사출 금형이란 무엇인가요?

소개: 사출 성형 공정에서는 플라스틱 수지가 플라스틱 부품을 제조하는 주재료입니다. 제조 과정에서 용융 플라스틱이 금형의 두 반쪽 사이로 흘러 들어가 캐비티를 채우면서 원하는 형상을 만듭니다.

다양한 플라스틱 소재와 고무 사출 성형 방법을 통해 다양한 용도의 요구를 충족하고 완제품의 품질과 성능을 보장할 수 있습니다.

사출 금형의 의미는 무엇인가요?

사출 금형은 플라스틱 제품을 만들기 위한 도구입니다. 플라스틱 제품에 완전한 구조와 정확한 치수를 부여하는 도구이기도 합니다. 주요 생산 방법은 고온에서 녹은 플라스틱을 고압과 기계적 구동을 통해 금형에 주입하는 것이므로 플라스틱 사출 금형이라고도 합니다.

사출 금형의 재료는 무엇인가요?

탄소강, 스테인리스강, 알루미늄, 티타늄, 베릴륨 구리 등 사출 금형을 만드는 데 사용할 수 있는 다양한 금속과 합금이 있습니다. 하지만 녹는점이 매우 높은 재료에는 세라믹 몰드를 사용할 수도 있습니다.

금형에 사용하는 재료는 제작하는 부품의 수, 사용하는 플라스틱의 종류, 부품의 복잡성, 가공하기 쉬운 정도, 공차 등 여러 가지 요소에 따라 달라집니다.

예를 들어 스테인리스 스틸은 최대 100만 사이클까지 견딜 수 있는 반면 알루미늄은 수천 사이클까지 견딜 수 있습니다. 요약하면, 금형 재료의 최소 요구 사항은 녹는점이 사출 플라스틱보다 높아야 한다는 것입니다.

다음은 일반적인 사출 금형 재료에 대한 간략한 설명입니다;

강철은 견고하기 때문에 금형을 만들기에 좋은 소재입니다. 5,000회 동안 사용할 수 있으며 ABS, 나일론, PP, PC, 아크릴 및 기타 여러 플라스틱과 함께 사용할 수 있습니다. A-2, D-2 및 M-2 스틸을 사용하여 코어, 캐비티 및 사출 금형의 기타 부품을 만들 수 있습니다.

크롬과 탄소를 더 많이 첨가하면 내식성, 내마모성, 내마모성이 향상됩니다. 따라서 420, 316-L, 174-PH와 같은 스테인리스 스틸 등급은 더 복잡하고 내구성이 뛰어난 금형을 만들 수 있습니다. 하지만 열분해율이 낮기 때문에 사이클 시간이 더 길어질 수 있습니다.

공구강은 탄소 및 기타 합금 원소를 포함하는 주철 합금입니다. 다양한 공구강 합금과 등급은 기계 금형에 맞춤형 특성을 부여합니다. 예를 들어 H-10, H-13, T-15, A6 및 M2 공구강이 있습니다.

알루미늄은 여러 번 찍어낼 수는 없지만 신속한 툴링에 널리 사용되는 소재입니다. 즉, 알루미늄 소재는 저렴하고 가공하기 쉽기 때문에 저렴하고 빠르게 알루미늄 사출 금형을 제작할 수 있습니다. 또한 6061과 7075의 높은 열전도율 덕분에 사이클 시간도 단축됩니다.

이 구리 합금은 열전도율과 내식성이 뛰어나 고정밀 플라스틱 부품에 적합한 금형 재료로 잘 알려져 있습니다. 제조업체는 핫 러너, 몰드 인서트, 코어 등에 이 금속을 사용합니다.

사출 금형의 핵심 구성 요소는 무엇인가요?

모든 사출 금형에는 캐비티 측면 A(고정)와 캐비티 측면 B(이동)의 두 가지 기본 부품이 있습니다. 고정된 파트는 파트의 외부 윤곽을 정의하고 재료를 채우기 위해 캐비티를 형성하며, B면은 파팅 라인으로 이동합니다.

캐비티 A면(고정면)

캐비티 측면 A는 성형기의 고정 플레이트에 부착되어 있으며 성형 공정 중에 움직이지 않습니다. 러너 시스템을 수용하고 가이드 핀과 부싱을 사용하여 움직이는 측면 B와 정밀하게 정렬됩니다. 따라서 이 측면에는 응고 중에 냉각수가 흐르는 냉각 채널도 포함되어 있습니다.

캐비티 B면(움직이는 면)

몰드의 B면은 몰드를 열고 닫을 때 중요합니다. 일반적으로 이젝터 시스템과 인서트를 고정하는 방법이 있습니다. 또한 성형기의 이동식 플래튼이 이쪽에 연결되어 금형을 열고 닫는 데 도움이 됩니다. 부품이 올바른 크기로 금형에서 쉽게 나오려면 이 측면이 올바르게 움직이고 정렬되는 것이 중요합니다.

사출 금형에는 기능별로 무엇이 포함되나요?

핵심 구성 요소 다음으로 사출 금형의 다양한 구성 요소를 기능별로 분류해 보았습니다. 이러한 구성 요소 중 일부는 플라스틱 원료를 운반하고, 개구부를 안내하며, 냉각 기능을 제공합니다. 즉, 특정 구성 요소 세트가 원하는 결과를 얻기 위해 몇 가지 특정 기능을 수행합니다.

러너 시스템

배럴이 노즐을 통해 용융 재료를 밀어낸다고 생각하면 이해하기 쉽습니다. 이 흐름을 배럴 노즐에서 부품으로 들어가는 사출 게이트까지 보내려면 유로가 필요합니다. 러너 시스템은 재료가 게이트에 도달하도록 돕습니다. 또한 한 금형에서 여러 부품을 성형할 때는 여러 유로로 재료를 분배할 수 있습니다.

스프루 부시: 일반적으로 테이퍼형 또는 원통형 유로로, 노즐 끝에서 러너 입구까지 용융 플라스틱을 전달합니다. 단일 캐비티 금형에서는 메인 스프루가 게이트 위치까지 직접 이어집니다.

러너 네트워크: 메인 스프루에서 나온 용융 수지가 러너 네트워크를 통해 각 캐비티 게이트로 분배됩니다.

게이트: 러너 네트워크는 용융 수지를 금형 캐비티의 작은 입구인 게이트로 공급합니다. 게이트에는 엣지 게이트, 핀 게이트, 팬 게이트 등 여러 형식이 있습니다.

사출 금형의 이러한 러너 구성품을 논할 때는 압력과 온도를 고려합니다. 노즐 자체가 높은 사출 압력을 유지합니다. 따라서 재료는 원하는 점도 수준에서 균일하게 흐릅니다.

러너는 콜드 러너와 핫 러너의 두 종류로 나뉩니다. 핫 러너에는 고온 러너와 별도의 가열 장치가 있어 용융 수지가 너무 일찍 굳지 않도록 유동 온도를 유지합니다. 반면 콜드 러너에는 추가 가열 장치 없이 유입 유로만 있습니다.

냉각 시스템

냉각 단계는 사출 성형 공정 시간의 50%~80%를 담당하므로 결함 없는 플라스틱 부품을 생산하는 것이 얼마나 중요한지 짐작할 수 있습니다.

기본적으로 냉각 시스템은 사출 금형 어셈블리 주변, 주로 용융 사료를 성형하는 주 캐비티 주변에 있는 수도관 네트워크입니다. 물이 가장 일반적인 냉각수이지만 고온 성형에서는 글리콜 또는 기타 오일이 순환됩니다.

냉각 시스템은 온도와 유량을 조절하고 조정하여 작업을 더 잘 제어할 수 있도록 합니다. 따라서 적절한 냉각은 얽힘을 방지하고 생산 효율성을 높이며 금형 마모를 늦춥니다.

크고 복잡한 금형(예: 코어 크기가 50mm 이상인 경우)의 경우 물 순환이 선형이 아닌 컨포멀 방식으로 이루어집니다. 다음은 냉각 시스템에 속하는 사출 금형 구성 요소입니다;

배플: 냉각수를 보조 유로로 유도하는 부품으로, 보통 날개 모양의 금속판입니다.

버블러: 드릴 가공된 구멍 안에서 냉각 유로를 연결하는 중공 튜브입니다.

핫 핀: 내부에 액체가 채워진 원통형 부품으로, 액체가 계속 순환하면서 열을 흡수하고 방출합니다.

외부 펌프: 정해진 유량에 필요한 압력을 공급하고 냉각 순환을 유지합니다.

몰딩 구성 요소 시스템

사출 금형의 주요 부품으로 최종 모양, 크기, 핏 및 정확성을 담당합니다. 이름에서 알 수 있듯이 부품의 형태를 만들어 캐비티 표면과 내부 특징의 디테일을 부여합니다. 몰딩 구성 요소에는 코어, 캐비티, 몰딩 바, 리프터 등이 포함됩니다.

이러한 부품을 빠르게 찾을 수 있습니다. 게이트에서 캐비티에 들어간 후 공급 재료에 닿는 각 부품.

몰딩 부품 시스템의 일반적인 부분은 다음과 같습니다;

금형 캐비티: 기계에 고정되어 플런저의 사출 압력을 받습니다.

코어: 공정 중 이동해 캐비티와 맞물리는 반대쪽 금형으로, 부품의 완전한 내부 형상을 만듭니다.

성형 로드: 부품에 축이나 구멍처럼 가늘고 긴 형상을 만드는 데 사용하는 코어 핀입니다.

리프터: 여러 형상의 정해진 구배각을 유지해 금형이 원활하게 닫히고 열리도록 합니다.

환기 시스템

플라스틱이 흐르면 공기가 캐비티 안으로 들어갑니다. 플라스틱이 굳으면 성형 가스가 발생합니다. 이러한 가스는 공극, 기포, 약점, 화상 자국, 불완전한 충전을 유발할 수 있습니다.

따라서 사출 금형과 금형의 환기 시스템은 갇힌 공기를 제거하고 이러한 문제를 해결하는 데 중요합니다. 또한 통풍구는 과도한 사출 압력을 제한하는 데 도움이 됩니다.

소형 표준 성형 공정에서는 벤트 구멍이 벤트 핀과 함께 중간 캐비티 본체의 도금 라인에 설정되지만 금형이 복잡해짐에 따라 사출 금형의 시스템 부품이 점점 더 복잡해지고 있습니다.

다른 일반적인 환기 시스템에는 다음이 포함됩니다:

홈과 유로: 파팅 라인, 핀 및 벤팅 지점에 마련된 좁은 유로나 홈입니다.

공기 배출: 사출 전에 외부 진공 펌프로 공기를 제거합니다.

벤트 밸브: 캐비티 내부와 외부 양쪽에 마이크로 밸브가 배치됩니다.

부품 주변 벤트: 일반적으로 메인 스프루, 러너, 게이트처럼 용융 수지 흐름과 관련된 모든 부분에 벤트를 배치합니다.

가이드 시스템

가이드 시스템 구성 요소는 금형이 열리고 닫힐 때 금형의 두 반쪽과 다른 구성 요소가 정렬되도록 합니다. 따라서 각 사이클이 정확하고 일관되게 이루어지도록 하는 것이 중요합니다.

이 때문에 시간이 지남에 따라 클램핑력이 제 위치를 벗어날 수 있습니다. 가이드 핀, 부싱, 가이드 플레이트와 같은 가이드 시스템 구성 요소는 이를 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다.

가이드 핀과 부시: 두 부품이 함께 작동해 금형의 두 반쪽이 정확히 움직이도록 안내합니다. 가이드 핀은 금형 한쪽에서 돌출된 작은 금속 봉으로, 반대쪽 금형의 대응 구멍인 부시에 끼워집니다.

배출 시스템

냉각 시간이 끝나면 금형이 열리고 이젝션 시스템이 부품과 러너를 안전하고 원활하게 꺼낼 수 있도록 도와줍니다. 일반적으로 이젝터 핀이 이러한 목적으로 사용됩니다. 이 얇은 원통형 핀은 움직이는 쪽에 부착된 이젝터 플레이트에 고정됩니다. 핀의 접점은 평평한 표면이므로 힘이 고르게 분산되어 부품이 손상되지 않습니다.

기타 구성 요소는 다음과 같습니다:

리턴 핀: 금형이 열릴 때 위치를 잡고 안정시키는 부품입니다. 고정측에서 이젝터 핀에 가해지는 힘을 제한합니다.

이젝터 슬리브: 원통형 캐비티에서 부품을 빼내는 데 사용합니다. 얇은 슬리브가 금형 표면을 감싸며 복귀력이 부품을 금형 밖으로 밀어냅니다.

사출 금형에는 구조 분류별로 무엇이 포함됩니까?

사출 금형 구성 요소의 분류는 금형 베이스, 금형 코어, 다양한 보조 부품 및 시스템으로 나뉩니다.

몰드 베이스

금형의 다른 모든 부품의 기초가 됩니다. 몰드 베이스는 일반적으로 경화강과 같이 단단하고 단단한 재료로 만들어집니다. 그러나 “베이스”라는 용어는 단일 구성 요소를 의미하지 않습니다. 대신 다양한 유형의 플레이트가 드릴링 구멍과 같은 다양한 조립 기능을 갖춘 단일 플레이트로 결합됩니다.

상부 클램핑 플레이트와 하부 클램핑 플레이트 사이에 서로 다른 플레이트가 고정됩니다. 하부 클램핑 플레이트는 특정 금형 특성에 따라 금형 플레이트, 이젝터 플레이트, 이젝터 고정 플레이트 등 금형을 사출 성형기에 연결합니다.

몰드 코어

몰드 코어는 캐비티와 결합하여 중공 및 내부 형상을 가진 캐비티를 형성합니다. 이는 구조를 제공하고 클램핑 압력의 일정 부분을 견뎌냅니다. 코어의 모양에는 일반적으로 적절한 구배 각도를 가진 필렛과 모서리가 포함됩니다. 코어와 캐비티를 올바른 정렬로 맞물리면 용융된 플라스틱 피드를 빨아들이는 틈새 또는 캐비티가 형성됩니다.

성형 후 코어가 뒤로 당겨지고 이젝션 시스템이 정적 캐비티 부품에서 부품을 제거합니다. 일반적인 코어 풀링 메커니즘으로는 기계식 코어 풀링, 유압식 코어 풀링, 공압식 코어 풀링이 있습니다.

보조 부품

보조 부품은 금형 구조 아래에 장착되지 않는 지지 부품입니다. 폐쇄형 사출 금형 부품의 기능을 원활하게 하기 위해 임시로 조립됩니다. 보조 부품은 모양과 형상에 영향을 미치지는 않지만 사출 성형 플라스틱 부품의 엄격한 공차, 구조적 무결성 및 전반적인 품질을 유지하는 데 필수적입니다.

로케이팅 링: 가동측에 있는 원형 링으로 금형을 안내하고 기계에 고정합니다. 노즐 팁, 스프루 부시 및 기타 금형 위치 관련 부품을 올바른 위치에 맞춥니다.

스프루 부시: 노즐 팁과 러너 입구 사이의 짧은 유로입니다.

이젝터 핀: 완성된 부품을 안전하게 취출합니다.

재료 그리퍼: 플라스틱 펠릿을 잡고 기계의 배럴 안으로 안내하는 부품입니다.

서포트 필러: 전면 클램프와 금형 상판 사이에 놓이는 수직 고형 부품입니다. 구조를 지지하고 압력을 분산합니다.

이젝터 플레이트: 하단에서 이젝터 핀을 고정하는 판입니다.

가이드 핀과 부시: 한쪽의 긴 핀이 반대쪽 부시에 맞물려 모든 부품이 정확히 정렬되도록 합니다.

이젝터 핀: 이젝터 핀이 부품을 취출하는 동안 이젝터 어셈블리를 지지합니다.

보조 시스템

보조 시스템은 보조 부품과 같습니다. 사출 성형의 일반적인 예로는 이 글의 앞부분에서 설명한 러너, 이젝션 및 냉각 시스템이 있습니다.

보조 설정

사출 금형의 두 가지 주요 보조 장치는 아이볼트 홀과 KO 홀입니다. 이러한 장치를 사용하면 금형을 이동하거나 위치를 변경하여 부품을 꺼낼 수 있습니다.

아이볼트 구멍: 아이볼트를 체결하는 나사 구멍입니다. 크레인이나 호이스트로 대형 금형을 옮길 때 사용합니다.

KO 홀: KO 홀은 후면 클램프 플레이트에 있습니다. 이젝터 로드가 밀 때 이젝터 플레이트와 부품이 뒤로 이동할 수 있게 합니다.

데드 코너 처리 구조

첫째, 데드 코너는 처리(충전, 냉각 등)를 위해 손이 닿기 어려운 영역이나 모서리를 말합니다. 언더컷, 날카로운 모서리, 깊은 홈 등이 그 예입니다. 코너 이젝터, 유압 실린더, 슬라이드와 같은 구조물이 이러한 복잡한 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.

슬라이드: 슬라이드는 언더컷이 있는 쪽에 배치됩니다. 슬라이드 인서트와 볼트 메커니즘은 응고 중 언더컷을 지지하고 물리적 손상 없이 언더컷 부분을 빼낼 수 있게 합니다.

유압 실린더: 슬라이드를 움직이는 데 필요한 힘을 제공하는 실린더입니다.

경사 이젝터: 접근하기 까다롭거나 어려운 부분에서 특정 각도로 움직여 제품을 금형 밖으로 밀어내는 이젝터 핀입니다.

사출 금형의 종류는 무엇인가요?

사출금형에는 다양한 종류가 있으며 각각 고유한 생산 능력과 구성 부품 및 시스템의 조립 구조를 갖습니다. 다음은 널리 사용되는 사출금형의 종류입니다.

패밀리 몰드

먼저 단일 캐비티 몰드와 다중 캐비티 몰드를 이해해 보겠습니다. 단일 캐비티 몰드는 한 번의 생산 주기로 하나의 제품을 생산하는 반면, 다중 캐비티 몰드는 여러 개의 동일한 제품을 생산합니다.

또한 패밀리 몰드에는 서로 다른 형상을 가진 여러 개의 캐비티가 있습니다. 즉, 동일한 재료를 사용하여 의료 진단 기기의 하우징, 버튼 및 내부 브래킷을 성형하는 등 하나의 몰드 설정에서 여러 가지 디자인을 만들 수 있습니다.

금형 설계 및 작동은 복잡할 수 있으므로 고르지 않은 응고 및 일관되지 않은 치수와 같은 특정 결함이 발생할 위험이 있습니다.

투 플레이트 몰드

이것은 파팅 라인에서 만나는 하나의 움직이는 금형 반쪽과 고정 금형 반쪽만 포함하는 간단한 금형 형태입니다. 투 플레이트 몰드의 주요 특징은 단일 파팅 라인으로 사출 몰드 캐비티와 코어를 직접 열어 응고된 부품을 배출할 수 있다는 점입니다.

금형에 여러 개의 캐비티가 있는 경우 러너와 게이트는 파팅 라인 근처에 유지됩니다. 제조업체는 이러한 금형을 사용하여 복잡한 특징이 없는 소형 부품을 저렴한 비용으로 생산합니다. 그러나 높은 압력으로 인해 플래싱이 발생하고 단순한 구조로 인해 금형 설계의 유연성이 제한됩니다.

3판 몰드

3판 몰드에는 두 개 이상의 파팅 라인이 있으므로 캐비티와 코어를 열어서 최종 부품을 얻을 수 없습니다. 대신 여분의 러너 플레이트가 러너와 게이트를 분리하여 성형된 부품을 러너에서 단독으로 분리할 수 있습니다.

이송 섹션 또는 플레이트는 러너와 게이트의 위치가 캐비티와 코어의 분리선 근처에 위치할 필요가 없으므로 게이트를 러너와 별도로 배치할 수 있습니다. 이러한 유형의 금형은 복잡한 형상 및 다점 게이트 요구 사항에 적합합니다. 그러나 사출 금형 툴링 및 생산 비용이 상대적으로 비쌉니다.

스택형 금형

여러 개의 몰드를 가져와서 함께 쌓습니다. 따라서 캐비티가 일반 사출 금형보다 더 큽니다. 한 금형에서 부품을 배출할 때 다른 금형에서 부품을 사출하고 동시에 사이클이 실행됩니다.

이렇게 하면 한 사이클에 부품 수를 두 배로 늘릴 수 있습니다. 또한 캐비티의 모든 면이 동일한 모양이나 크기일 필요는 없습니다. 이는 조립해야 하는 사출 금형 부품이 여러 개일 때 매우 유용합니다.

스택 몰드는 특히 대량 성형의 경우 생산 효율성을 향상시킬 수 있는 좋은 방법입니다. 첨단 기계의 도움으로 플라스틱 사출 성형 공정을 자동화하고 엄격한 허용 오차를 유지할 수 있습니다.

트위스트 아웃 몰드

트위스트 아웃 몰드는 병 마개와 같이 나사산이 있는 표면을 만드는 데 사용됩니다. 트위스트 아웃 사이클을 통해 솔리드 부품을 밀어내는 나사산 코어가 있습니다. 동시에 랙 앤 피니언 메커니즘이 내부 코어를 비틀어 빼내는 데 도움을 줍니다.

표면 특징이 유사한 정밀 나사산 부품이 많이 필요한 경우 트위스트 아웃 몰드가 가장 적합합니다.

몰드 삽입

이 특수 몰드는 플라스틱 부품 내부에 금속 부품이 있습니다. 플라스틱은 금속 부품을 감싸고 식을 때 금속 부품을 제자리에 고정합니다. 인서트 몰딩은 플라스틱 부품의 나사와 전자제품의 금속 부품에 사용됩니다.

인서트는 수동 또는 자동 방식으로 금형 내부에 배치 및 고정됩니다. 수동으로 할 경우 손으로 몰드에 배치합니다. 핀, 슬롯 또는 마그네틱 브래킷을 사용하여 정렬 및 적절한 위치를 지정합니다. 또는 로봇 시스템이나 피더가 각 성형 사이클 전에 자동으로 삽입을 수행합니다.

멀티 샷 몰드

이 금형은 다양한 색상과 재료로 부품을 만드는 데 사용됩니다. 금형에는 용융된 재료를 동시에 캐비티에 주입할 수 있는 여러 대의 사출기가 있습니다. 첫 번째 사출이 성형된 후 그 위에 더 많은 사출이 이루어집니다. 여러 번의 사출을 더 쉽게 하기 위해 금형은 회전, 이동 또는 코어 반환 메커니즘에 연결됩니다.

멀티샷 몰드는 열경화성 소재와 열가소성 소재를 결합하는 데 적합합니다. 여러 열가소성 소재를 하나의 부품으로 결합하거나 여러 열가소성 소재를 하나의 부품으로 결합할 수 있습니다. 예를 들어 열경화성 공구 손잡이, 칫솔모, 씰, 개스킷, O-링 등에 그립을 추가하는 데 사용할 수 있습니다.

요약

사출 금형은 플라스틱 제품을 만드는 데 사용되는 도구입니다. 제품의 모양과 크기를 결정하고 많은 부품과 시스템을 갖추고 있습니다. 주요 부품은 몰드 베이스, 몰드 코어, 냉각 시스템, 러너 시스템, 이젝션 시스템, 가이드 시스템입니다.

플라스틱 사출 금형에는 2단 금형, 3단 금형, 적층 금형, 스핀아웃 금형, 다중 사출 금형 등 다양한 유형이 있으며 각각 서로 다른 생산 요구에 적합합니다. 각 금형 유형에는 고유한 구조적 특성과 생산 능력이 있습니다.

사출 금형의 재료는 일반적으로 내구성이 뛰어나고 정밀한 플라스틱 제품 생산 요구 사항을 충족하기 위해 고강도 금속 중에서 선택됩니다.

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