インサート成形は、今日の生産において適切な技術である。インサート成形は、金属やその他の要素をプラスチックに取り付ける際に使用される。この工程は、一体化された強靭で丈夫な部品を提供する。成形後に部品を組み立てるという段階的な技術の代わりに、インサート成形技術は部品を融合させる。これにより、労力と時間を節約し、製品の品質を高めることができます。.

中国はインサート成形のマンモス。コスト効率の高い生産が可能だ。高レベルの工場と熟練労働者が国内に設立されている。中国は万能素材の生産国。世界の生産をリードしている。.

本稿では、インサート成形、そのプロセス、インサートの種類、材料、設計、利用可能なガイドライン、その使用方法、利点、および現代の生産における成形プロセスとの比較について説明する。.

インサート成形とは？

インサート成形はプラスチック成形の一工程である。組み立てられた部品（通常は金属部品）を金型に入れる。次に、その周囲に溶融プラスチックを注入する。プラスチックが硬くなると、プラスチックインサートは最終製品の部品となる。この技術は、電子機器や自動車産業、また医療機器産業でも使われている。.

インサート成形の大きな利点は、強度と安定性である。金属をインサートしたプラスチック部品は、機械的強度の点でより強い。また、ねじ切りが可能で、時間が経過しても摩耗が少ない。これは特に、何度もネジやボルトで固定する部品には不可欠です。.

インサートの種類

インサート成形に使用されるインサートにはさまざまな種類があり、目的に応じて使い分けられる。.

メタルインサート

金属製のインサートが最も普及している。これらはスチール、真鍮、アルミニウムのいずれかである。構造的または機械的強度を高めるために、ねじ穴に使用されます。.

電子インサート

プラスチック成形が可能な電子部品は、センサー、コネクター、小型回路などである。これにより、安全性が保証され、組み立て工程が削減される。.

その他の材料

特殊な用途に使用するため、セラミックや複合材料で作られたインサートもある。耐熱性や断熱性が必要な場合に使用される。.

正しいインサートの選択

パーツの役割とプラスチックの種類によって決めることになる。主なものは、互換性、強度、耐久性である。.

インサート成形プロセス

シングルステップ成形は、プラスチック金型に金属やその他の要素を組み込むことを意味する。インサートは最終製品に挿入される。これは、その後に続く部品の組み立てに比べ、より強く、より速いプロセスである。.

インサートの準備

インサートは、すべての汚れ、グリース、または錆を抽出するために洗浄される。また、プラスチックに接着するよう、オーバーコートやラギッド加工を施すこともある。65～100℃に予熱された高温のプラスチックでも破壊されることはない。.

インサートを置く

インサートは細心の注意を払って金型に入れられる。ロボットが大規模な工場に挿入することができます。ピンやクランプでしっかりと固定します。右の位置決めは、成形が行われるときに動かないようにする。.

プラスチック射出

これは、インサートを取り囲むように溶融プラスチックを注入することで達成される。温度範囲は180～343℃。圧力は50～150MPa。強くするためには、保持圧力は5～60秒でなければならない。.

冷却

プラスチックの固化である。小さい部品は10～15秒、大きい部品は60秒以上かかる。冷却チャンネルがウォーミングアップを防ぎます。.

部品の取り出し

金型とエジェクターピンが部品を押し出す。その後、小さな仕上げやトリミングが行われる。.

重要なポイント

金属とプラスチックの膨張は同じではありません。予熱と一定に制御された金型温度は応力を減少させる。これは、圧力と温度の面で結果の均一性を達成するために、最新の機械でセンサーを使用することによって行われます。.

主なパラメーター

一般的な注射の種類 

射出成形に使用されるインサートには様々な種類があり、用途によって異なります。それぞれのタイプは、最終部品の強度と性能に貢献します。.

ねじ切り金属インサート

ねじ込み式インサートには、スチール、真鍮、アルミニウムがある。これらは、プラスチックが破損することなく、何度でもねじ込みやボルト締めができる可能性がある。後者は、自動車、家電製品、電子機器では一般的である。.

圧入インサート

プレスフィット・インサートは、成形された部品に追加で取り付けることなく装着されるものである。プラスチックが冷えると、インサートが保持され、非常によく強力に安定します。.

ヒートセット・インサート

続いて、インサートを熱硬化させる工程がある。冷却させると、高温のインサートは周囲のプラスチックとある程度融合し、非常に強力な結合を生み出す。一般的に、ナイロンなどの熱可塑性プラスチックに使用される。.

超音波インサート

振動の中で、超音波インサートが取り付けられる。インサートを取り囲む領域でプラスチックが溶けて硬くなり、タイトフィットが形成される。精密で迅速な方法である。.

正しいインサートの選択

左右の選択は、プラスチックの種類、部品の設計、予想される荷重によって行われる。金属インサートは強度を基準に選択され、ヒートセットインサートや超音波インサートなどの特殊インサートは、精度と耐久性を基準に評価されている。.

インサート射出成形業界のデザインルール

成形によって挿入される部品の設計は、適切に計画されなければならない。正確な設計により、高い接合性、精度、永続性が保証される。.

インサートの配置

インサートは、プラスチックで支えるのに適した位置に挿入する。ひび割れや反りの原因となるため、壁や薄い縁にあまり近付けないこと。.

プラスチック厚さ

インサートを囲む壁の厚さが同じであることを常に確認してください。急激な厚みの変化により、冷却ムラや収縮が発生する可能性があります。インサートの厚さは通常2～5mmで、強度と安定性に関しては十分です。.

素材適合性

プラスチックに接着材を詰める。例えば、真鍮やステンレスのインサートに使えるナイロンがある。過度に熱くなる混合物は避けなければならない。.

金型設計

金型に適切なゲート位置と冷却装置を追加する。プラスチックがインサート内を自由に動き、空気を巻き込んではならない。溝によって温度を安定させ、反りを防ぐ。.

公差

設計のインサート部品の公差が正しいこと。インサートが緩んだり硬くなったりすることなく完璧にフィットするためには、0.1～0.3mmのわずかな隙間があればよい。.

補強の特徴

インサートは、リブ、ボス、ガセットを使って下支えする必要がある。使用することで、これらの特性が広く分散され、インサートのひび割れや移動を防ぐことができる。.

インサート成形に適さないオーバーモールド材料

理想的な工程はインサート成形であるが、プラスチックは容易に溶融し、成形の全工程で容易に流動する。プラスチックはまた、堅牢な部品を作るためにインサートに取り付けられなければならない。熱可塑性プラスチックが優先されるのは、適切な溶融特性と流動特性を持っているからである。.

スチレン・アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン

ABSは寸法精度が高いだけでなく、加工も容易である。高い精度と安定性が求められる家電製品などに最適です。.

ナイロン（ポリアミド、PA）

ナイロンは強く、柔軟である。通常、自動車用ブラケットや建築部品などの構造材に金属インサートと溶接される。.

ポリカーボネート（PC）

ポリカーボネートは割れないだけでなく、強靭です。主に電子機器の筐体や医療機器など、耐久性が要求される機器に使用されています。.

ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）

PEEKは、熱や化学に対して競争優位性を持っている。高性能エンジニアリング、航空宇宙、医療分野に適用されるだろう。.

ポリプロピレン（PP）

ポリプロピレンは粘性がなく、多くの化学薬品にも反応しない。家庭用品や消費財、自動車部品などに使用されている。.

ポリエチレン（PE）

ポリエチレンは安価で伸縮性もある。ポリエチレンの主な用途は照明、例えば包装や保護ケースである。.

熱可塑性ポリウレタン（TPU）および熱可塑性エラストマー（TPE）

TPUとTPEはゴム状で柔らかく、弾力性がある。グリップやシール、衝撃吸収を必要とする部品のオーバーモールドに最適です。.

正しい素材の選択

オーバーモールド材料の選択は、部品の機能性、インサートの課題、機能によって決まる。また、必要な強度と柔軟性を提供するだけでなく、インサートを接着する流動性の良いプラスチックでなければなりません。.

部品形状とインサートの配置：

 この機能はすべての部品に適用される。.

 部品形状とインサートの配置：

 どの部分にも適用できる機能だ。.

インサートの保持力は部品の形状に左右される。インサートの位置は、その周囲に適切なプラスチックがあるようにすべきである。保険がエッジや狭い壁に近すぎると、ひびが入ったり曲がったりする可能性がある。.

インサートを取り囲むプラスチックは、厚みが滑らかであるべきである。急激な厚みの変化は、不均一な冷却や収縮の原因となる。インサートの場合、強度と安定性に関しては、通常の2～5mmのプラスチックで十分である。.

インサートを支えるために使用できる設計上の特徴は、リブ、ボス、ガセットである。これらを使用することで、応力を分散させ、動きを抑制することができる。インサートが正しく取り付けられると、部品が所定の位置にあり、部品が効果的に機能することが保証される。.

インサート成形用熱可塑性プラスチックの技術比較

インサート成形の利点

丈夫で耐久性のある部品

インサート成形では、プラスチックと金属を一体化させる。これにより、部品は丈夫で頑丈になり、何度でも使用することができます。.

組立工数の削減

インサートはプラスチックに挿入され、追加の組み立ては必要ない。これにより、時間と労力が節約され、組み立て時のミスの可能性も低くなります。.

精度と信頼性

インサートは成形品にしっかりと固定されます。これにより、同じ寸法が保証され、機械的強度が増し、部品の信頼性が向上します。.

デザインの柔軟性

インサート成形による複雑なデザインの製作は、従来の組み立てでは困難であった。機能的な要求を満たすために、金属とプラスチックを斬新な組み合わせで使用することも可能です。.

費用対効果

インサート成形は、材料の無駄を省き、大量生産における組み立てコストも削減する。製品の有効性と全体的な品質が向上するため、長期的な費用対効果が期待できます。.

インサート成形の用途

自動車産業

自動車産業はその典型的な応用例である。 インサート成形. .プラスチック部品には金属が挿入されており、ブラケット、エンジン部品、コネクターなどの部品に強度を与えている。これにより、組み立ての手間を省き、耐久性を高めることができる。.

エレクトロニクス

エレクトロニクス。ここでのインサート成形の利点は、プラスチックケーシングにコネクタ、センサー、回路を追加できることだ。これにより、壊れやすい部品の安全性が保証され、組み立て工程も比較的簡単になる。.

医療機器

インサート成形の技術は、高精度と長寿命が要求される医療器具に多用されている。これは、手術器具、診断器具、耐久性のあるプラスチックと金属の組み合わせの製造に応用されています。.

消費者製品

電動工具、家電製品、スポーツ用品などの消費財は、ほとんどがインサート成形で成形されている。インサート成形は、組み立て工程を強化・簡略化し、人間工学に基づいた複雑なデザインも可能にします。.

産業用途、航空宇宙.

について インサート成形 は重工業や航空宇宙分野でも使用されている。金属を充填した高機能プラスチックは、耐熱性や耐摩耗性に優れ、軽くて丈夫な部品となる。.

使用材料

インサート成形の作用には、プラスチックとインサートに適切な材料が必要である。その選択が、パワー、安定性、出力につながる。.

メタルインサート

金属製インサートは通常、粗く耐久性に優れていることから使用されている。主にスチール、真鍮、アルミニウムで構成されている。荷重がかかる部分にはスチールが使え、真鍮は腐食せず、アルミニウムは軽い。.

プラスチックインサート

プラスチックインサートは耐食性があり、軽量です。低荷重の用途や非導電性の部品に使用されます。プラスチックインサートは、複雑な形状に成形することもできます。.

セラミックとコンポジットのインサート。.

セラミックおよび複合材インサートは、耐熱性、耐摩耗性、耐薬品性を得るために使用される。これらは通常、航空宇宙、医療、工業分野で採用されている。セラミックは高温に強く、複合材料は剛性がありながら熱膨張が小さい。.

熱可塑性オーバーモールド

インサートの周囲は熱可塑性プラスチックで、一般にプラスチックである。ABS、ナイロン、ポリカーボネート、PEEK、ポリプロピレン、ポリエチレン、TPU、TPEなどがあります。ABSは成形可能で安定性があり、ナイロンは柔軟で強度があり、ポリカーボネートは耐衝撃性の素材です。TPUとTPEは柔らかくゴムのような素材で、シールやグリップとして使用される。.

素材適合性

プラスチックと金属は、ひずみや変形をなくすために、互いに比率を合わせて成長することになっている。プラスチックとインサートが分離しないように、プラスチックはインサートに接着されなければならない。プラスチック製インサートでは、オーバーモールド材が強度を増すために接着剤が必要である。.

材料選択のヒント

荷重、温度、化学物質、部品設計の暴露を考慮してください。金属インサートは耐久性があり、プラスチックインサートは軽量であり、セラミックは過酷な条件にも耐えることができます。オーバーモールド材料は、すべての機能要件を満たす能力を持たなければなりません。. 

コスト分析

プラスチックが挿入されることで、単一部品の取り付けに使われていた費用が節約できる。組み立てレベルの低下は、労働者数の減少と生産速度の向上を意味する。.

成形と金型の初期費用が高くなる。特定の位置に一組のインサートを持つ多重金型はより高価である。しかし、生産量が多ければ単価は安くなる。.

材質の選択もコストの要因である。プラスチック製インサートは金属製インサートに比べて安価である。PEEKは高性能プラスチックで、ABSやポリプロピレンなど広く使用されているプラスチックと比較すると高価です。.

全体として、インサート成形の価格は、中・大量生産では最小となる。組立時間を短縮し、部品の品質を向上させ、長期的な生産コストを削減することができます。.

インサート成形の問題点

インサート成形の効果は高いが、問題点もある：

熱膨張： 金属とプラスチックではレートが異なるため、反りが生じる。.

インサート・ムーブメント： インサートは、しっかりと固定されていない限り、射出工程ですでに動く可能性がある。.

素材の互換性： すべてのプラスチックがすべての金属に適合するわけではない。.

小ロット金型製作とセットアップ費用： 金型製作とセットアップは、非常に少量であれば高額になる可能性がある。.

このような問題は、設計、金型の準備、工程管理によって最小限に抑えることができる。.

インサート成形の未来

インサート成形は発展段階にある。新素材、改良された機械、自動化が効率を上げるために使われており、3Dプリンティングやハイブリッド製造プロセスも機会となっている。パーツの必要性から、軽量、高強度、高精度のパーツを製造できるインサート成形は、重要な生産工程となるだろう。.

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結論

インサート成形 は、柔軟で効果的な製造プロセスである。設計者は、金属とプラスチックを組み合わせた強力な部品を1つ採用することができます。長年にわたって産業界でインサート成形が使用されてきたのは、パワー、精度、低コストを含むその利点によるものです。しかし、材料やオートメーションの進歩に伴い、インサート成形はますます自信を深めています。インサート成形による製造の解決策は、近代的な製造業の文脈の中で、時間の節約、コストの削減、高品質の製品です。.