射出成形機のかじり

Question

当社の射出成形機の射出部でかじりが発生し困っています。
射出部は円筒状のポットに勘合された円柱状のプランジャが前進して、
金型内に樹脂やゴムを押し出す様な構造となっています。
各部品の材質および硬度は以下の様になっています。

ポット　窒化鋼SACM645　内径窒化処理　内面硬度　Hv1000～1100
　プランジャ　SCM440H　高周波焼入れ　硬度　Hv560～660

径はφ60mmでポットとプランジャ間のクリアランスは0.02mmです。

この射出成形機は射出容量を増加させるため、プランジャのストロークを
標準品の350mmから440mmに伸ばしています。
それ以外は標準機と同様の構造および加工方法となっています。
なお、標準機ではこのような不具合はほとんど発生していません。

トライボロジーの文献等を調査しましたが根本的な原因がつかめないまま、
プランジャの表面にCrNのセラミックコーティングをすると改善されることが
試験により分かりました。
しかし、このコーティングが運用中に剥離し樹脂材の中に混入すると、
成形品に悪影響が出てしまいます。

以上のような状況であり、以下の質問をさせていただきます。

１．根本的な原因はどこにあることが考えられるのでしょうか。
　　その調査はどのようにすればよいのでしょうか。

２．CrNのセラミックコーティングの剥離は、実際にどのような場合に
　　発生するのでしょうか。

よろしくお願い致します。

Answer

CrNのセラミックコーティングは、以下の窒化処理と違いますか？
http://www.kyokutou-tikka.com/cgi-bin/kyokuto/siteup.cgi?category=1&page=0
タフトライドやイソナイト処理（塩浴軟窒化）やイオン窒化処理
http://www.hatta.co.jp/ion.html
http://www.hatta.co.jp/ion2.html
http://www.hiroshima-parker.co.jp/tufft.html
http://www.nc-net.or.jp/emidas/gaiyou.php?72728
等に変更はできませんか？

さて、剛性全体のズレによる応力で焼き付くのか、
熱膨張等によるプランジャーユニットと相手側の隙間がなくなり、
焼き付くのかは、簡易テスト確認等で判りますか？
前者は芯が使用頻度によりズレる、後者は熱等により隙間がなく
なるです。
先ずは、温度上昇や歪みのデータを取り、分析していけば対策も
判ってくると思います。

Answer

>根本的な原因がつかめないまま
単純に変更したファクターでしょう。
今回の場合”長さ”＝ストロークとプランジャの長さ
今まではかろうじてクリアランスと長さがバランスが取れていたが
長さを変えたことでポットとプランジャが接触するようになった。
試しに、プランジャ先端の方の触振れを測れば長くした方が振れが大きい
のでは？
穴と軸の芯が出てますか？
また、傾きを含めた計算上当たらない設計となっていますか？
また、各部品の精度が出ていますか？
また、精度を出せる実力がありますか？
等、機械的寸法関係を調べてからだと思いますよ。
何をどうするかは。

Answer

構造を十分把握していないため推測の域でのご回答で申し訳ございません。

ポットとプランジャーのクリアランスが20μmで、プランジャーは片持ちで作動されていることと思います。当然、ストロークが長くなれば、若干なりともたわみも大きくなると考えられ、ポットとプランジャー接触する割合も高くなると思います。また、プランジャーとポットの硬度差が高いことから初期なじみ効果は期待できるかもしれませんが、かじり始めると磨耗が早いと思います。プランジャーは高周波焼入れをしているので、ある程度の硬化層が必要になると思いますが、ステンレス材を窒化処理してみるのもいいかもしれません。硬化層は処理時間により異なりますが、最表面はHv1000～1400得る事ができます。参考までに…

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