소개: 성형 공정 중 가열, 사출 및 냉각의 장비 제어 프로세스, 특히 사출 공정에는 많은 변수가 있습니다. 예를 들어 배럴 온도, 유압 시스템 유량, 유압, 유압 오일 온도, 클램핑 력, 주변 온도, 습도, 장비 마모 등 표면적으로는 정말 복잡합니다.

생산 공정에서 사출 성형기의 공정 매개 변수는 변경되지 않았지만 생산되는 플라스틱 제품의 품질은 변경됩니다. 그렇다면 생산되는 플라스틱 제품의 품질이 변하지 않도록하려면 어떻게해야할까요? 이 기사에서는 주로이 질문에 대한 답변과 사출 성형 공정을 최적화하는 기술을 요약합니다.

사출 성형 공정이란 무엇인가요?

사출 성형은 용융된 원료를 가압, 사출, 냉각, 분리하여 일정한 형상의 반제품을 만드는 공정으로, 널리 사용되는 제조 공정입니다.

사출 성형 파라미터 최적화

우리는 항상 최적화하는 것에 대해 이야기합니다. 사출 성형 프로세스라고 하는데, 이는 무엇을 의미할까요? 최상의 최적화를 달성하려면 어떤 파라미터를 개선해야 할까요? 일관된 고품질 플라스틱 부품을 생산하기 위해 사출 성형에서 조정해야 하는 10가지 주요 파라미터는 다음과 같습니다.

사출 속도

플라스틱을 주입하는 속도는 제품이 채워지고 냉각되는 방식에 영향을 미칩니다. 너무 빨리 주입하면 제품 표면이 타거나 뒤틀리는 등 품질에 문제가 생길 수 있습니다. 너무 느리게 주입하면 제품이 완전히 채워지지 않습니다. 따라서 제품의 크기, 소재 및 기타 사항에 따라 적절한 사출 속도를 선택해야 합니다.

샷 압력

사출 압력은 사출 공정 중에 사출 성형기가 용융된 플라스틱에 가하는 사출 압력을 말합니다. 사출 압력이 너무 높으면 제품이 변형됩니다. 사출 압력이 너무 낮으면 제품 표면이 거칠어집니다. 따라서 제품의 품질을 보장하기 위해 사출 압력을 최적화하고 적절한 사출 압력 범위를 찾아야 합니다.

금형 온도

금형의 온도는 제품이 얼마나 빨리 냉각되고 얼마나 수축되는지에 영향을 줍니다. 온도가 너무 높으면 제품이 너무 많이 수축합니다. 온도가 너무 낮으면 제품 표면에 결함이 생깁니다. 따라서 재료의 융점 및 제품 크기 등을 고려하여 금형에 적합한 온도를 파악해야 합니다.

온도 제어

플라스틱 또는 녹는 온도: 플라스틱을 균일하게 녹이려면 플라스틱 온도를 정확하게 제어하는 것이 중요합니다. 재료마다 온도 요구 사항이 다르므로 올바른 온도 범위를 유지하면 불완전 용융 또는 열 저하와 같은 문제를 방지할 수 있습니다.

금형 온도: 금형 온도 제어는 부품의 결정성, 수축 및 사이클 시간에 영향을 미칩니다. 금형을 권장 온도로 유지하면 수지가 올바른 기계적 특성을 갖도록 하는 데 도움이 됩니다.

냉각 시간

냉각 시간은 재료를 주입하고 채운 후 부품이 금형에 머무르는 시간입니다. 부품이 뒤틀리지 않고 고르게 응고되도록 적절히 냉각해야 합니다. 또한 부품을 만드는 데 걸리는 시간에도 영향을 미칩니다.

플라스틱 소재 선택

사용하는 플라스틱의 종류에 따라 다음과 같이 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 사출 성형 프로세스가 진행됩니다. 플라스틱마다 녹는점, 수축률, 유동 특성이 다릅니다. 원하는 방식으로 부품을 제작하려면 제작하려는 제품에 적합한 플라스틱을 선택하는 것이 매우 중요합니다.

나사 속도 및 배압

스크류 속도: 사출 성형기에서 스크류의 회전 속도는 재료의 전체 전단에 영향을 미칩니다. 스크류 속도는 재료 유형과 첨가제 함량에 따라 선택해야 합니다. 올바른 스크류 속도는 스크류의 회전과 스크류 형상에 의해 제공되는 정확한 전단량을 보장합니다.

배압: 녹은 플라스틱을 혼합하고 혼합하려면 스크류에 적절한 배압을 유지하는 것이 중요합니다. 또한 거품을 막고 부품을 더 잘 만드는 데 도움이 됩니다.

사출 성형기 교정

사출 성형기의 정확성을 높이려면 정기적으로 보정해야 합니다. 즉, 기계의 압력, 온도 및 타이밍 설정을 보정해야 합니다.

금형 설계 및 유지보수

올바른 통풍구, 러너 및 냉각 채널을 갖춘 좋은 금형 설계는 최적화 프로세스에 큰 도움이 됩니다. 마모, 부식 또는 손상과 같은 문제가 부품 품질에 영향을 미치지 않도록 정기적인 금형 유지보수가 중요합니다.

모니터링 및 제어 시스템

CoPilot®과 같은 고급 모니터링 및 제어 시스템을 사용하면 모든 종류의 사물을 실시간으로 추적할 수 있습니다. 이를 통해 문제를 빠르게 파악하고 신속하게 해결할 수 있으므로 사출 성형 품질을 계속 향상시킬 수 있습니다.

사출 성형 공정 최적화 단계

점도 커브

 점도 곡선을 만드는 이유는 작은 변화에도 용융 점도가 크게 변하지 않는 적절한 사출 속도를 선택하기 위해서입니다. 각 금형 간의 차이를 최대한 작게 만들어 매번 똑같이 좋은 부품을 만들 수 있기를 바랍니다.

점도 곡선을 보면 사출 속도가 55mm/s 이상일 때 용융물의 점도가 거의 안정적이라는 것을 알 수 있습니다. 따라서 사출 속도를 65mm/s로 설정하면 일관된 충전 단계를 얻을 수 있습니다. 파라미터 자체의 작은 변화는 용융물의 점도에 큰 변화를 일으키지 않습니다.

물론 게이트 후광 감소와 같이 이 최적화된 속도를 사용할 수 없는 특수한 경우도 있습니다. 이 경우 당연히 외관이 우선시되지만, 게이트 후광을 줄이기 위해 게이트를 통과하는 저속으로 시작한 다음 이 최적화된 속도로 빠르게 증가시키는 등 이 최적화된 속도를 사출 곡선의 기준으로 사용해야 합니다.

흐름 균형 테스트

이 테스트는 2개 이상의 캐비티와 같은 다중 캐비티 금형에만 필요합니다. 목적은 서로 다른 충진 단계에서 각 캐비티 간의 최대 편차를 확인하는 것이며, 충진 불균형은 제품 품질 요구 사항에 따라 허용 가능하거나 허용되지 않을 수 있습니다. 이 정보는 외관 성형 창(4단계)이 완료된 후에 결정하는 것이 가장 좋습니다.

제품을 손으로 잡았을 때 성형 창이 큰 경우 제품 치수가 허용 오차 범위 내에 있는지 확인합니다. 공차 이내라면 충전 불균형은 정상입니다.

몰딩 창이 작고 채울 첫 번째 캐비티에는 버가 있고 다른 캐비티에는 짧은 샷이나 싱크 자국이 있는 경우, 채우기 불균형이 발생하는 이유를 찾아보세요.

불균형 충전에는 일반적으로 러너 크기, 게이트 크기, 배기 크기, 냉각 등 네 가지 주요 원인이 있습니다. 그러나 이러한 이유는 기계를 막 가동했을 때는 거의 영향을 미치지 않는 경우가 많습니다. 또 다른 상황은 특히 8홀 콜드러너 금형의 경우 전단으로 인한 불균형입니다.

압력 강하 테스트

압력 강하 테스트는 충전 중 여러 지점에서 얼마나 많은 압력이 손실되는지 확인하기 위해 수행됩니다. 여기에는 일반적으로 기계 노즐, 수직 러너, 메인 러너, 보조 러너, 게이트 및 충전 끝이 포함됩니다.

기계의 최대 압력을 사용하여 성형하지 마세요. 예를 들어, 기계의 최대 압력이 180Bar인 경우 충진에 필요한 최대 압력이 180Bar에 도달하지 않아야 합니다. 만약 그렇다면 설정된 사출 속도를 달성하기 위해 더 많은 압력이 필요하지만 압력 제한으로 인해 도달할 수 없다는 의미입니다. 이를 "압력 제한"이라고 합니다.

일반적으로 사출 과정에서 기계의 최대 압력 90%를 초과하지 않아야 합니다. 압력 강하 곡선을 보면 '압력 제한' 영역에 있거나 기계의 압력이 90%를 초과하는 경우 압력 곡선의 가파른 구간을 찾아 그곳에서 압력 강하를 줄이도록 노력하세요.

예를 들어 오른쪽 그림에서 러너를 가로지르는 압력 강하가 매우 높기 때문에 플라스틱을 러너를 통해 밀어내려면 많은 힘이 필요합니다. 러너의 직경을 늘리면 압력을 줄이는 데 도움이 됩니다.

외관 몰딩 창

화장품 공정 윈도우는 매우 중요한 테스트입니다. 일반적으로 이 화장품 공정 윈도우는 포장 압력 및 재료 온도(비정질 재료), 포장 압력 및 금형 온도(결정질 재료)로 구성됩니다.

코스메틱 프로세스 창은 허용 가능한 부품을 얻으면서도 프로세스를 조정할 수 있는 공간을 알려줍니다. 이상적인 상황은 더 큰 프로세스 창을 갖는 것입니다. 프로세스 창이 작으면 외관상 결함을 만들기가 더 쉬워집니다.

예를 들어 위 그림에서 프로세스 창이 작으면 프로세스 자체의 변동으로 인해 짧은 촬영이나 플래시가 발생하기 쉽습니다. 견고한 프로세스는 프로세스 자체의 변동을 보완하기 위해 프로세스 창을 더 크게 만드는 것입니다.

또한 외관 성형 창은 크기 조정 또는 DOE 테스트로 인한 후속 금형 시험에 사용할 수 있는 재료 온도/금형 온도 및 유지 압력의 상한과 하한을 제공합니다.

게이트 프리징 테스트

콜드 러너 금형 또는 세미 콜드 러너(고온에서 저온)의 경우, 금형 간 반복성을 보장하려면 게이트가 완전히 냉각될 때까지 유지 압력을 계속 유지해야 합니다.

커브가 생성되면 제품 무게가 올라가지 않는 시간을 선택합니다. 위 그림에서는 제품 무게가 7초 후에 상승을 멈추므로 안전을 위해 그리고 프로세스 자체의 변동을 고려하기 위해 홀드 시간을 8초로 설정합니다.

이 시간 동안 게이트가 동결되고 제품이 이미 냉각되기 시작한 상태에서 콜드 러너 만 짧은 시간 동안 유지되기 때문에 유지 단계에서 추가 1 초는 사이클 시간을 증가시키지 않습니다. 따라서 동일한 사이클 시간을 보장하기 위해 추가 1초를 냉각 시간에서 빼야 합니다.

금형 온도 맵

금형 온도 맵의 목적은 제품이 사출된 후 금형 표면의 순간 온도 분포를 기록하는 것입니다. 냉각수 회로가 작동하는지 또는 '핫 스팟'이 있는지 확인하는 데 사용할 수 있습니다.

또한 이 정보는 나중에 문제를 해결하는 데 사용할 수 있습니다. 예를 들어 제품 크기가 일정하지 않은 경우 금형 표면 온도가 이전과 동일한지 확인하는 데 사용할 수 있으며, 온도를 측정하려면 접촉식 고온계를 사용해야 합니다.

기계를 처음 시작하거나 중지하면 금형 온도가 서서히 안정된 상태로 올라갑니다. 따라서 금형 온도가 안정된 후(최소 10개 이상) 금형 온도를 측정해야 합니다.

위 그림은 서로 다른 금형에 사용할 수 있는 5개의 프레임을 보여줍니다. 예를 들어 4개의 캐비티 금형을 테스트하는 경우 4개의 모서리 상자에 있는 각 캐비티의 동일한 지점에서 측정값을 기록하고 가운데 상자는 비워 둡니다. 단일 캐비티 몰드를 테스트하는 경우 5개 모두 사용하여 서로 다른 측정 지점을 나타냅니다.

사출 성형 공정 최적화를 위한 팁

사출 성형 공정을 '최적화'한다는 것은 무엇을 의미할까요? 일반적으로 공정 흐름을 면밀히 검토하여 가능한 가장 가치 있고 효과적인 방법으로 공정 목표를 달성하고 있는지 확인해야 한다는 의미입니다. 다음은 이를 위한 5가지 팁입니다.

제조 샘플을 통한 품질 관리

품질 관리는 전체 몰딩 생산 공정에서 매우 중요한 부분입니다. 종종 포스트 프로덕션에서 수행됩니다. 하지만 샘플 부품의 품질 관리는 다릅니다. 샘플 부품은 최적화를 추구하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다. 사출 성형 프로세스.

전체 프로덕션 테스트 및 최적화의 위험을 제거합니다. 또한 프로세스를 더 잘 이해하고 보다 통제된 환경에서 기계가 어떻게 작동할지 파악할 수 있습니다.

소량 배치를 실행하면 전체 공정이 어떻게 진행되고 있는지 확인하고 부품 품질, 사출량, 실제 보유한 레진 배치의 용융 온도를 확인할 수 있습니다. 샘플을 실행하고 품질 관리를 잘 수행하여 얻은 결과는 시간과 비용을 투자한 만큼 보상받을 수 있습니다.

금형 테스트 및 평가

성형 공정을 최적화하는 또 다른 방법은 사용하려는 재료로 금형을 테스트하는 것입니다. 사용 가능한 레진과 배합이 매우 다양하기 때문에 점도, 용융 온도, 금형 온도 등의 작은 차이도 합산되어 성형 공정에서 누적 변동과 변화를 일으켜 부품이 폐기되고 공정이 비효율적으로 변할 수 있습니다.

금형 테스트의 핵심은 쇼트 샷 테스트, 충진 속도 및 패턴, 압력 프로파일 평가 등입니다.

금형 및 성형 공정 테스트 및 조정

금형 테스트 및 샘플 부품 품질 관리에서 유용한 정보를 확보한 후에는 미세 조정을 통해 공정 최적화와 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

예를 들어, 숏샷 문제가 발생하거나 충전 시간이 일정하지 않은 경우 금형의 디자인과 레이아웃을 조정하여 이러한 문제를 최적화할 수 있습니다. 금형 온도가 일정하지 않거나 허용 범위를 벗어난 경우 최상의 가열 및 냉각 시간을 얻을 수 있도록 조정할 수 있습니다.

프로세스 매개변수 및 성능 범위

기계부터 금형, 수지에 이르기까지 사출 성형 공정의 모든 부품에는 허용 가능한 성능 범위가 있습니다. 테스트의 실제 결과를 사용하여 공정 구성 요소를 조금씩(또는 크게) 변경하면 그 결과가 누적되어 수익, 결과 및 고객에게 제공할 수 있는 가치에 큰 영향을 미치기 시작할 수 있습니다.

주어진 실험 설계 프로세스 생성 또는 따르기

반복 가능한 공정은 좋은 부품률을 제공하고, 문제 해결이 쉬우며, 공정 작동 방식에 대해 최대한 많은 통찰력을 제공합니다. 사출 성형 공정을 최적화하기 위해 테스트를 수행할 때도 반복성을 염두에 두어야 합니다.

사출 성형 공정을 최적화하기 위한 다른 팁으로는 재료 공급업체가 권장하는 범위 내에서 플라스틱 온도 제어, 가능한 한 적은 세그먼트로 최대한 빠르게 충진, 충진과 수축 분리, 충진 마지막에 95-99%의 제품만 충진 등이 있습니다.

플라스틱 분자 방향을 줄이기 위해 충전 속도를 적절히 늦추고, 충전 단계에서 충분한 압력을 확보하고, 충전 시간을 기록하고 일관되게 유지하고, 충전이 끝나면 수축으로 전환하고, 수축을 위한 압력과 시간을 제어합니다.

게이트가 닫힐 때까지 압력이 유지되는지 확인합니다. 냉각 속도와 시간을 조절합니다. 냉각 채널에 난류가 있는지 확인합니다. 냉각수의 입구와 출구 온도를 제어하세요. 자동 조절 제어 기술을 사용하지 마세요.

주기를 늘리지 않고 가소화 과정을 가능한 한 느리게 진행하세요. 배압을 세분화하지 마세요. 재료 특성이 변경되면 온도를 조정하여 보정하지 말고 주로 충전 속도를 조정하여 보정합니다.

"실험 설계"는 계획적이고 구조화되고 기록된 방식으로 테스트를 수행한다는 의미입니다. 이렇게 하면 위반 사항이나 기타 문제가 발견되면 그 원인을 쉽게 추적할 수 있습니다.

결론

요약하자면, 사출 성형은 빠르고 정확하며 반복 가능한 일반적인 가공 방법입니다. 하지만 항상 문제가 있습니다. 거의 모든 사출 성형 공장에는 불안정한 사출과 같은 문제가 있으며 제품에는 항상 결함이 있습니다.

플라스틱은 고유한 특성을 가지고 있고 가공 장비가 복잡하기 때문에 사출 성형은 상대적으로 복잡합니다. 원자재, 금형 및 공정 매개 변수와 같은 요소를 합리적으로 제어하고 조정합니다. 사출 성형 공정은 제품 품질과 생산 효율성을 효과적으로 개선하여 사출 성형 생산을 최적화할 수 있습니다.