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波形、リブ、ガセット
コルゲーション、リブ、またはガセットを部品の機能ジオメトリに適用することで、その構造性能を向上させることができます。
波形、リブ、ガセット
機能
プラスチック部品の耐荷重性または剛性を向上させる必要がある場合は、断面特性を上げるか、材料を変更する必要があります。場合によっては、例えばより高いガラス繊維含有量を使用するなどして、材料グレードを変更するだけで十分な場合があります。それが十分でない場合、または他の理由で望ましくない場合は、断面特性を上げることが解決策であることがよくあります。
多くの場合、断面特性を改善する最も簡単な方法は、成形品の肉厚厚さを大きくすることです。ただし、ここで説明したように、これには制限があります。追加の補強は、波形を追加するか、部品の壁に垂直にリブを配置することによって得ることができます。通常、コルゲーションを追加すると、成形品の重量と冷却時間に対する衝撃が小さくなりますが、リブを追加すると、剛性が向上する可能性が高くなります。さらに、リブは、部品の表面面または嵌合面を滑らかにすることを可能にし、美的または機能的な理由から有益です。
段ボール
デザインに波形を追加すると、波形の方向に平らな表面を硬化させることができます (図 1 を参照)。それらは非常に効率的であり、大量の余分な材料を追加したり、冷却時間を長くしたりすることはありません。余分な剛性は、部品の中立軸からの材料の平均距離を増加させる、すなわち第2慣性モーメントを増加させた結果である。
図1 - 波形
リブ寸法記入
リブを追加する場合は、寸法記入に関する次のガイドラインを適用する必要があります(図 2 を参照)。
- リブの厚さは、部品の一般的な壁の厚さの約50〜60%である必要があります。この値を超えると、リブの反対側のサーフェスにヒケができる場合があります。さらに、射出中の材料の流れに悪影響を及ぼし、ウェルドラインやボイドを引き起こす可能性があります。
- リブの高さは、深いリブの充填が困難になり、排出時に金型に固着する可能性があるため、一般的な壁面厚さの3倍を超えてはなりません。
- リブの側面には、1〜1.5度のドラフト角度を適用する必要があります。これは、リブがわずかに先細りになり、上部に向かってわずかに薄くなることを意味します。これにより、金型からの成形品の突出が容易になります。低いリブや例外的なケースでは、抜き勾配を小さくしたり、抜き勾配がなかったりしてもかまいません。ただし、これにより、擦り傷などの外観上の欠陥や、成形後の部品の排出に関する問題が発生する可能性があることに注意してください。
- 公称壁と交差するリブの基部には、一般的な壁の厚さの25〜50%の半径を含める必要があります。最小半径は0.4mmが推奨されます。これにより、潜在的な応力集中が排除され、リブ周辺の流動性と冷却特性が向上します。50%の値を超えると、材料の塊が発生し、成形された残留応力、ボイド、またはヒケのリスクが高まります。
- 2つの平行なリブ間の間隔は、一般的な壁の厚さの少なくとも2倍である必要があります。これにより、金型が壊れやすく、冷却の問題がある高温のブレードが発生するのを防ぎます。
図2 - リブ寸法の推奨事項
リブの配置
リブを配置するときは、次の配置ガイドラインに従う必要があります(図3を参照)。
- リブは、リブを横切る流れがガスの捕捉や躊躇につながる分岐流をもたらす可能性があるため、メルトフローと平行に設計することが好ましい。躊躇は、内部ストレスとショートショットを増加させる可能性があります。
- 平行なリブは、公称壁の厚さの2倍の最小距離で間隔を空ける必要があります。これにより、金型構造での冷却の問題や薄いブレードの使用を防ぐことができます。
- リブは、最大の剛性を提供するために、曲げ軸に沿って方向付けする必要があります。図3の例では、細長いプレートの端部が単純に支えられています。長さ方向にリブを追加すると、プレートは大幅に硬化します。ただし、プレートの幅全体にリブを追加しても、ほとんど改善は見られません。
- プロファイルまたはボックス断面にリブを追加する場合、それらの配置と方向は、得られる追加の剛性に大きな衝撃を与えます。これを図 4 に示します。
- 最大限の性能と機能を得るには、リブとプロファイル壁のニュートラルラインが同じ点で交わる必要があります。ただし、選択した特定の寸法と材料によっては、ヒケが発生する場合があります。これは回避できますが、ジオメトリが弱くなります。
- 斜めのリブを少し離すと、剛性が35%低下します。
- 短い垂直リブを設計に追加すると、ねじり剛性がさらに5%低下します(図5を参照)。
図3 - リブの向き
図4 - ねじり剛性と曲げに関するプロファイルの比較。
Figure 5 - ねじり剛性とねじり応力に対する耐～性 ex. Water resistance 耐水性、リブがプロファイルに接続される方法の関数として。
ガセット
ガセットは、コーナー、側壁、ボスを補強するために使用できます。これらはリブのサブセットと見なすことができ、リブの寸法と配置のガイドラインはガセットにも有効です(図 6 および 7 を参照)。
図6 - ガセットのガイドライン
図7 - ガセットの高さ