주입

사출 성형 (사출 성형 미국)는 금형에 재료를 주입하여 부품을 생산하는 제조 공정입니다. 사출 성형은 금속(이 공정을 다이캐스팅이라고 함), 유리, 엘라스토머, 제과, 가장 일반적으로 열가소성 및 열경화성 폴리머를 포함한 다양한 재료로 수행할 수 있습니다. 부품의 재료는 가열된 배럴에 공급되고 혼합되며 금형 캐비티로 강제 주입되어 캐비티 구성에 따라 냉각되고 경화됩니다. 제품이 디자인된 후, 일반적으로 산업 디자이너 또는 기사, 금형 제작자(또는 공구 제작자)는 금속(일반적으로 강철 또는 알루미늄)으로 만들고 정밀 가공하여 원하는 부품의 형상을 형성합니다. 사출 성형은 가장 작은 부품부터 자동차의 전체 차체 패널에 이르기까지 다양한 부품 제조에 널리 사용됩니다. 일부 저온 열가소성 수지의 사출 성형 중에 녹지 않는 광중합체를 사용하는 3D 인쇄 기술의 발전은 일부 간단한 사출 금형에 사용될 수 있습니다.

사출 성형할 부품은 성형 공정이 용이하도록 매우 신중하게 설계해야 합니다. 부품에 사용되는 재료, 부품의 원하는 모양과 특징, 금형의 재료 및 성형 기계의 특성을 모두 고려해야 합니다. 사출 성형의 다양성은 이러한 광범위한 설계 고려 사항과 가능성에 의해 촉진됩니다.

어플리케이션

사출 성형은 와이어 스풀, 포장, 병뚜껑, 자동차 부품 및 부품, 게임보이, 주머니 빗, 일부 악기(및 그 부품), 일체형 의자 및 작은 테이블, 보관 용기, 기계 부품(기어 포함) 및 오늘날 사용 가능한 대부분의 기타 플라스틱 제품. 사출 성형은 플라스틱 부품을 제조하는 가장 일반적인 최신 방법입니다. 동일한 개체의 대량 생산에 이상적입니다.

공정 특성

사출 성형은 램 또는 나사형 플런저를 사용하여 용융을 강제합니다. 플라스틱 재료를 금형 캐비티에 넣습니다. 이것은 금형의 윤곽에 맞는 모양으로 응고됩니다. 열가소성 및 열경화성 폴리머를 처리하는 데 가장 일반적으로 사용되며 전자의 사용 부피가 상당히 높습니다. 열가소성 플라스틱은 재활용이 용이하고 다양한 응용 분야에서 사용할 수 있는 다용성과 같은 사출 성형에 매우 적합한 특성으로 인해 널리 사용됩니다. 및 가열시 연화 및 유동하는 능력. 열가소성 수지에는 열경화성 수지보다 안전한 요소도 있습니다. 열경화성 폴리머가 적시에 사출 배럴에서 배출되지 않으면 화학적 가교가 발생하여 스크류와 체크 밸브가 고착되어 사출 성형기가 손상될 수 있습니다.

사출 성형은 중합체를 원하는 모양으로 성형하는 금형에 원료를 고압으로 주입하는 것으로 구성됩니다. 금형은 단일 캐비티 또는 다중 캐비티일 수 있습니다. 다중 캐비티 금형에서 각 캐비티는 동일하고 동일한 부품을 형성하거나 단일 주기 동안 고유하고 여러 다른 형상을 형성할 수 있습니다. 금형은 일반적으로 공구강으로 만들어지지만 특정 용도에는 스테인리스강과 알루미늄 금형이 적합합니다. 알루미늄 금형은 일반적으로 기계적 특성이 열악하고 사출 및 클램핑 주기 동안 마모, 손상 및 변형되기 쉽기 때문에 대량 생산 또는 좁은 치수 공차가 있는 부품에 부적합합니다. 그러나 알루미늄 몰드는 몰드 제작 비용과 시간이 상당히 줄어들기 때문에 소량 응용 분야에서 비용 효율적입니다. 많은 강철 금형은 수명 기간 동안 백만 개 이상의 부품을 처리하도록 설계되었으며 제작하는 데 수십만 달러가 소요될 수 있습니다.

인셀덤 공식 판매점인 열가소성 수지 성형되고, 일반적으로 펠렛화된 원료는 호퍼를 통해 왕복 나사가 있는 가열된 배럴로 공급됩니다. 배럴에 들어가면 온도가 상승하고 개별 사슬의 상대적인 흐름에 저항하는 반 데르 발스 힘은 더 높은 열 에너지 상태에서 분자 사이의 공간 증가로 인해 약해집니다. 이 공정은 점도를 낮추어 폴리머가 사출 장치의 구동력으로 흐를 수 있도록 합니다. 스크류는 원료를 전달하고 폴리머의 열 및 점성 분포를 혼합 및 균질화하고 재료를 기계적으로 전단하고 상당한 양의 마찰 가열을 폴리머에 추가하여 필요한 가열 시간을 줄입니다. 재료는 체크 밸브를 통해 앞으로 공급되고 스크류 전면에서 a로 알려진 볼륨으로 수집됩니다. 샷. 샷은 금형 캐비티를 채우고, 수축을 보상하고, 압력을 전달하기 위해 쿠션을 제공하는 데 사용되는 재료의 부피입니다(총 샷 부피의 약 10%, 배럴에 남아 스크류가 바닥에 닿는 것을 방지함). 나사에서 금형 캐비티까지. 재료가 충분히 모이면 재료가 고압 및 속도로 부품 형성 캐비티로 강제 주입됩니다. 압력 급상승을 방지하기 위해 프로세스는 일반적으로 스크류가 일정한 속도에서 일정한 압력 제어로 이동하는 95–98% 전체 캐비티에 해당하는 이송 위치를 사용합니다. 종종 주입 시간은 1초 미만입니다. 스크류가 이송 위치에 도달하면 보압이 가해져 금형 충전이 완료되고 다른 많은 재료에 비해 열가소성 플라스틱의 경우 상당히 높은 열 수축이 보상됩니다. 패킹 압력은 게이트(캐비티 입구)가 응고될 때까지 적용됩니다. 크기가 작기 때문에 게이트는 일반적으로 전체 두께를 통해 응고되는 첫 번째 장소입니다. 게이트가 굳으면 더 이상 재료가 캐비티에 들어갈 수 없습니다. 따라서 스크류는 다음 사이클을 위해 재료를 왕복하고 획득하는 반면 금형 내의 재료는 냉각되어 이젝트되고 치수적으로 안정될 수 있습니다. 이 냉각 시간은 외부 온도 컨트롤러에서 물 또는 오일을 순환시키는 냉각 라인을 사용하여 크게 줄어듭니다. 필요한 온도에 도달하면 금형이 열리고 핀, 슬리브, 스트리퍼 등의 배열이 제품을 탈형하기 위해 앞으로 구동됩니다. 그런 다음 금형이 닫히고 프로세스가 반복됩니다.

열경화성 수지의 경우 일반적으로 두 가지 다른 화학 성분이 배럴에 주입됩니다. 이러한 구성 요소는 즉시 돌이킬 수 없는 화학 반응을 시작하여 결국 물질을 단일 연결된 분자 네트워크로 가교합니다. 화학 반응이 일어나면 두 가지 유체 성분이 영구적으로 점탄성 고체로 변합니다. 사출 배럴과 스크류의 응고는 문제가 될 수 있으며 재정적 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 배럴 내 열경화성 경화를 최소화하는 것이 중요합니다. 이는 일반적으로 화학 전구체의 체류 시간과 온도가 주입 장치에서 최소화됨을 의미합니다. 배럴의 용적을 최소화하고 사이클 시간을 최대화하여 체류 시간을 줄일 수 있습니다. 이러한 요인으로 인해 반응 화학물질을 열적으로 격리된 고온 금형에 주입하는 열적으로 격리된 저온 주입 장치를 사용하게 되었으며, 이는 화학 반응 속도를 증가시키고 응고된 열경화성 구성 요소를 얻는 데 필요한 시간을 단축시킵니다. 부품이 응고된 후 밸브가 닫혀 주입 시스템과 화학 전구체를 분리하고 금형이 열려 성형 부품을 배출합니다. 그런 다음 금형이 닫히고 프로세스가 반복됩니다.

금형이 열려 있는 동안 사전 성형 또는 가공된 구성 요소를 캐비티에 삽입할 수 있으므로 다음 주기에서 주입된 재료가 주변에서 형성되고 응고될 수 있습니다. 이 프로세스는 인서트 몰딩 단일 부품에 여러 재료가 포함될 수 있습니다. 이 프로세스는 금속 나사가 돌출된 플라스틱 부품을 만드는 데 자주 사용되며 반복적으로 조이고 풀 수 있습니다. 이 기술은 인몰드 라벨링에도 사용할 수 있으며 필름 뚜껑을 성형 플라스틱 용기에 부착할 수도 있습니다.

파팅 라인, 스프루, 게이트 마크 및 이젝터 핀 마크는 일반적으로 최종 부품에 있습니다. 이러한 기능 중 어느 것도 일반적으로 바람직하지 않지만 프로세스의 특성으로 인해 불가피합니다. 게이트 마크는 용융 전달 채널(스프루 및 러너)을 캐비티를 형성하는 부품에 연결하는 게이트에서 발생합니다. 파팅 라인과 이젝터 핀 마크는 미세 정렬 불량, 마모, 가스 배출, 상대 운동에서 인접 부품의 간극 및/또는 주입된 폴리머와 접촉하는 결합 표면의 치수 차이로 인해 발생합니다. 치수 차이는 공정의 사출, 보압, 냉각 및 배출 단계에서 빠른 주기를 경험하는 금형 구성 요소의 불균일한 열팽창 및 수축, 가공 공차, 사출 중 불균일한 압력 유도 변형에 기인할 수 있습니다. . 금형 부품은 다양한 열팽창 계수의 재료로 설계되는 경우가 많습니다. 이러한 요소는 설계, 제조, 처리 및 품질 모니터링 비용의 천문학적 증가 없이는 동시에 설명할 수 없습니다. 숙련된 금형 및 부품 설계자는 가능한 경우 숨겨진 영역에 이러한 미적 결함을 배치합니다.

연혁

미국 발명가 John Wesley Hyatt는 그의 형제 Isaiah와 함께 1872년에 최초의 사출 성형 기계에 대한 특허를 받았습니다. 이 기계는 오늘날 사용되는 기계에 비해 상대적으로 간단했습니다. 플런저를 사용하여 가열된 열을 통해 플라스틱을 주입하는 대형 피하 주사바늘처럼 작동했습니다. 금형에 실린더. 산업은 칼라 스테이, 단추, 헤어 빗과 같은 제품을 생산하면서 수년에 걸쳐 천천히 발전했습니다.

독일 화학자 Arthur Eichengrün과 Theodore Becker는 1903년에 셀룰로오스 아세테이트의 첫 번째 용해성 형태를 발명했는데, 이는 질산 셀룰로오스보다 훨씬 덜 가연성입니다. 결국 쉽게 사출 성형할 수 있는 분말 형태로 제공되었습니다. Arthur Eichengrün은 1919년에 최초의 사출 성형 프레스를 개발했습니다. 1939년에 Arthur Eichengrün은 가소화된 셀룰로오스 아세테이트의 사출 성형에 대한 특허를 받았습니다.

산업은 1940년대에 급속도로 확장되었는데, 이는 제XNUMX차 세계대전으로 저렴하고 대량 생산된 제품에 대한 엄청난 수요가 창출되었기 때문입니다. 1946년 미국의 발명가 제임스 왓슨 헨드리(James Watson Hendry)는 사출 속도와 생산된 제품의 품질을 훨씬 더 정밀하게 제어할 수 있는 최초의 나사 사출기를 제작했습니다. 이 기계는 또한 주입 전에 재료를 혼합할 수 있도록 하여 색상이 있거나 재활용된 플라스틱을 원래 재료에 추가하고 주입하기 전에 완전히 혼합할 수 있습니다. 오늘날 스크류 사출기는 모든 사출기의 대다수를 차지합니다. 1970년대에 Hendry는 빠르게 냉각되는 복잡한 속이 빈 제품을 생산할 수 있는 최초의 가스 보조 사출 성형 공정을 개발했습니다. 이것은 생산 시간, 비용, 무게 및 낭비를 줄이면서 제조된 부품의 강도와 마감뿐만 아니라 설계 유연성을 크게 향상시켰습니다.

플라스틱 사출 성형 산업은 빗과 단추 생산에서 자동차, 의료, 항공 우주, 소비자 제품, 장난감, 배관, 포장 및 건설을 포함한 많은 산업을 위한 다양한 제품 생산에 이르기까지 수년에 걸쳐 발전해 왔습니다.

프로세스에 가장 적합한 폴리머의 예

모든 열가소성 수지, 일부 열경화성 수지 및 일부 엘라스토머를 포함하여 때때로 수지라고 하는 대부분의 폴리머가 사용될 수 있습니다. 1995년 이후 사출 성형에 사용할 수 있는 총 재료 수는 매년 750개의 비율로 증가했습니다. 이러한 추세가 시작되었을 때 약 18,000개의 자료가 있었습니다. 사용 가능한 재료에는 이전에 개발된 재료의 합금 또는 혼합이 포함되므로 제품 설계자는 방대한 선택 항목에서 최상의 속성 집합을 가진 재료를 선택할 수 있습니다. 재료 선택의 주요 기준은 최종 부품에 요구되는 강도와 기능, 비용이지만 재료마다 고려해야 할 성형 매개 변수가 다릅니다. 에폭시 및 페놀과 같은 일반적인 폴리머는 열경화성 플라스틱의 예이며 나일론, 폴리에틸렌 및 폴리스티렌은 열가소성입니다. 비교적 최근까지 플라스틱 스프링은 불가능했지만 폴리머 특성의 발전으로 이제 상당히 실용적입니다. 애플리케이션에는 실외 장비 웨빙을 고정하고 분리하기 위한 버클이 포함됩니다.

장비

사출 성형기는 재료 호퍼, 사출 램 또는 나사형 플런저 및 가열 장치로 구성됩니다. 프레스라고도 하며 구성 요소가 형성되는 금형을 고정합니다. 프레스는 기계가 발휘할 수 있는 클램핑력의 양을 나타내는 톤수로 등급이 매겨집니다. 이 힘은 사출 공정 중에 금형을 닫힌 상태로 유지합니다. 톤수는 5톤 미만에서 9,000톤 이상까지 다양하며 비교적 적은 수의 제조 작업에서 더 높은 수치가 사용됩니다. 필요한 총 형체력은 성형되는 부품의 투영 영역에 따라 결정됩니다. 이 투영 면적에 투영 면적의 평방 센티미터당 1.8~7.2톤의 형체력을 곱합니다. 일반적으로 4~5톤/인치² 대부분의 제품에 사용할 수 있습니다. 플라스틱 재료가 매우 딱딱한 경우 금형을 채우기 위해 더 많은 사출 압력이 필요하므로 금형을 닫은 상태로 유지하기 위해 더 많은 클램프 톤수가 필요합니다. 필요한 힘은 사용된 재료와 부품의 크기에 따라 결정될 수도 있습니다. 더 큰 부품에는 더 높은 클램핑력이 필요합니다.

곰팡이

곰팡이 or 주사위 성형에서 플라스틱 부품을 생산하는 데 사용되는 도구를 설명하는 데 사용되는 일반적인 용어입니다.

금형은 제조 비용이 많이 들기 때문에 일반적으로 수천 개의 부품이 생산되는 대량 생산에만 사용되었습니다. 일반적인 금형은 경화강, 사전 경화강, 알루미늄 및/또는 베릴륨-구리 합금으로 구성됩니다. 주형을 만들기 위한 재료 선택은 주로 경제성 중 하나입니다. 일반적으로 강철 주형은 제작 비용이 더 많이 들지만 수명이 길어지면 마모되기 전에 더 많은 수의 부품을 만들면서 더 높은 초기 비용을 상쇄할 수 있습니다. 사전 경화된 강철 금형은 내마모성이 낮고 더 적은 양의 요구 사항이나 더 큰 구성 요소에 사용됩니다. 일반적인 강철 경도는 Rockwell-C 척도에서 38–45입니다. 경화된 강철 주형은 가공 후 열처리됩니다. 이들은 내마모성과 수명 측면에서 훨씬 우수합니다. 일반적인 경도 범위는 50~60 Rockwell-C(HRC)입니다. 알루미늄 금형은 비용이 상당히 저렴할 수 있으며 최신 컴퓨터 장비로 설계 및 가공할 경우 수만 또는 수십만 개의 부품을 경제적으로 성형할 수 있습니다. 베릴륨 구리는 빠른 열 제거가 필요한 금형 영역이나 가장 많은 전단열이 생성되는 영역에 사용됩니다. 금형은 CNC 가공 또는 방전 가공 공정을 사용하여 제조할 수 있습니다.

금형 설계

금형은 사출 금형(A 플레이트)과 이젝터 금형(B 플레이트)의 두 가지 기본 구성 요소로 구성됩니다. 이러한 구성 요소는 다음과 같이 불립니다. 썩다 와 주형 제작자. 플라스틱 수지는 다음을 통해 금형에 들어갑니다. 일종의 열대병 or 문 사출 금형에서; 스프루 부싱은 성형기의 사출 배럴 노즐에 대해 단단히 밀봉하고 녹은 플라스틱이 배럴에서 금형으로 흐르도록 하는 것입니다. 공동. 스프루 부싱은 A 및 B 플레이트의 면에 가공된 채널을 통해 용융 플라스틱을 캐비티 이미지로 안내합니다. 이러한 채널을 통해 플라스틱이 통과할 수 있으므로 채널이라고 합니다.주자. 녹은 플라스틱은 러너를 통해 흐르고 하나 이상의 특수 게이트와 캐비티 형상으로 들어가 원하는 부품을 형성합니다.

금형의 스프루, 러너 및 캐비티를 채우는 데 필요한 수지의 양은 "샷"을 구성합니다. 금형에 갇힌 공기는 금형의 분리선으로 연마된 통풍구를 통해 또는 구멍을 고정하는 구멍보다 약간 작은 이젝터 핀 및 슬라이드 주변으로 빠져나갈 수 있습니다. 갇힌 공기가 빠져나갈 수 없는 경우 들어오는 재료의 압력에 의해 압축되고 캐비티의 모서리로 압착되어 충전을 방지하고 다른 결함을 유발할 수도 있습니다. 공기는 너무 압축되어 주변 플라스틱 재료를 발화시키고 태울 수도 있습니다.

금형에서 성형된 부품을 제거할 수 있도록 하려면 금형이 열릴 때(리프터라는 구성 요소 사용) 금형 부품이 그러한 돌출부 사이에서 이동하도록 설계되지 않은 한 금형이 열리는 방향으로 금형 피쳐가 서로 돌출되지 않아야 합니다.

인발 방향과 평행하게 나타나는 부품의 측면(코어 위치(구멍) 또는 인서트의 축은 금형이 열리고 닫힐 때 금형의 위아래 움직임과 평행함) 일반적으로 드래프트라고 하는 약간 기울어져 있어 금형에서 부품을 쉽게 분리할 수 있습니다. 드래프트가 충분하지 않으면 변형이나 손상이 발생할 수 있습니다. 이형에 필요한 드래프트는 주로 캐비티의 깊이에 따라 달라집니다. 캐비티가 깊을수록 더 많은 드래프트가 필요합니다. 필요한 드래프트를 결정할 때 수축도 고려해야 합니다. 외피가 너무 얇으면 성형 부품이 냉각 중에 형성되는 코어에 수축되어 해당 코어에 달라붙는 경향이 있습니다. 또는 캐비티를 빼낼 때 부품이 뒤틀리거나 물집이 생기거나 균열이 생길 수 있습니다.

금형은 일반적으로 금형이 열렸을 때 성형 부품이 금형의 이젝터(B) 측에 안정적으로 남아 있고 부품과 함께 러너와 스프루를 (A) 측에서 빼내도록 설계됩니다. 그런 다음 부품은 (B)면에서 배출될 때 자유롭게 떨어집니다. 서브마린 게이트 또는 몰드 게이트라고도 하는 터널 게이트는 파팅 라인 또는 몰드 표면 아래에 있습니다. 분할선의 금형 표면에 개구부가 가공됩니다. 성형 부품은 금형에서 배출될 때 러너 시스템에서 (금형에 의해) 절단됩니다. 녹아웃 핀이라고도 하는 이젝터 핀은 완성된 성형 제품을 밀어내는 금형의 절반(일반적으로 이젝터 절반)에 배치된 원형 핀이거나 금형에서 러너 시스템입니다. 핀, 슬리브, 스트리퍼 등을 사용하여 물품을 취출하는 것은 바람직하지 않은 인상이나 뒤틀림을 유발할 수 있으므로 금형 설계 시 주의가 필요합니다.

냉각의 표준 방법은 냉각수(일반적으로 물)를 몰드 플레이트를 통해 뚫고 호스로 연결하여 연속 경로를 형성하는 일련의 구멍을 통과시키는 것입니다. 냉각수는 뜨거운 플라스틱에서 열을 흡수한 금형에서 열을 흡수하고 금형을 적절한 온도로 유지하여 가장 효율적인 속도로 플라스틱을 응고시킵니다.

유지 보수 및 환기를 용이하게 하기 위해 캐비티와 코어는 다음과 같은 조각으로 나뉩니다. 삽입, 하위 어셈블리라고도 함 삽입, 블록및 체이스 블록. 교환 가능한 인서트를 대체함으로써 하나의 금형으로 동일한 부품을 여러 가지로 변형할 수 있습니다.

더 복잡한 부품은 더 복잡한 금형을 사용하여 성형됩니다. 여기에는 돌출된 부품 형상을 형성하기 위해 그리기 방향에 수직인 캐비티로 이동하는 슬라이드라는 섹션이 있을 수 있습니다. 금형이 열리면 고정 금형 절반에 있는 고정 "앵글 핀"을 사용하여 슬라이드를 플라스틱 부품에서 떼어냅니다. 이 핀은 슬라이드의 슬롯에 들어가고 움직이는 금형의 절반이 열릴 때 슬라이드가 뒤로 움직이도록 합니다. 그런 다음 부품이 배출되고 금형이 닫힙니다. 금형이 닫히면 슬라이드가 앵글 핀을 따라 앞으로 이동합니다.

일부 금형에서는 이전에 성형한 부품을 다시 삽입하여 첫 번째 부품 주위에 새로운 플라스틱 층을 형성할 수 있습니다. 이를 흔히 오버몰딩이라고 합니다. 이 시스템을 통해 일체형 타이어와 휠을 생산할 수 있습니다.

XNUMX샷 또는 다중 샷 금형은 단일 성형 주기 내에서 "오버몰딩"하도록 설계되었으며 XNUMX개 이상의 사출 장치가 있는 특수 사출 성형 기계에서 처리해야 합니다. 이 공정은 실제로 두 번 수행되는 사출 성형 공정이므로 오차 범위가 훨씬 작습니다. 첫 번째 단계에서 기본 색상 재료는 두 번째 샷을 위한 공간이 포함된 기본 모양으로 성형됩니다. 그런 다음 다른 색상의 두 번째 재료가 해당 공간에 사출 성형됩니다. 예를 들어 이 프로세스로 만든 푸시 버튼과 키에는 마모되지 않는 표시가 있으며 많이 사용해도 읽을 수 있습니다.

금형은 단일 "샷"에서 동일한 부품의 여러 복사본을 생성할 수 있습니다. 해당 부품의 금형에 있는 "인상"의 수는 종종 캐비테이션으로 잘못 언급됩니다. 하나의 임프레션이 있는 도구는 종종 단일 임프레션(캐비티) 몰드라고 합니다. 동일한 부품의 캐비티가 2개 이상 있는 몰드는 다중 인상(캐비티) 몰드라고 합니다. 생산량이 매우 많은 일부 금형(병 뚜껑용 금형과 같은)에는 128개 이상의 캐비티가 있을 수 있습니다.

경우에 따라 다중 캐비티 툴링은 동일한 툴에서 일련의 서로 다른 부품을 성형합니다. 일부 도구 제작자는 모든 부품이 관련되어 있기 때문에 이러한 금형 패밀리 금형이라고 부릅니다. 예를 들면 플라스틱 모델 키트가 있습니다.

금형 보관

제조업체는 평균 비용이 높기 때문에 맞춤형 금형을 보호하기 위해 많은 노력을 기울입니다. 완벽한 온도 및 습도 수준을 유지하여 각 맞춤형 금형의 수명을 최대한 연장합니다. 고무 사출 성형에 사용되는 것과 같은 맞춤형 금형은 뒤틀림을 방지하기 위해 온도 및 습도가 제어되는 환경에 보관됩니다.

공구 재료

공구강이 자주 사용됩니다. 연강, 알루미늄, 니켈 또는 에폭시는 프로토타입 또는 매우 짧은 생산 실행에만 적합합니다. 적절한 금형 설계를 갖춘 최신 경질 알루미늄(7075 및 2024 합금)은 적절한 금형 유지 관리를 통해 부품 수명이 100,000개 이상인 금형을 쉽게 만들 수 있습니다.

금형/기계공작

금형은 표준 가공과 EDM의 두 가지 주요 방법을 통해 제작됩니다. 전통적인 형태의 표준 가공은 역사적으로 사출 금형을 제작하는 방법이었습니다. 기술 발전과 함께 CNC 가공은 기존 방법보다 짧은 시간에 더 정확한 금형 세부 정보로 더 복잡한 금형을 만드는 주요 수단이 되었습니다.

EDM(방전 가공) 또는 스파크 침식 공정이 금형 제작에 널리 사용되었습니다. 가공하기 어려운 형상을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 이 공정을 통해 사전 경화된 금형을 성형할 수 있으므로 열처리가 필요하지 않습니다. 기존의 드릴링 및 밀링에 의해 경화된 금형으로 변경하려면 일반적으로 금형을 부드럽게 하기 위한 어닐링이 필요하고 다시 경화시키기 위한 열처리가 필요합니다. EDM은 일반적으로 구리 또는 흑연으로 만들어진 모양의 전극을 파라핀 오일(등유)에 담근 금형 표면에 매우 천천히(여러 시간에 걸쳐) 내려놓는 간단한 공정입니다. 공구와 금형 사이에 전압이 가해지면 전극의 역형상으로 금형 표면이 스파크 침식됩니다.

비용

금형에 통합된 캐비티의 수는 성형 비용과 직접적인 상관 관계가 있습니다. 캐비티가 적을수록 툴링 작업이 훨씬 적기 때문에 캐비티 수를 제한하면 사출 금형 제작을 위한 초기 제조 비용이 낮아집니다.

캐비티의 수가 성형 비용에서 중요한 역할을 하므로 부품 설계의 복잡성도 마찬가지입니다. 복잡성은 표면 마감, 공차 요구 사항, 내부 또는 외부 스레드, 미세 디테일 또는 통합될 수 있는 언더컷 수와 같은 많은 요소에 통합될 수 있습니다.

언더컷과 같은 추가 세부 사항 또는 추가 툴링을 유발하는 기능은 금형 비용을 증가시킵니다. 금형의 코어 및 캐비티의 표면 마감은 비용에 추가로 영향을 미칩니다.

고무 사출 성형 공정은 높은 수율의 내구성 있는 제품을 생산하므로 가장 효율적이고 비용 효율적인 성형 방법입니다. 정밀한 온도 제어가 포함된 일관된 가황 공정은 모든 폐기물을 크게 줄입니다.

사출 공정

사출 성형을 사용하면 입상 플라스틱이 강제 램에 의해 호퍼에서 가열된 배럴로 공급됩니다. 알갱이가 나사형 플런저에 의해 앞으로 천천히 움직이면 플라스틱이 가열된 챔버로 밀려 들어가 녹습니다. 플런저가 전진함에 따라 녹은 플라스틱은 금형에 기대어 있는 노즐을 통해 강제로 들어가 게이트 및 러너 시스템을 통해 금형 캐비티에 들어갈 수 있습니다. 금형은 차갑게 유지되므로 금형이 채워지자마자 플라스틱이 응고됩니다.

사출 성형 주기

플라스틱 부품의 사출 성형 중 일련의 사건을 사출 성형 주기라고 합니다. 이 주기는 금형이 닫힐 때 시작되고 폴리머가 금형 캐비티에 주입됩니다. 캐비티가 채워지면 재료 수축을 보상하기 위해 보압이 유지됩니다. 다음 단계에서 나사가 회전하여 다음 샷을 전면 나사에 공급합니다. 이로 인해 다음 샷이 준비될 때 나사가 후퇴합니다. 부품이 충분히 냉각되면 금형이 열리고 부품이 배출됩니다.

과학적 대 전통적인 몰딩

전통적으로 성형 공정의 사출 부분은 캐비티를 채우고 보압하기 위해 일정한 압력에서 수행되었습니다. 그러나 이 방법은 사이클마다 치수의 큰 변화를 허용했습니다. 현재 더 일반적으로 사용되는 것은 RJG Inc.가 개척한 방법인 과학적 또는 분리형 몰딩입니다. 여기에서 플라스틱 주입은 부품 치수를 더 잘 제어하고 사이클 간(일반적으로 샷-투라고 함)을 더 잘 제어할 수 있도록 단계로 "분리"됩니다 - 업계 샷) 일관성. 먼저 속도(속도) 제어를 사용하여 캐비티를 약 98%까지 채웁니다. 압력은 원하는 속도를 허용하기에 충분해야 하지만 이 단계 동안의 압력 제한은 바람직하지 않습니다. 캐비티가 98% 차면 기계는 속도 제어에서 압력 제어로 전환합니다. 여기서 캐비티는 원하는 압력에 도달하기 위한 충분한 속도가 필요한 일정한 압력에서 "압축"됩니다. 이를 통해 부품 치수를 XNUMX/XNUMX인치 이상으로 제어할 수 있습니다.

다양한 유형의 사출 성형 공정

대부분의 사출 성형 공정이 위의 기존 공정 설명에 포함되지만 다음을 포함하되 이에 국한되지 않는 몇 가지 중요한 성형 변형이 있습니다.

• 다이 캐스팅
• 금속 사출 성형
• 얇은 벽 사출 성형
• 액상 실리콘 고무의 사출 성형

보다 포괄적인 사출 성형 공정 목록은 여기에서 찾을 수 있습니다.

프로세스 문제 해결

모든 산업 공정과 마찬가지로 사출 성형에서도 결함이 있는 부품이 생성될 수 있습니다. 사출 성형 분야에서 특정 결함에 대한 결함 부품을 검사하고 금형 설계 또는 공정 자체의 특성으로 이러한 결함을 해결함으로써 문제 해결을 수행하는 경우가 많습니다. 시험은 결함을 예측하고 사출 공정에 사용할 적절한 사양을 결정하기 위해 전체 생산이 실행되기 전에 종종 수행됩니다.

해당 금형의 샷 크기를 알 수 없는 새롭거나 익숙하지 않은 금형을 처음으로 채울 때 기술자/도구 설정자는 전체 생산 실행 전에 시운전을 수행할 수 있습니다. 그는 작은 사출 중량으로 시작하여 금형이 95~99% 찰 때까지 점차적으로 채웁니다. 이것이 달성되면 소량의 보압이 가해지고 게이트 동결(응고 시간)이 발생할 때까지 유지 시간이 늘어납니다. 보류 시간을 늘린 다음 부품의 무게를 측정하여 게이트 정지 시간을 결정할 수 있습니다. 부품의 무게가 변하지 않으면 게이트가 동결되어 더 이상 재료가 부품에 주입되지 않는다는 것을 알 수 있습니다. 게이트 응고 시간은 주기 시간과 제품의 품질 및 일관성을 결정하므로 중요하며, 이는 생산 공정의 경제성에서 중요한 문제입니다. 보압은 부품에 싱크가 없고 부품 중량에 도달할 때까지 증가합니다.

성형 결함

사출 성형은 생산 문제가 발생할 수 있는 복잡한 기술입니다. 이는 금형의 결함으로 인해 발생하거나 성형 공정 자체로 인해 더 자주 발생할 수 있습니다.

산업용 CT 스캐닝과 같은 방법은 내부적으로 뿐만 아니라 외부적으로 이러한 결함을 찾는 데 도움이 될 수 있습니다.

공차

성형 공차는 치수, 무게, 모양 또는 각도 등과 같은 매개변수의 편차에 대해 지정된 허용 오차입니다. 공차 설정 제어를 최대화하기 위해 일반적으로 사용된 공정에 따라 두께에 대한 최소 및 최대 제한이 있습니다. 사출 성형은 일반적으로 약 9-14의 IT 등급에 해당하는 공차가 가능합니다. 열가소성 수지 또는 열경화성 수지의 허용 오차는 ±0.200 ~ ±0.500mm입니다. 특수 응용 분야에서 직경과 선형 기능 모두에서 ±5 µm만큼 낮은 공차는 대량 생산에서 달성됩니다. 0.0500 ~ 0.1000 µm 이상의 표면 마감을 얻을 수 있습니다. 거칠거나 자갈이 깔린 표면도 가능합니다.

전원 요구 사항

이 사출 성형 공정에 필요한 동력은 많은 요소에 따라 달라지며 사용되는 재료에 따라 다릅니다. 제조 공정 참조 안내서 전력 요구 사항은 "재료의 비중, 녹는점, 열 전도성, 부품 크기 및 성형 속도"에 따라 달라집니다. 아래는 가장 일반적으로 사용되는 재료에 필요한 전력과 관련된 특성을 가장 잘 설명하는 이전에 언급한 것과 동일한 참조의 243페이지에 있는 표입니다.

로봇 성형

자동화는 부품 크기가 작을수록 모바일 검사 시스템이 여러 부품을 더 빠르게 검사할 수 있음을 의미합니다. 자동 장치에 검사 시스템을 장착하는 것 외에도 다축 로봇은 금형에서 부품을 제거하고 추가 공정을 위해 배치할 수 있습니다.

구체적인 사례로는 부품이 생성된 직후 금형에서 부품을 제거하는 것과 머신 비전 시스템을 적용하는 것 등이 있습니다. 금형에서 부품을 분리하기 위해 이젝터 핀이 확장된 후 로봇이 부품을 잡습니다. 그런 다음 보관 위치로 이동하거나 검사 시스템으로 직접 이동합니다. 선택은 제품 유형과 제조 장비의 일반적인 레이아웃에 따라 다릅니다. 로봇에 장착된 비전 시스템은 인서트 성형 부품의 품질 관리를 크게 향상시켰습니다. 모바일 로봇은 금속 부품의 배치 정확도를 더 정확하게 결정할 수 있으며 사람보다 더 빠르게 검사할 수 있습니다.

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