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機械設計エンジニアの基礎知識 | 設計・3DCAD・製図・金型等

寸法精度とアニール処理

プラスチックの寸法精度は金属に比べて劣ります。プラスチックの寸法精度に影響を及ぼすものとして次のようなものがあります。

 

1.熱影響
プラスチックは金属と比較して10倍くらい膨張します。したがって、温度が高い環境で使用する場合、熱膨張を考慮した設計が必要となります。また、寸法精度がシビアな製品であれば季節要因も考慮しておくべきです。

 

2.金型寸法
プラスチックは金型寸法の精度以上に精度をあげることはできません。また、成形時の条件によっても変化します。例えば、代表的な成形不良の1つとして、表面がくぼむ「ヒケ」があります。ヒケを無くすために最も簡単な方法は成形時の圧力を上げることです。しかし、圧力を上げて成形すると内部にひずみが生じることになり、後に解説する経時変化による寸法精度に影響します。

 

3.成形後の経時変化
プラスチックは金型に強い圧力で流し込み、冷やし固めて作るため、成形品内部に応力が残ります。この応力のことを「残留応力」といい、それによって生じるひずみを「残留ひずみ」といいます。

 

この残留応力、残留ひずみを取り除く方法として、「アニール処理」があります。
アニール処理とは、できあがった成形品を専用のオーブンにいれて加熱処理することで残留応力、残留ひずみを取り除く処理のことです。

 

特に成形品の肉厚が厚いものの場合、残留応力、残留ひずみが残りやすいです。このような製品はアニール処理が非常に有効です。

 

また、アニール処理をすることにより、結晶化度があがり寸法が安定します。通常、成形品は金型から取り出されたあと、1日以上経過したあとで寸法を測定します。なぜなら、プラスチックの結晶化度があがり寸法に変化がでるからです。

 

成形品の寸法を測定する場合、1つだけでなく複数測定します。また、数日にわたり寸法の変化をみて、安定しているか確認します。アニール処理は、このような寸法の変化をなくし、寸法安定性をあげるのに非常に有効です。

 

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