金型合わせ面からバリが大量発生し歩留まりが悪化する課題
金型合わせ面からバリが大量発生し歩留まりが悪化する原因とは
金型を使用した射出成形やプレス加工の現場において、金型の合わせ面からバリが出ることは多くの製品に悪影響を及ぼします。
このバリが大量に発生すると、製品の歩留まりが大幅に悪化し、製造コストの増加や品質の低下といった深刻な課題を招きます。
まず、なぜ金型の合わせ面からバリが大量発生するのか、その主な原因について詳しく解説します。
金型のズレやダメージによる合わせ面の不良
金型は通常、高い精度で製作され、上型と下型がぴったりと噛み合う設計になっています。
しかし、長期間の連続使用や不適切なメンテナンスによって、合わせ面に摩耗や損傷が生じることがあります。
また、加工時の取り付け精度のズレや、金型固定時の圧力不均一なども合わせ面の隙間を生み出す要因です。
このような状態で射出成形やプレスを行うと、合わせ面から樹脂や金属が漏れ出してしまい、いわゆる「バリ」と呼ばれる不要な突起が製品外周に発生します。
成形条件や材料の影響
金型の合わせ面からバリが出る原因のひとつに、樹脂や金属の流動性の変化も挙げられます。
例えば、成形温度が高くなりすぎたり、射出圧力が過剰になると、溶融した材料が金型のわずかな隙間にも容易に侵入し、バリとなってしまいます。
材料の品質や粒度、含有水分率の変化も、流動性や膨張特性に影響を与え、バリ発生のリスクを高めます。
金型の設計不良および補修不足
金型の設計段階で合わせ面のクリアランスが過剰に大きい、あるいはパーティングライン（合わせ目位置）が不適切な場合も、バリ発生の根本原因になり得ます。
さらに、金型の消耗部品であるインサートやガイドピンの劣化が進むと、金型の拘束力が弱まり、繰り返し生産する中で合わせ面の隙間も広がってしまいます。
定期的に金型の補修や部品交換を実施しないことは、バリの大量発生を招く最大のリスク要因です。
バリの発生による歩留まり悪化の影響
バリが大量に発生すると、製品の歩留まりは大きく低下します。
歩留まりとは、投入した原材料や成形回数に対して良品として出荷できる製品の割合を示す重要な指標です。
バリ付き製品は多くの場合、外観不良とみなされ、不良品として弾かれるためコスト増加や納期遅延の要因となります。
不良品増加と品質クレームリスク
バリの多発によって、検査工程での不良判定が増えます。
さらに、バリ取り工程で手作業による処理が必要となり、作業工数とコストが膨らみます。
場合によっては、バリ取りミスによりバリが残存したまま出荷され、顧客からの品質クレームにつながることもあります。
廃棄・再加工コストの増加
バリ発生製品の多くは、品質基準を満たせず廃棄処分となります。
また、再加工でバリを除去しなければならない場合も、追加の工数や再検査が必要となり、生産全体の効率が著しく低下します。
生産性低下と納期遅延
バリ付き製品が増加すると、歩留まりの低下だけでなく、工程の滞留や生産計画の見直しも余儀なくされます。
結果として、最終納期への影響や、生産キャパシティの減少も無視できない問題となります。
バリ発生を抑制するための対策方法
金型合わせ面からのバリ大量発生は、事前の対策と管理体制の見直しで大きく減らすことが可能です。
以下に、効果的な3つの対策方法について解説します。
金型メンテナンスの徹底
バリ発生を根本から防ぐには、金型の合わせ面の摩耗・損傷を早期に発見し、適切に補修・メンテナンスを行うことが重要です。
定期的な金型の分解点検と、インサートやガイドピンなど消耗品の予防交換を徹底しましょう。
また、金型の取り付け時には十分なクランプ力と位置合わせを確認し、製造サイクルごとに微細な変化も記録することで、異常の早期検知に繋げられます。
成形条件・材料管理の最適化
成形温度、射出圧力、保持時間など、各種成形条件を最適化することで材料の過剰流動を防ぎ、バリ発生を抑制できます。
特に、初期流動時の圧力制御や、製品ごとに適切な冷却・離型工程の設定は、合わせ面から材料が漏れるリスクを低減します。
また、原材料の保管や乾燥管理を徹底し、吸湿や異物混入による材料特性の変化を最小限に抑えましょう。
金型設計・補修工程の強化
新設計の金型では、合わせ面のクリアランス設定を見直し、パーティングラインの位置やゲート構造の最適化を行うことが重要です。
既存金型においても、合せ面の面粗度や平面度の改善に加え、必要に応じて溶接肉盛りや切削修正などを実施しましょう。
また、金型補修や部品交換の記録を管理し、トラブル再発防止のためのフィードバック体制を構築しましょう。
バリ抑制の事例と最新技術動向
バリ発生防止や歩留まり向上のためには、現場のベストプラクティスや新たなテクノロジーも積極的に取り入れることが求められます。
自動バリ検知システムの活用
近年では、画像認識技術やAIを用いた自動バリ検知システムの導入が進んでいます。
これにより、目視検査では見落としがちな微細なバリも自動判定でき、不良品の流出リスクを大幅に低減できます。
また、検知データを分析することで、金型や成形条件の異常兆候も早期に察知し、予防的なメンテナンスに役立てることができます。
高精度金型・材料開発の進展
精密加工技術や高耐久材料の開発スピードが加速しており、従来よりも高精度かつ長寿命な金型の製造が可能になっています。
また、バリが出にくい特殊樹脂や合金の開発も進み、これまでバリ対策に悩まされていた高難度成形品への適用も期待されています。
設計段階でのシミュレーション活用
流動解析や構造解析といったCAＥ（Computer Aided Engineering）の普及により、設計段階でバリ発生リスクを事前に予測・回避できるようになりました。
特に、合わせ面から材料漏れが発生しやすい箇所やゲート形状の最適化など、設計品質の向上に繋がっています。
まとめ：金型合わせ面からのバリ対策で歩留まりを大幅改善
金型合わせ面からバリが大量発生し、歩留まりが悪化する課題は、製造現場から経営レベルにまで影響を及ぼす深刻な問題です。
このバリ発生の根本要因は、金型の摩耗・損傷、成形条件や材料の管理不良、設計上の問題など多岐にわたります。
歩留まり悪化を食い止めるには、「金型メンテナンスの徹底」「成形条件の最適化」「金型設計・補修体制の強化」が不可欠です。
さらに、自動検査技術や新材料、シミュレーション等の最新技術を積極的に取り入れることで、現場の持続的な改善を実現できます。
バリの発生を抑えることは、単なる不良削減だけでなく、工場全体の生産性や品質の向上に直結します。
製造業における高い競争力を維持するためにも、現場で見逃されがちな「バリ発生」の本質的対策に、ぜひ今一度注力していただくことをおすすめします。