사출 성형은 금형을 사용하여 용융된 상태의 재료를 주입하여 부품을 만드는 공정입니다. 집안에서 사용하는 작은 물건부터 자동차 부품에 이르기까지 다양한 유형의 플라스틱과 제품을 만드는 데 많이 사용됩니다. 사출 성형으로 만드는 제품에서 또 하나 중요한 것은 재료를 얼마나 빨리 주입하는가입니다. 사출 속도를 변경하면 만드는 부품의 품질이 향상되고, 더 많이 만들 수 있으며, 비용도 절감할 수 있습니다. 이 블로그 게시물은 사출 성형 시 재료를 얼마나 빨리 주입하는지에 대한 내용입니다. 다음과 같은 질문에 대한 답변을 제공합니다: 사출 속도란 무엇인가요? 왜 중요한가? 재료 주입 속도를 바꿀 수 있는 요소는 무엇인가요? 어떻게 개선할 수 있을까요?

사출 성형 소개

사출 성형 는 복잡하고 복잡한 모양과 패턴의 부품을 생산하는 데 사용되는 인기 있고 다재다능한 제조 공정입니다. 일반적으로 열가소성 수지와 같은 재료를 가열하고 금형에 주입하여 냉각된 후 금형의 모양을 갖추는 과정을 거칩니다. 이 공정을 통해 높은 정밀도와 일관성으로 동일한 부품을 대량으로 생산할 수 있습니다.

주입 속도 정의

사출 성형에서 사출 속도는 단순히 재료가 금형 캐비티에 얼마나 빨리 주입되는지를 의미합니다. 단위 시간당 부피 또는 초당 입방 센티미터(cc/s) 또는 초당 인치(in/s)로 표시되는 유량으로 설명할 수 있는 유량이라고도 합니다. 사출 속도는 금형과 관련된 전체 작업의 효율성, 성형 부품의 품질 및 성형 공정의 전반적인 생산성에 큰 영향을 미치는 또 다른 파라미터입니다.

주입률의 중요성

주입 속도는 여러 가지 이유로 중요합니다:

최종 제품의 품질

재료를 주입하는 속도는 최종 제품의 모양에 큰 영향을 미칩니다. 너무 느리게 사출하면 금형을 완전히 채우지 못해 짧은 샷이나 흐름 라인과 같은 문제가 발생할 수 있습니다. 너무 빠르게 사출하면 압력이 너무 높아서 재료가 금형 캐비티에서 나오는 플래시 현상이 발생하거나 갇힌 공기로 인해 화상 자국이 생길 수 있습니다.

사이클 시간 효율성

제조 효율성을 측정하는 또 다른 방법은 부품 하나를 만드는 데 걸리는 시간을 살펴보는 것입니다. 이를 사이클 시간이라고 합니다. 사출 속도는 금형이 얼마나 빨리 채워지는지에 영향을 미칩니다. 높은 사출 속도를 얻는 가장 좋은 방법은 사이클 시간을 짧게 하는 것입니다. 사이클 시간이 짧으면 하루에 더 많은 부품을 만들 수 있습니다. 하루에 더 많은 부품을 만들면 많은 이점이 있습니다.

머티리얼 속성

그러나 재료마다 유동 거동이 다르므로 아래 구체적인 예시를 통해 이를 설명합니다. 사출 속도는 일정하지 않으며 금형에 사출되는 특정 재료에 맞춰야 합니다. 예를 들어 점성이 높은 재료의 경우 사출 속도가 높으면 금형에 응력이 축적될 수 있으므로 낮은 사출 속도를 사용하는 것이 좋습니다.

곰팡이 마모 및 찢어짐

금형의 수명에 영향을 미치는 또 다른 중요한 요소는 플라스틱을 얼마나 빨리 주입하는가입니다. 플라스틱을 금형에 주입하면 금형에 많은 압력이 가해져 금형이 더 빨리 마모됩니다. 새 사출기를 사용하면 몰드를 너무 많이 사용하지 않고 더 오래 사용할 수 있습니다.

일반적으로 사용되는 플라스틱의 사출 성형 속도

폴리프로필렌(PP)

폴리프로필렌은 다음과 같은 용도로 가장 일반적으로 사용되는 플라스틱 중 하나입니다. 사출 성형로 표시되며, 일반적인 주입 속도는 약 2~6g/초입니다. 5000psi의 주입 압력을 유지하면 약간의 주입 속도도 가능합니다.

폴리카보네이트(PC)

폴리카보네이트는 일반적으로 초당 2~4g의 속도로 주입됩니다. 설계상 강하고 견고한 엔지니어링 플라스틱입니다. 점도가 높은 소재이기 때문에 너무 빠르게 사출하면 기포가 발생하고 압출이 불량해질 수 있습니다.

폴리스티렌(PS)

폴리스티렌은 저렴하고 성형하기 쉽기 때문에 사출 성형에 가장 많이 사용되는 플라스틱 중 하나입니다. 사출 속도는 보통 4-10g/s 정도로 느립니다. 사출 압력을 높이면 사출 속도를 원하는 수준까지 높일 수 있습니다.

주입률에 영향을 미치는 요인

사출 성형의 사출 속도에는 재료 특성, 금형 설계, 기계 기능 및 공정 파라미터 등 여러 가지 요인이 영향을 미칩니다.

부품 지오메트리

성형된 부품의 위치와 치수는 사출 속도에 영향을 줍니다. 부품이 크고 복잡할수록 사출 속도가 빨라집니다. 대부분의 경우 복잡한 디자인의 얇은 벽은 더 느린 속도가 필요합니다. 전체 섹션이 채워지도록 하기 어렵기 때문입니다. 반면에 단순한 디자인과 두꺼운 섹션은 높은 속도 설정을 지원할 수 있습니다.

머티리얼 속성

점도: 용융된 재료의 점도는 재료가 얼마나 쉽게 흐르는지에 영향을 줍니다. 저점도 재료는 쉽게 흐르고 고압으로 주입할 수 있지만, 고점도 재료는 결함을 방지하기 위해 천천히 주입해야 합니다.

열적 특성: 냉각 속도와 응고는 사출 속도뿐만 아니라 재료의 열전도율과 열용량 데이터에 따라 달라지기 때문에 재료의 열전도율과 열용량 데이터를 고려하는 것이 중요한 이유입니다.

금형 설계

캐비티 레이아웃: 캐비티 수와 금형 내 캐비티 레이아웃은 사출 속도에 영향을 줍니다. 단일 캐비티 금형은 사출 속도가 균형 잡힌다는 장점이 있으며, 사출 시스템은 모든 캐비티가 균일하게 채워지도록 해야 합니다.

게이트 설계: 게이트의 크기와 위치는 금형 내 용융 재료의 흐름 전면과 분포에 중요합니다.

냉각 시스템: 냉각 채널의 레이아웃과 냉각 속도에 따라 응고 속도와 사출 속도가 결정됩니다.

머신 기능

사출 유닛: 사출 장치와 나사/배럴 치수에 따라 사출 용량과 사출 속도 또는 사이클당 최대 사출 횟수가 결정됩니다.

제어 시스템: 자동화 및 제어를 발전시키면 사출 속도를 더욱 정밀하게 제어할 수 있어 공정 성능을 최적화하는 데 도움이 되는 추가적인 이점이 있습니다.

프로세스 매개변수

사출 압력: 플라스틱을 금형에 얼마나 세게 밀어 넣느냐에 따라 플라스틱이 흐르는 속도와 금형을 채우는 방식이 달라집니다.

녹는 온도: 플라스틱이 얼마나 뜨거운지는 플라스틱의 두께와 얇기, 흐르는 속도에 영향을 줍니다. 예를 들어 플라스틱이 너무 뜨거우면 너무 얇아지고 너무 빨리 흐릅니다.

금형 온도: 금형이 얼마나 뜨겁거나 차가운지는 플라스틱이 금형에 주입된 후 얼마나 빨리 냉각되고 굳어지는지에 영향을 줍니다.

주입률 계산하기

최적의 사출 속도를 결정하는 데 영향을 미치는 요소에는 캐비티 부피, 재료 및 사출 성형기의 성능이 포함됩니다. 사출 속도는 다음 공식을 사용하여 결정할 수 있습니다:

사출 속도 = 금형 캐비티 부피/충진 시간

Where:

금형 캐비티 부피는 용융된 재료가 차지할 금형 내 캐비티의 총 부피입니다.

충진 시간은 몰드 캐비티를 완전히 함침하거나 완전히 채우는 데 걸리는 시간입니다.

재료 주입에 필요한 시간, 재료의 흐름 특성 및 공정의 매개변수에 따라 달라질 수 있습니다. 상당히 좋은 결과를 보여 주지만 최적의 응용 프로그램을 설정하려면 실험과 시뮬레이션을 실행하여 재료의 올바른 충전 시간과 주입 속도를 찾는 것이 중요합니다.

사출 속도와 제품 품질에 미치는 영향

사출 속도는 성형기가 생산하는 부품에 큰 영향을 미칩니다. 다음은 사출 속도에 영향을 받는 몇 가지 일반적인 결함입니다:

뒤틀림

뒤틀림은 부품이 제작된 후 불균일하게 냉각되고 응력이 남아 있어 부품이 구부러지는 것을 말합니다. 너무 빨리 찍어내면 냉각 속도가 달라지고 불균일하게 수축되어 뒤틀림이 발생합니다.

싱크 마크

싱크 마크는 당기는 방향과 평행하게 나타나는 표면 결함으로, 특히 부품의 두꺼운 부분에 함몰 또는 움푹 들어간 부분이 특징입니다. 또한 사출 속도가 느리면 패킹이 불충분하고 압력이 낮아 재료를 컨포밍하는 데 도움이 되지 않아 싱크 마크가 발생할 수 있습니다.

용접 라인

용접 라인 또는 흐름 라인은 두 개 이상의 흐름 전선이 만나 제대로 결합되지 않을 때 발생하는 결함입니다. 사출 속도가 빠르면 성형 사이클이 빨라지므로 좋지만, 용접 라인에서 난류가 발생하고 접착이 불량해져 부품이 약해지고 모양에 영향을 미칠 수 있습니다.

주입 속도 최적화

제대로 성형된 부품을 만들고 낭비되는 비용을 최소화하려면 사출 속도를 적절히 조정해야 합니다. 다음은 사출 속도를 최적화하기 위한 몇 가지 전략입니다:

프로세스 시뮬레이션

좋은 부품을 만들기 전에 컴퓨터 지원 엔지니어링 프로세스 시뮬레이션을 사용하면 최적의 사출 속도를 시뮬레이션하고 생산 시 발생할 수 있는 문제를 파악할 수 있습니다. 시뮬레이션을 통해 용융 금속의 흐름 방식과 사출 방식을 설계할 때 금속이 어떻게 흐르고 온도가 어떻게 변하며 금속이 어떻게 응고되는지 알 수 있습니다.

시행착오

시뮬레이션 툴에 많은 발전이 있었지만 최적의 주입률을 찾는 가장 좋은 방법은 여전히 시행착오를 거치는 것입니다. 최적화하려면 사출 성형 공정 파라미터를 더욱 다양하게 설정하여 다양한 사출 속도로 실험을 실행할 수 있습니다. 성형하는 부품을 보고 최상의 결과를 얻기 위해 어떤 설정이 필요한지 파악할 수 있습니다.

고급 제어 시스템

오늘날 사출 성형기에는 사출 속도를 다양하게 조절할 수 있는 복잡한 제어 메커니즘이 장착되어 있습니다. 이러한 시스템은 센서에서 수신한 피드백에 따라 거의 실시간으로 사출기의 유속을 제어할 수 있어 최적의 성능을 유지하는 데 도움이 됩니다.

과제 및 솔루션

이 백서에서는 사출 속도와 관련하여 문제가 되는 세 가지 사항, 즉 재료의 변화, 기계의 제약 조건, 부품의 복잡성을 확인합니다. 다음은 몇 가지 일반적인 문제와 해결 방법입니다:

머티리얼 가변성

재료 배치마다 점도와 흐름 특성이 다르기 때문에 해당 사출 속도가 크게 달라질 수 있습니다. 이러한 맥락에서 우수한 품질 관리 조치를 구현하는 것이 이러한 변화에 대처하는 데 도움이 되며, 전체 공정에서 재료 공급업체와 협력하는 것도 매우 중요합니다.

머신 제한 사항

구형 사출 성형기에는 사출 속도를 최적으로 제어할 수 있는 옵션이 많지 않을 수 있습니다. 공정 제어 및 최적화 방법을 변경하는 방법에는 더 나은 제어 시스템을 갖춘 새 기계를 구입하거나 더 나은 제어 시스템을 갖춘 구형 기계를 개조하는 두 가지 방법이 있습니다.

복잡한 부품 형상

벽이 복잡하고 단면이 얇은 부품은 적절하고 일관된 재료 흐름을 보장하기가 특히 어렵습니다. 흐름 거동을 평가하고 게이트 위치 및 크기와 같은 요소를 제어하여 적절한 충진 패턴을 설정하는 등 금형 설계 변경을 최적화하려면 충진 균일성을 개선하는 것이 중요합니다.

주입률 최적화의 미래 트렌드

사출 성형 세계는 정체되어 있지 않으며 부품 제조업체는 이 산업을 새로운 차원으로 끌어올릴 수 있는 향상된 솔루션, 더 나은 기술, 혁신적인 트렌드를 끊임없이 찾고 있습니다. 사출 속도 최적화에 대한 몇 가지 미래 트렌드는 다음과 같습니다:

인더스트리 4.0과 스마트 제조

인더스트리 4.0. 기업에 디지털 기술을 도입하고 이를 지속적으로 발전시키는 것을 흔히 인더스트리 4.0이라고 합니다. IoT 및 데이터 분석과 같은 발전은 실시간 모니터링 및 개선을 보장합니다. 사출 성형 프로세스. 스마트 제조 시스템은 전체 제조 공정을 모니터링하고 센서에서 데이터를 수집하여 최적의 사출 속도 및 기타 매개 변수를 결정할 수 있습니다.

인공 지능 및 머신 러닝

머신러닝 알고리즘과 인공 지능 기술은 과거 공정 데이터를 사용하여 상관관계와 추세를 파악하고, 모델을 사용하여 사용되는 재료의 종류와 생산할 부품의 디자인에 적합한 사출 속도를 계산합니다. 여기에 소개된 기술은 공정 효율성을 높이고 블라인드 테스트를 피하는 데 유용한 도구입니다.

고급 재료

더 나은 흐름과 보강 기능을 갖춘 더 나은 소재를 사용하면 더 많은 부품을 금형에서 꺼내고 더 나은 품질의 부품을 얻을 수 있습니다. 재료 과학자 및 공급업체와 상담하여 애플리케이션에 가장 적합한 재료를 찾아야 합니다.

결론

사출 속도는 사출 성형에서 가장 중요한 요소 중 하나입니다. 이는 생산되는 부품의 품질, 생산성 및 비용을 결정합니다. 공정의 특성과 사출 속도를 이해하고 권장 지침을 준수하면 부품의 품질과 공장의 생산성을 극대화할 수 있습니다. 공정 시뮬레이션, AI, 스마트 제조와 같은 고급 기술을 사용하면 다음과 같은 이점을 얻을 수 있습니다. 사출 성형 공정주입 속도를 제어하고 혁신에 맞서 경쟁력을 유지할 수 있습니다.

요약하자면, 더 많은 플라스틱을 금형에 넣고 그 방법에 대한 일반적인 아이디어를 얻으려면 재료가 어떤 것인지, 금형이 어떻게 생겼는지, 기계가 무엇을 할 수 있는지, 설정이 무엇인지 알아야 합니다. 컴퓨터를 사용하여 무엇을 해야 하는지 파악하고 다양한 방법을 시도해 볼 수 있습니다. 또한 컴퓨터를 사용하여 기계를 제어하고 원하는 작업을 수행할 수 있습니다. 이 모든 작업을 수행하면 더 많은 플라스틱을 금형에 넣고 더 좋은 부품을 만들고 불량 부품을 줄이며 더 짧은 시간에 더 많은 부품을 만들 수 있습니다. 금형 회사를 운영하려면 더 나은 부품을 만들고 더 많은 돈을 벌 수 있도록 계속 성장하고 변화하며 새로운 일을 해야 합니다.