荷重に対するたわみ量は変わりません。降伏点（耐力）がUPして腰折れしにくくなるだけです。

型の反りでP.L.が開く現象は、両端で支持された桁の中央に掛けられた荷重で桁がたわむのとほとんど同じで、成形機の取り付け板でがっちりサポートされているキャビティ側の変形は無視し、サポートブロックを支点として型板（コアプレート）とバックアッププレートが射出圧力を受けてエジェクタプレート側に押されてたわむと、単純化して考えてよいでしょう。

したがって支点のサポートブロックを強化しても、型板のたわみを抑えるには効きません。

やはり、お考えの通り、正攻法で型板（コアプレート）やバックアッププレートを厚くする、というのが、残念ながら結論です。

キャビティ側はロケートリングの穴以外は成形機でがっちりサポートされていて、コア側のようにサポートブロック間がガランドウに開いているわけではないのは御存知の通りなので、厚みを増して強化するのはコア側だけでよいのですが、それにしてもエジェクタピンを作り直して長くしなければならない、型の丈が増すなどの問題はどうしても避けられません。

フタバで言うところのスペーサーブロック（通称ゲタあるいはヨーカン）をサポートブロックと書いてしまいました。混乱させてしまって申し訳ありません。

さて、おたずねのサポートピラーについてですが、これを焼入れすれば圧縮圧力による変形が少なくなるか？　というと残念ながら、答えは No です。

硬ければ、強そうに思われるので、常識的な判断に反するようですが、先に焼入れして「硬く」しても、「剛く」ならない、と書いたのはいささか舌足らずで、焼入れで硬さを増しても、外部からの力に対して変形しにくい性質である「剛性｣を増してやることはできない、と書くべきでした。

引張りや圧縮によって材料が変形する「ひずみ」の大きさは、掛けられた力の大きさと、その材料に固有の縦弾性係数（ヤング率、一般に E ）によって決まります。

鋼種によって５％程度の大小はあっても、鋼材のヤング率は約２ｋｇ/平方ｃｍで、これは焼入れして硬さを増しても変わらないのです。

鋼材に力を掛けると、その力の大きさに応じてひずみますが、その力を取り去った時、ひずんだ材料が変形を残さずに完全に元の状態に戻れるためには、掛けられる力の大きさに限界があります。

すなわち、その限界を超えた力が掛かると、その力を取り去っても鋼材のひずみは元に戻らず、変形したままになってしまいます。これがいわゆる永久ひずみです。

この限界の力の大きさが、降伏点と呼ばれるもので、鋼材を適切に焼入れ焼き戻しして硬さを増すと、この降伏点を高めることができるのです。

つまり、焼入れ材は、荷重に対してたわみにくい、のではなく、強い力を掛けても永久にひずませることができにくいので、硬いと強い、と誤解されやすいのです。

したがって、サポートピラを焼入れして硬くしても、残念ながら、エジェクタプレート側にコアプレートやバックアッププレートがたわんでP.L.が開く現象を抑えることはできないのです。

サポートピラを強化するには、太くするか、さらに追加するか、ということになりますが、エジャクタピンとの干渉などの問題から、限界があるでしょう。

唯一、現場でのウラワザ的な方法としては、サポートピラを長くする、という荒業があります。最初から逆に反らせておいて、射出圧力とバランスをとる、という理屈なのですが、ほとんど禁じ手ですので、おすすめはいたしかねます。

万策尽きたあげくに、無理なのは百も承知、二百も合点、ダメ元でサポートピラとプレートの間にシムを挟むのですが、調整が難しい上に、プレートやサポートピラがつぶれてしまって長続きしないのが大方の結果のようです。

その場合には、プレートとサポートピラを焼入れ焼き戻しして硬くすれば、理論的にはつぶれることなく、うまくいきそうですが、Ｂ坊はそこまでやったことはありませんので、あくまで、可能性の話でしかありません。

こういう場合、「急いては事を仕損じる」「急がば回れ｣というのがＢ坊のモットーです。理屈ばかりで申し訳ありませんでしたが、何かのお役に立てば幸いです。

型締め力のUPはすでに試されたものとばかり思い込んで、型のことばかり考えておりましたが、そちらがまだのようなので、やはり、buntarou  様のお答えのように、型締め力の強い大きい成形機に型を移してトライしてみるところから、まず始められるのが、原因の究明と対策の第一歩と思います。

Answer

型締め力(ton)<射出ピーク圧力(kg/cm2)×投影面積(cm2)　では、金型が瞬間的に開くことになります。型締め力の設定は充分でしょうか? ひとまわり大きい成形機、つまり型締め力が高い成形機、で成形すると、バリのない、外観良好の成形品が得られることはよく経験するところです。

金型の強度について