사출성형 기초 지식 5

3차원 형상의 변형

1) 냉각속도 차이에 따른 수축 차이가 제품 전체의 변형으로 나타난다.
2) 형상적인 복잡성과 수축 차이가 복합적으로 관련되어 매우 복잡한 변형 현상이 발생한다.
3) 금형 표면 온도의 균일한 분포를 달성하는 것이 변형을 줄이는 최선책이다.
   - 금형 설계자의 책임이 상당히 크다.
   - 제품 설계 단계에서 미리 고려하여 준비하는 것이 바람직하다.

 

변형 형상의 예

변형 형상의 예

 

수축에 따른 품질 관리

1) 기준 내 값으로 관리
   - 규정된 사양 내 규격을 만족하면 합격
   - 일반적인 품질 관리 기준 방법
2) 산포도 관리
   - 기준 내 값을 만족하여도 산포도가 큰 경우에는 품질이 낮은 것으로 평가
   - 최소의 산포를 가질 수 있도록 관리

품질관리 비교

 

일반적인 사출제품 특징

1) 금형의 열고 닫힘에 의한 방출 가능한 구조이어야 하므로 될 수 있는 대로 언더컷이 작은 것이 좋다.
2) 금형 가공이 용이한 형상이 바람직하다.
3) 금형의 양쪽에 의해 형상이 나누어지는 파팅 라인을 가지고 있다.
4) 균일하지 않은 냉각 속도는 잔류 응력을 발생하므로 전체적으로 균일한 살두께를 가지도록 한다.
5) 금형으로 쉽게 빠져나오기 위해 적절한 빼기 구배를 가지고 있어야 한다.
6) 금형이 열릴 때 성형품이 가동측 형판에 붙어 있도록 설계한다.

 

살두께 결정 시 유의사항

1) 구조상 강도 고려
2) 이젝팅 강도 고려 – 파손 및 백화
3) 충격력 분산 구조 – 사용 시 강도
4) 금속 인서트 설치 시   crack 보강
5) weld line 약화 보강
6) 미성형 방지(최소 두께, 성형 도달거리 L/t) 
7) 싱크 마크 방지
8) 제품의 부분적 두께 차이 및 수지 유동저항

 

재료에 따른 추천 살두께

1) 재료에 따라 일반적으로 적용하는 살두께의 범위가 주어진다.
2) 아래 표에 대표적인 재료의 추천 살두께의 범위가 주어져 있다.

재료의 추천 살두께

 

수지 특성과 살두께의 관계

1) 반결정성 수지의 살두께가 비결정성 수지의 살두께보다 작다.
   - 반결정성 수지는 용융점을 지나면서 급격한 수축이 발생한다.
   - 반결정성 수지는 용융점을 지나면서 잠열이 방출되므로 비결정성 수지에 비해 많은 열량을 제거해 주어야 한다.
2) 수지의 열전도도가 낮을수록 최대 살두께는 얇아진다.
   - 대부분의 수지의 열전도도는 비슷하지만, 필러가 섞이면 열전도도가 증가한다.

 

사출제품 보강 방법

1) 사출제품은 균일하고 빠른 냉각을 위해 전체적으로 얇고 균일한 두께를 가지도록 설계하는 것이 바람직하다.
2) 구조적으로 보강을 필요로 하는 곳에 다음과 같은 방법으로 보강을 한다.
   - 리브를 사용하는 방법
   - 모서리의 응력 집중을 피하는 방법
   - 벽이나 테두리를 이용한 보강 방법
   - 평면 보강 방법

 

리브 사용 보강 방법

1) 리브를 붙여 강도를 증가시키고 수지의 흐름을 향상시켜 잔류 응력을 감소하여 제품의 변형 방지에도 도움을 준다.
2) 강도를 필요로 할 때는 리브를 높이는 것보다 리브의 수를 늘리는 것이 바람직하다.
3) 여러 개의 리브를 사용할 때 리브 간의 간격은 성형품 두께의 4 배 이상으로 하는 것이 좋다.

 

모서리 연결부 설계(1)

모서리 연결부 설계(1)

 

모서리 연결부 설계(2)

모서리 연결부 설계(2)

 

게이트 위치 영향

1) Rule: 두꺼운 곳에서 얇은 곳으로 흘러 들어가도록 게이트를 위치한다.
   - 게이트 주변의 압력이 제일 높다.
   - 게이트에서 충전 선단부까지 압력 강하가 작은 것이 효과적으로 수지를 충전하게 된다.
   - 그러나, 항상 이 규칙이 적용되는 것이 아니므로 수지의 유동에 대한 깊은 이해가 필요하다.
   - 발포 수지의 사출에서는 반대의 규칙이 적용된다.
2) 유동 길이를 최소화하도록 게이트 위치를 정한다.

 

유동 경로 영향

1) Rule: 수지는 언제나 가장 작은 유동 저항이 있는 곳을 따라 흐른다.
2) 벽두께가 다른 제품의 경우 유동 경로가 예상하지 못한 방향으로 나타나는 경우가 있다.
   - 특히 보강을 위한 두께 증가나 보강용 림의 경우 유동 경로가 왜곡되기 쉽다.
   - 유동 경로가 왜곡되는 경우 성형 결함이 나타나기도 한다. – Hesitation, Horse racing
   - 최종 충전 위치에 통기구를 설치하기 어려운 경우를 만들어 낸다.

 

균일한 벽두께 제품의 유동

균일한 벽두께 제품의 유동

 

두꺼운 림을 가진 제품의 유동

두꺼운 림을 가진 제품의 유동

 

두꺼운 림의 설계 변경 예

두꺼운 림의 설계 변경

 

리세스 (Recess)

1) 리세스란 평면에서 움푹 들어간 형태
2) 벽두께가 균일해지지 않아 수지 유동에 방해를 일으키므로, 없애는 것이 가장 좋다.
3) 만약 어쩔 수 없는 경우에는 깊이를 얕게 하고 코너 곡률을 크게 준다.

리세스(Recess)

 

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