射出成形で実現するインサートの仕組みと利点・注意点を紹介｜コラム｜試作板金加工専門のアートウインズ・シートメタル

Column Detail射出成形で実現するインサートの仕組みと利点・注意点を紹介

射出成形技術の進化により、より複雑で高機能な部品製造が可能になっています。その中でも、インサート成形は金属部品と樹脂を組み合わせる革新的な製造方法として、多くの産業で採用されています。本記事では、射出成形によるインサートの仕組みから、製造現場で役立つ実践的なポイントまでを詳しく解説します。

 

 

射出成形におけるインサート技術とは

射出成形でのインサート技術は、金属部品を樹脂で一体化する高度な成形方法です。予め配置した金属部品の周囲に溶融樹脂を射出することで、強固な複合部品を製造します。

この技術により、金属の強度と樹脂の軽量性を併せ持つ部品の製造が可能となり、製品の高機能化に貢献しています。

 

インサート成形の仕組み

インサート成形は以下の手順で行われます。

1. 金属部品の前処理工程

・脱脂・洗浄処理

・表面粗さ調整

・必要に応じたメッキ処理

前処理工程は樹脂との接着強度を決定づける重要な工程です。特に表面処理の品質は、製品の耐久性に直接影響を与えます。

 

2. 金型への金属部品セット

・位置決め

・固定方法の確認

・変形・歪みチェック

金属部品の正確な配置は、製品精度を左右する重要なポイントです。自動機による安定したセッティングが推奨されます。

 

3. 射出成形プロセス

・金型温度管理

・樹脂温度制御

・射出速度・圧力設定

射出条件の最適化は、樹脂の充填性と金属との密着性を確保する上で極めて重要です。

 

射出成形インサートの利点

1. 生産性の向上

・組立工程の削減

・製造時間の短縮

・自動化の容易さ

従来の組立方式と比較して、工程数を大幅に削減できます。また、成形と同時に組立が完了するため、製造リードタイムの短縮が可能です。自動化システムとの相性も良く、安定した生産が実現できます。

 

2. 製品品質の向上

・高い寸法精度

・安定した品質

・優れた耐久性

金型による成形のため、高精度な製品製造が可能です。また、人手による組立工程が削減されることで、品質のばらつきが少なく、安定した製品品質を維持できます。耐久性も向上し、長期使用での信頼性が高まります。

 

3. コスト効率の改善

・部品点数の削減

・在庫管理の簡略化

・メンテナンス性の向上

部品点数が減ることで、材料費と在庫管理コストを削減できます。また、組立工数の削減により人件費も抑えられ、トータルでの製造コストを最適化できます。

 

製造工程における重要ポイント

1. 材料選定

・金属と樹脂の相性確認

・熱膨張係数の考慮

・使用環境への適合性

材料選定は製品の性能を左右する重要な要素です。特に金属と樹脂の熱膨張係数の違いは、製品の耐久性に大きく影響するため、慎重な選定が必要です。また、使用環境に応じた適切な材料選択が製品寿命を決定づけます。

 

2. 成形条件

・射出圧力の最適化

・保持圧力の調整

・冷却時間の管理

成形条件は製品品質を決定する核心的な要素です。射出圧力は樹脂の充填性に、保持圧力は製品の寸法精度に直接影響します。また、適切な冷却時間の設定は、製品の変形防止に重要な役割を果たします。

 

3. 金型設計

・ゲート位置の最適化

・冷却回路の配置

・エア抜きの考慮

金型設計は成形品質を確保する基盤となります。特にゲート位置は樹脂の流れに大きく影響し、製品の外観品質を左右します。また、効率的な冷却回路の配置とエア抜きの設計により、安定した成形が可能になります。

 

金属インサートの特徴と選定

金属インサートの選定では、構造強度と成形性のバランスが重要です。板金加工や金属プレス加工された部品を使用する場合、以下の点を考慮します。

1. 材質選定のポイント

・強度要求

・耐熱性

・表面処理の適性

・コスト

 

2. 形状設計の注意点

・アンカー効果の確保

・応力集中の回避

・樹脂流動への影響

 

品質管理と注意点

1. 外観検査

・バリ・ヒケの確認

・変形チェック

・表面状態の確認

外観検査では、成形不良の早期発見が重要です。特にバリやヒケは製品の機能や美観に直接影響するため、厳密なチェックが必要です。また、金属と樹脂の接合部における表面状態の確認は、製品の信頼性を保証する上で重要です。

 

2. 強度試験

・引張試験

・曲げ試験

・耐衝撃試験

強度試験は製品の耐久性を評価する重要な工程です。特に金属と樹脂の接合部分の強度確認は不可欠で、実使用環境を想定した様々な試験により信頼性を確保します。データの蓄積と分析により、製品設計にフィードバックすることも重要です。

 

3. 寸法検査

・重要寸法の測定

・変形量の確認

・公差管理

寸法検査は製品の機能性を保証する基本となります。特に金属インサート部周辺の寸法精度は重要で、3次元測定機などを用いた精密な測定が必要です。また、温度変化による寸法変化も考慮した管理が求められます。

 

製品応用例

インサート成形技術は、様々な産業分野で活用されています：

1. 自動車部品

・電装部品

・内装部品

・機構部品

 

2. 電機製品

・コネクター

・スイッチ

・基板部品

 

3. 産業機器

・精密機器部品

・制御機器部品

・筐体部品

 

まとめ

射出成形によるインサート技術は、現代のものづくりに不可欠な技術として確立されています。金属と樹脂の特性を最大限に活かすことで、高品質な複合部品の製造を実現します。

特に、板金加工や金属プレス加工と組み合わせることで、さらなる可能性が広がります。製造現場での適切な管理と条件設定により、高品質な製品を安定して生産することが可能です。

今後も技術革新により、さらなる発展が期待される分野といえるでしょう。