실리콘 고무(흔히 실리콘 엘라스토머라고 함)는 씰, 개스킷, 의료 부품, 소비재에 널리 사용됩니다. 금속이나 플라스틱과 달리 실리콘은 탄성적으로 거동하여 성형 및 후경화 과정에서 더 많이 늘어나고 압축되며 수축합니다. 따라서 실리콘 부품의 치수 공차를 정의할 때는 강성 소재와 다른 관점이 필요합니다.
이 문서에서는 실리콘 고무 성형 부품에 적용되는 공차 표준과 이를 해석하는 방법, 달성 가능한 실제 공차, 도면 또는 RFQ에 공차를 명확하게 전달하는 방법에 대해 설명합니다.
어떤 표준이 적용되나요?
실리콘 고무 부품은 플라스틱이나 금속 부품이 아닌 일반적인 고무 공차 표준이 적용됩니다. 주요 참고 자료는 다음과 같습니다:
- ISO 3302-1: 고무 — 제품 공차 — 제1부: 치수 공차
- GB/T 3672.1-2002: ISO 3302-1에 상응하는 중국 표준
- DIN 7715: 이전 독일 표준(대부분 ISO로 대체됨)
이 문서는 크기 범위와 정밀도 요구 사항에 따라 허용 오차 등급(M1-M4)과 치수 제한을 정의합니다.
허용 오차 등급(M1-M4)
| 클래스 | 설명 | 일반적인 애플리케이션 |
|---|---|---|
| M1 | 최고의 정밀도 | 의료 부품, 밀폐형 부품 |
| M2 | 높은 정밀도 | 산업용 씰, 기계 인터페이스 |
| M3 | 일반 정밀도 | 표준 성형 실리콘 부품 |
| M4 | 낮은 정밀도 | 크거나 부드러운 비중요 품목 |
🔹 정밀 끼워맞춤에는 M1/M2, 일반 부품에는 M3, 치수가 중요하지 않을 때는 M4를 사용합니다.
일반적인 실리콘 수축 및 보정
실리콘은 성형 중에 비교적 높고 가변적인 수축을 보입니다.
| 요인 | 일반적인 값/범위 |
|---|---|
| 축소 범위 | 1.5% - 3.0%(평균 ≈2.0%) |
| LSR(액체 실리콘) | 더 낮고 일관된 수축 |
| 고체 실리콘(VMQ) | 약간 높고 균일하지 않음 |
| 경화 후 치수 변화 | 0.1% - 0.5% 추가 수축 |
설계 팁: 금형을 설계할 때 캐비티 치수에 수축률(보통 +2%)을 보정합니다. 가정한 수축률을 문서화하고 초도품 검사에서 확인합니다.
실제 허용 오차 참조 표
| 공칭 크기(mm) | M1(mm) | M2(mm) | M3(단위: mm) | M4 (mm) |
|---|---|---|---|---|
| 0 – 6 | ±0.08 | ±0.10 | ±0.20 | ±0.30 |
| 6 – 10 | ±0.10 | ±0.15 | ±0.25 | ±0.40 |
| 10 – 18 | ±0.13 | ±0.20 | ±0.35 | ±0.50 |
| 18 – 30 | ±0.16 | ±0.25 | ±0.40 | ±0.70 |
| 30 – 50 | ±0.20 | ±0.35 | ±0.55 | ±0.90 |
| 50 – 80 | ±0.25 | ±0.40 | ±0.70 | ±1.10 |
| 80 – 120 | ±0.35 | ±0.50 | ±0.80 | ±1.30 |
⚙️ 매우 얇은 부품(<1.0 mm)이나 연질 벽에는 공차를 ±0.1–0.2 mm 늘린다.
LSR과 VMQ(고체 실리콘)의 차이점
-
LSR(액상 실리콘 고무):
- 사출 성형
- 뛰어난 반복성
- 수축 변동 감소
- 고정밀 부품(의료, 자동차 센서)에 적합
-
VMQ(고체 실리콘):
- 압축 또는 전송 성형
- 수축 및 표면 마감의 더 큰 변동성
- 저렴한 비용으로 중정밀 부품에 적합
측정 및 검사 가이드라인
실리콘은 부드러워 측정 정확도가 조건에 크게 좌우됩니다. 도면 또는 품질 문서에 조건을 명확히 정의하십시오:
- 측정 온도: 23 ± 2 °C
- 컨디셔닝: 후경화 후 실온에서 24 h가 지난 뒤 측정
- 측정 도구: 소프트 조 캘리퍼스, 광학 투영기 또는 저측정력 CMM
- 프로브 힘: 변형 방지를 위해 ≤0.5 N
- 지지 방법: 자유 상태 또는 정의된 압축 상태에서 측정
- 샘플링: 검사 수량 정의(FAI 100%, 양산 AQL)
팁: 일관성을 확보하려면 도면에 측정력, 고정구, 방향을 문서화합니다.
공차에 영향을 미치는 금형 설계 요소
- 금형 소재 및 온도 제어: 캐비티 정확도와 수축 반복성에 영향을 줌
- 벤트 및 게이트: 배기가 불량하면 플래시와 변형이 발생함
- 균일한 벽 두께: 큰 두께 변화를 피함
- 후경화: 치수를 안정화함. 시간과 온도를 명시할 것
- 금형 유지보수: 캐비티 마모를 정기적으로 확인하고 측정값을 갱신함
표면 및 기능 권장 사항
- 날카로운 모서리를 피하고 0.5–1.5 mm 반경을 사용합니다.
- 가독성을 위해 문자 높이는 ≥0.5 mm, 선 너비는 ≥0.5 mm로 유지합니다.
- 리브와 얇은 벽의 최소 두께는 0.8 mm여야 합니다(50A 실리콘 기준).
- 꼭 필요한 경우가 아니라면 깊은 언더컷은 피하세요.
도면 / RFQ에서 공차를 지정하는 방법
도면이나 구매 주문서를 작성할 때는 항상 이러한 세부 정보를 포함하세요:
- 치수별 공차 등급: 예:
Ø30.00 ±0.20 mm (ISO 3302-1 M2) - 소재 및 경도:
Silicone VMQ 60 Shore A - 공정:
Compression molded또는LSR injection molded - 축소 가정:
2.0% compensated in mold - 측정 조건: 온도, 후경화, 도구, 프로브 힘
- 표면 마감: 필요한 경우 Ra 또는 텍스처 코드를 정의
- 검사 요구사항: FAI 또는 배치 샘플링 계획
도면 주석 예시: 소재: LSR, 50 Shore A 공차: ±0.10 mm(ISO 3302-1 M2) 후경화 후 24h가 지난 시점에 23 ± 2°C에서 측정 가정 수축률 1.8%를 캐비티에 보정 공정: 사출 성형
검사 및 통계 관리
- 초도품 검사(FAI): 대량 생산 전에 주요 치수를 검증
- 공정 능력(Cpk/Cp): 대량 생산 정밀 부품을 추적 관리
- AQL 샘플링: 중요하지 않은 항목에 적용
- 관리도: 주요 특성(ID/OD, 두께)을 모니터링
일반적인 함정 및 수정 사항
| 함정 | 원인 | 솔루션 |
|---|---|---|
| 플라스틱 수준의 허용 오차 예상 | 실리콘 탄성 | ISO 3302-1(M1-M4)을 적절히 적용하세요. |
| 측정 불일치 | 정의되지 않은 메서드 | 온도 및 프로브 힘 지정 |
| 경화 후 수축은 고려되지 않음 | 재료 완화 | 완전 경화 후 측정 |
| 얇고 유연한 지오메트리 | 디자인 감독 | 갈비뼈 강화, 필렛 추가 |
사례 연구: 정밀 실리콘 씰
부품: 자동차 센서용 LSR 개스킷 소재: LSR, 50 Shore A 공정: 사출 성형 규격: ID Ø20.00 ±0.10 mm(M1), OD Ø24.00 ±0.15 mm(M2) 후경화: 200°C에서 2h 결과:
- 실제 수축 1.6%
- FAI 후 조정된 몰드 캐비티
- 튜닝 후 Cpk = 1.67 달성
자주 묻는 질문
Q1: 실리콘 부품이 ±0.05 mm 공차를 달성할 수 있습니까? 매우 작고 단단한 형상이나 엄격한 공정 관리가 적용된 LSR 부품에서만 가능합니다. 일반적인 범위는 ±0.1–0.3 mm입니다.
Q2: 모든 치수에 공차를 정의해야 합니까? 아닙니다. “미지정 치수는 ISO 3302-1 M3 적용”과 같은 일반 주석을 사용하고 중요한 치수에만 더 엄격한 공차를 지정합니다.
Q3: 씰의 압축 치수는 어떻게 지정합니까? 압축 상태의 기능 치수를 정의하거나 “5% 압축 상태에서 측정”과 같은 주석을 추가합니다.
결론 및 체크리스트
성공적인 실리콘 고무 부품 생산을 보장합니다:
- 올바른 허용 오차 등급(M1-M4)을 선택합니다.
- 재질, 경도 및 경화 유형을 지정합니다.
- 성형 프로세스(LSR, 압축, 전송)를 정의합니다.
- 문서 축소 가정.
- 상태 측정 온도 및 도구.
- FAI를 요구하고 샘플 계획을 정의합니다.
- 비현실적인 플라스틱 수준의 허용 오차를 피하세요.
- 툴링 및 프로세스 안정성을 유지하세요.
부록 - 빠른 참조
표준: ISO 3302-1 / GB/T 3672.1 수축률: 1.5% – 3.0%(설계 기준 2.0%) 공차 등급: M1(최고) / M2 / M3 / M4(최저) 측정 온도: 23 ± 2 °C 후경화: 완전 경화 후 측정 LSR: 압축 성형보다 반복 재현성이 우수함
저자 주: 이 가이드는 실리콘 성형 지식 시리즈의 일부로, 엔지니어와 구매자가 실현 가능하고 업계 표준에 부합하는 실리콘 제품 공차를 정의할 수 있도록 작성되었습니다.
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