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서론 

온도조절의 목적 

성형 사이클의 단축 

성형성의 개선

성형품의 외관 개선

성형품의 강도저하 방지

성형품의 형상 및 치수 정밀도 유지

금형의 온도와 성형조건과 관계 

금형온도가 높을 때 ( 캐비티 내압이 같은 경우 ) 

-사출 압력이 일정한 조건에서 성형 수축률이 커진다.

-싱크마크가 발생 할 수 있다

-수지의 유동성이 증가하여 플래시가 발생할 수 있다

본론

금형온도가 낮을 경우 

-제품의 광택도가 떨어진다.

-플로우마크나 웰드라인이 발생한다.

-수지의 응고가 빠르므로 사출압력을 높여야 한다

-수지의 유동성이 나빠져 미성형이 발생 한다.

냉각설계시 주의사항 

수지의 특성에 따라 금형의 온도를 올리는 경우와 냉매를 사용하여 내리는 경우가 있다

금형의 온도는 용융수지의 열량 , 하트런너의 열량에 의해 금형온도가 상승하는것을 억제해야 한다.

금형온도를 균일하게 유지하기 위해 냉각수 입구와 출구의 온도차는 5도 이하로 하고 정밀금형은 2도 이하로 한다.

냉각수 회로의 길이는 150cm 이내로 하고 냉각수 지름은 가급적 10~12파이 이상으로 한다.

냉각매체로 물과 기름이 많이 사용된다. 냉각 능력을 좋게 하기 위해서는 흐름이 난류가 되어야 한다. 난류가 되기 위해서는 유체점도가 낮고 유체속도가 빠른 것이 좋다. 그러므로 물이 점도가 낮아 냉각능력이 훨씬 좋다.

흐름의 상태가 층류일 경우 매체의 열전달률은 매우 나쁘며 호율이 좋은 열전달률을 얻기 위해서는 매개체의 흐름은 난류이어야 한다. 층류와 난류의 구분은 레이놀즈수에 의해 구분된다.  레이놀즈수가 2100 이하이면 층류, 2100~3500까지는 변류 3500이상은 난류이다. 

냉각수 회로의 내압을 4kg/㎠ 이상으로 하면 높은 난류에서 사용할 수 있다. 

냉각수 구멍은 이젝터 기구보다 우선을 원칙으로 한다

냉각회로는 제품 형상에 따라 설계한다.

1개의 큰 냉각수 구멍보다 가늘고 많은 수의 냉각수 구멍 쪽이 더 효과적이다.

게이트 부근 부터 냉각수가 유입될 수 있도록 한다.

결론

냉각 방법 

직선 회로 냉각

원주 냉각 회로 

분류식 냉각 회로 ( 냉각탱크 )

베플을 이용한 냉각 

열전도성이 좋은 베릴륨 동을 입자처리 하여 간접 냉각 

소재 : HR750(HRC20)  MOLDMAX HH(HRC40)   MOLDMAX LL(HRC30) 

냉각회로를 코어형상을 따라 3차원 냉각회로를 설계하고 RT에 의해 코어를 제작한다.

Daiylight Opening 이란 ? 

사출금형을 체결할수있는  열린 가동형판과 고정형판의 거리 ( D.O )

금형의 닫힏 두께가 mold-h 라하고 제품을 빼기위한 금형의 높이를 mold-H라 하면 

열린 가동형판과 고정형판의 거리는 제품을 빼기위한 금형의 높이 mold-H 만큼의 거리가

있어야 제품 취출이 가능하다 

사출성형기에서 Daylight Opening과 금형두께와의 관계는 

금형의 크기 + 가공거리 < Daiylight Opening 이어야한다.

1. 1x3x5 를 지켜 균등 설치 할것

2. 입수와 출수의 온도 차이가 3도 이상 나지 않토록할 것

3. 설계 우선순위는 밀핀보다 우선이다.

4. 케비티에서 최소 10미리 떨어지도록 한다

5. 큰 홀 한개 보다 작은 홀 여려개가 효율적이다

6. 고정측이 가동측 보다 많은 냉각수 홀을 필요로 한다

7. 고정측과 가동측은 별개로 운영한다

8.  금형온도가 높은 스프루부터 먼저 냉매가 입수되도록 한다

균일 냉각이 되지 않는 이유 

1. 사출 형태의 불균형 

 사출 살두께가 불균형하게 되어 있다면 분균형 냉각이 될 가능성이 높다. 

2. 냉각 채널의 불균형 

냉각 채널의 위치가 불 균일 하다면 불균형 냉각이 이루어 질수 있다. 

3. 금형 두께의 불균형 

금형의 두께가 불균형 하다면 균형냉각이 되지 않는다. 

균일 냉각에 필요한 요소 

1. 냉각 채널의  균일한 분포 ( 1: 3: 5 ) 

 냉각채널 지름이 3인경우 코아로부터 지름의 3배수 만큼 떨어지고  홀거리는 5배수 만큼 떨어뜨려서 채널을 가공한다. 

2. 냉각수의 레이놀즈 수 2000 이상이 되도록 한다. ( 2000 < 밀도 x 속도 x 직경 / 점도 )

3. 코아의 냉각에 버플이나 베플 냉각 시스템을 사용한다. 

4. 코아의 재질을 열전도율이 높은 소재를 사용한다. 

내생각 

사출 금형의 특징 

1. 사출금형은 적게는 50도 정도에서 크게는 300도 가량 올라간다.

2. 레진이 반복하여 캐비티에 충진하며 형체력을 받는다.

3. 때로는 PVC 등과 같은 레진으로부터 염소의 영향을 받게된다.

4. 투명한 사출을 생산하기 위해서는 거울같은 경면 사상이 되야된다. 

5. 몰드 베이스는 깊은 포켙 가공을 하는 경우가 많다.

사출 금형에 쓰이기에 적합한 강재

1. SKD 61이 V 을 다량 함유하고 (1.2 ) 있어서 적열경도와 인성이 우수하다.

2. SKD 61종은 HRC 53 으로 우수하다

3. 스타박스 라는  프리하든강은 Cr을 12이상 보유하고 있는 스테인레스 강으로 내식성이 강하다

4. 프리하든강 종인 NAK 80 은 방전 가공에 의한 사상성이 우수하다

5. 프리하든강 종인 스타박스는 경면 사상성이 매우 우수하다.

6. 프리하든강 종인 KP4M 은 가격이 저렴하고 경면사상성, 방전 가공성 등이 매우 양호하다

7. SM 45C 는 가공성이 뛰어나서 몰드베이스로 사용하기에 적합하다

캡쳐 

1. STD-61 금형용 합금 공구강으로서 열간 가공용 금형 부품에 적합한 재료이다. 대표적인 수지로는 ABS, AS, 아크릴, 폴리에틸렌(PE), 폴리스타이렌(PS) 등이 있다. 열간 프레스금형, 각종 다 이스, 다이 블록, 절단 날, 각종 슬라이드 코어 등에 사용된다. (1) 열 충격 및 열 피로에 강하므로 열간 프레스 금형, 각종 다이스, 다이 블록 제조에 쓰인다. (2) 내마모성과 내열성을 이용하여 열간 가공용 사출 금형에 광범위하게 사용되고 있다. (3) 고청정도와 고품질을 얻을 수 있다. (4) 진공 탈가스 처리와 재용해 공정을 통하여 제품의 청정도와 품질이 우수하다. (5) 균일한 조직을 구성하고 있다. (6) 고온 강도와 인성이 양호하다. 

3. STD-11 냉간 가공용 합금 공구강으로서 고탄소, 고크로뮴강이며 내마모성이 커서 프레스 금형, 구 형, 너트, 축조 롤러에 적합하지만 기계 가공성이 까다롭고 담금질 온도가 1,020~1,050℃ 의 고온인 것이 흠이다. 대표적인 수지로는 ABS, AS, 아크릴, 폴리에틸렌(PE), 폴리스타이 렌(PS) 등이 있다. 열간 프레스금형, 각종 다이스, 다이블록, 절단 날, 각종 슬라이드 코어 등에 사용된다. (1) 고청정도와 고품질을 얻을 수 있다. (2) 진공 탈가스 처리와 재용해 공정을 통하여 제품의 청정도와 품질이 우수하다. (3) 균일한 정도가 우수하다. (4) 내마모성이 우수하다. (5) 고온 강도가 우수하다

1. NAK-80 플라스틱 금형용 강(프리하든강)으로서 최적 조건으로 열처리하였으므로 그대로 가공하여 사용될 수 있으며, Ni(니켈)-Al(알루미늄)-Cu(구리)계 시효 경화용 강으로 사용된다. (1) NAK-80의 특징 (가) 경면 연마성이 우수하다. (나) 방전 가공성이 우수하다. (다) 용접성이 양호하고 열처리가 필요 없어 그대로 금형 가공에 사용된다. (2) NAK-80의 시편 테스트 (가) 관리 및 유지가 쉽다. (나) 가공이 쉽고 편하다. (다) 고광택용으로 적합하지 않다. (라) 폴리싱 작업 시 오렌지 현상과 핀 홀이 심하다. (마) 최고 광택 사항은 #6,000으로 이상 요구 시 심한 조직면이 드러난다.

2. STAVAX 우수한 내식성을 가지고 있는 마텐자이트계 스테인리스강으로 의료 산업, 광학 산업 및 녹 이 발생하지 않고 위생이 높게 요구되는 고품질 투명한 부품 적용 분야에 특히 적합하다. (1) STAVAX의 특징 (가) 내부식성이 우수하다. (나) 내마모성이 우수하다. (다) 기계 가공성이 우수하다. (라) 경면성이 우수하다. (2) STAVAX 시편 테스트 (가) 경도와 강도가 좋아 관리가 수월하다. (나) 고광택 작업 시 광택이 좋고 유지 관리가 쉽다. (다) 폴리싱 작업 시 표면에 스크래치 발생이 적고 오렌지 현상과 핀 홀이 적다. (라) 고광택 요구 시 1미크론까지 작업을 실행해야 될 것으로 판단된다

열전도성 제품 비교 ( 몰드맥스, HR 750 비교 ) 

호퍼로더 : 진공장치를 이용해서  저장장치에서 호퍼로 필릿을 자동 공급해 주는 장치

건조장치 : 호퍼에 있는 필릿을 건조시켜주는 장치 

분쇄장치 : 재생하려는 스프루나 런너을 사용할 수 있도록 분쇄해주는 장치 

참조 이미지 

개발 - 구조검토 . 양산성 검토 

원재료 - 밀시트 관리 

금형 - 금형온도관리, 유동해석 적용

성형기 - 작동유 관리, 실린더 스크류 체크링관리, 사출기 정도 검사

작업방법 - 형체력관리, 보안 절환위치 및 큐션량 확인, 보압 냉각시간확안, 주위 환경 조건 관리  

스크류 마모로 인한  계량값과 사출 성형량 편차 발생 

스크류 교환후 생산률 67% 증가 

성능 점검 항목 ( 사출속도, 사출압 , 형체력 )

기타 유지보수 

성형기 정기 점검시 체크 사항 ( 실린더,  스크류,  체크링 관리 )

1. 스프루 록크핀 자유 낙하형 

  특징 : 빼기 역할후에 자유 낙하 하도록 칼키가 형성 되어 있다 . 

  가공 : 원통 가공 후에 연삭 가공을 추가 하여 완성한다. 

2. 스프루 록크핀 로보터 취출형 

  특징 : 스프루 빼기 이후에도 로보트가 빼때까지 록크핀에 부착되어 있다. 

  가공 : 원통 가공 만으로 완성이 된다. 

1. 금형 클램핑

2.최대사출속도의 95%로 셋팅

3.사출속도의 최적화

4.보압 셋팅

5.보압시간 셋팅

6.사이클 타임의 최소화

7.다른 성형조건의 최적화

배상수 어드바이스 

1.원재료건조
2.실린더온도 setting
3.금형안착
4.금형온도setting
5.가상에 조건입력(금형확인후)

사출률 = 사출용적( CM^3) / 사출 시간 

          = 스크류 단면적(CM^2 / 사출 속도 (

결정성 수지와 비결정성 수지의 PVT 선도 

       비결정성 수지                                                                    결정성 수지 

• 1. 절단 후 제품에 영향을 주지 않는 곳에 위치 시킨다. 
• 2. 두께가 가장 두꺼운 쪽에 위치를 시킨다. 
• 3. 가스가 발생되기 쉬운쪽의 반대편에 위치를 시키고 반대편에 가스 빼기를 해준다. 
• 4. 웰드라인이 생기지 않거나 생겨도 문제가 없는 쪽을 고려한다.
• 5. 배향이 생겨도 문제가 되지 않는곳에 위치를 시킨다. 

공식 = 형체력 > 투영면적 X 수지압력 

단위의 변환 :  1Pa = 1N/㎡ = 0.1 Kg·f /㎡(0.101972) = 0.00001 Kg·f /㎠ = 1x10^-5 kg·f /㎠

                        1MPa = 1x10^6 Pa = 1x10^6 N/㎡(1019) = 1x10^5 Kg·f /㎡= 10Kg·f /㎠

                        50Mpa = 500Kg·f /㎠ 

투영면적 (200) x 수지압력 (30/100Kg·f /㎠ ) = 60Kg·f /㎠ = 60x10000 Kg·f /㎡  = 600000 Kg·f /㎡ = 600000x0.1 N

  = 6000 N = 6kN 

수축이란 ?  

수축의 4가지 

1. 열적 수축 - 열적 수축이란 물질이 열에 인한 부피 팽창과 냉각에 의한 수축 

2. 결정화 수축 - 결정화도 진행에 따른 분자 정렬에 따른 부피 수축 

3. 잔류응력 수축 - 잔류응력이 남아  취출 후 상온에서 점차 변형 되어 수축되거나 비틀어 지는것 

4. 배향 수축  - 주로 비결정성 수지가 배향으로 정렬된 후 고화 과정에서 배향된 정렬이 비결정성 고유의 자세로 돌아가며 수축이 일어남  ( 비결정성의 경우 배향방향의 수축이 직각방향보다 크게 나타남 ) 

사출성형에서 일어나는 수축은 결정화에 따른 수축으로 금형 온도가 높을 때에는 냉각속도가 느려져서 

결정화도가 높아져서 수축률이 높아진다. 

수축률을 줄이는 방법 

1. 보압의 사용 : 사출충전후 1단계 승압에서 형내압 최고치를 이루고 압력을 게이트실이 이루어질때 까지 주어 pvT 선도에서 압력에 의한 체적의 감소

신기술 : 1)  RHCM (Rapid heating cycle mold ) 급속가열냉각 : 온수채널에 증기를 이용해서 급속가열후에 

             사출 충진완료후에 급속 냉각을 통해 결정화도를 낮추어 수축률을 낮춘다. 

  2) e-mold : 전기히터카트리지를 통해 금형을 급속히 가열후에 냉각시켜서 수축률을 낮춘다.