사출 성형 공정은 무엇입니까?

사출 성형은 대부분의 플라스틱 부품을 만드는 방법입니다. 전부는 아니지만 매일 접하는 견고한 플라스틱 부품의 대부분은{1}}전화 케이스, 자동차 트림, 의료 기기, 가전제품 하우징, 장난감 등 이 공정에서 나왔습니다. 플라스틱 부품이 수천 개 이상의 수량으로 존재한다면 누군가가 이를 사출 성형했을 가능성이 높습니다.

개념은 30초 안에 설명할 수 있을 만큼 간단합니다. 플라스틱이 녹을 때까지 가열하고, 강철 주형에 넣고 식힌 다음, 주형을 열고, 부품을 꺼내는 과정을 반복합니다. 우리는 수십 대의 기계에서 이 주기를 하루에 수천 번 실행합니다. 그러나 개념을 이해하는 것과 실제로 좋은 부품을 지속적으로 생산하는 것 사이의 격차는 대부분의 엔지니어링이 살아가는 곳입니다.

실제 프로세스

원료는 일반적으로 직경이 2{3}}3mm인 작은 알갱이로 도착합니다. 이것들은 큰 나사가 들어 있는 가열된 배럴에 공급되는 호퍼에 적재됩니다. 스크류는 두 가지 목적으로 사용됩니다. 마찰 및 외부 히터가 모든 것을 균일한 덩어리로 녹이는 동안 회전하여 펠릿을 앞으로 전달한 다음 해당 용융물을 금형에 주입하는 플런저 역할을 합니다.

금형이 닫히고 사출이 시작되면 용융된 플라스틱은 러너라는 채널을 통해 게이트에 도달할 때까지 이동합니다.-실제 부품 캐비티로의 흐름을 제어하는 ​​좁은 제한 장치입니다. 채우기는 일반적으로 몇 초 내에 빠르게 이루어집니다. 차가운 금형 벽에 닿은 플라스틱은 즉시 응고되기 시작하고 중앙의 재료는 계속 흐릅니다. 이는 충전이 진행됨에 따라 두꺼워지는 얼어붙은 피부를 생성합니다. 사출속도가 틀리면 갇힌 공기로 인해 미성형, 유동선, 탄자국이 남게 됩니다.

캐비티가 채워진 후 기계는 냉각 중에 플라스틱이 수축함에 따라 추가 재료를 압축하기 위해 압력을 유지합니다. 이 패킹 단계는 게이트가 얼고 밀봉될 때까지 계속됩니다. 그럼 기다리세요. 일반적으로 냉각은 총 사이클 시간의 70~80%를 차지합니다. 플라스틱은 열을 제대로 전도하지 못하고 변형 없이 견딜 수 있을 만큼 단단해질 때까지 부품을 배출할 수 없기 때문입니다. 30초 주기에는 3초의 충전과 25초의 냉각이 포함될 수 있습니다.

마지막으로 금형이 열리고 이젝터 핀이 부품을 밀어내고 금형이 다시 닫히는 과정이 반복됩니다. 사이클 시간은 얇고 단순한 부품의 경우 10초 미만부터 두껍고 복잡한 부품의 경우 몇 분까지 다양합니다.

실제로 어려움이 존재하는 곳

설명을 읽어보면 마치 기계가 모든 것을 다 하는 것처럼 들립니다. 펠릿을 적재하고, 버튼을 누르고, 부품을 수집하세요. 일부 작업은 관대한 재료를 사용하는 단순한 형상에 대해 그런 식으로 실행됩니다. 그러나 대부분의 생산에는 항상 직관적이지 않은 방식으로 상호 작용하는 변수에 대한 지속적인 관심이 필요합니다.

용융 온도를 높이면 플라스틱 흐름이 더 쉬워져 얇은 부분을 채우는 데 도움이 됩니다. 그러나 온도가 높을수록 냉각 시간이 길어지고 재료 품질이 저하될 위험이 있습니다. 동결된 피부가 너무 두꺼워지기 전에 주입 속도를 높이면 전단 가열이나 분사가 발생할 수 있습니다. 싱크 마크를 방지하기 위해 보압 압력을 더 추가하면 이제 플라스틱이 금형 반쪽 사이에 눌리는 플래시와 싸우게 됩니다.

John Bozzelli와 같은 사람들과 RJG Inc.와 같은 조직이 추진하는{0}}과학적인 성형 방법론-은 시행착오 조정 대신 캐비티 압력 센서와 문서화된 실험을 사용하여 체계적으로 접근합니다.{3}} 규율은 생산 일관성에 실질적인 차이를 만듭니다.

결함에는 여러 가지 상호 작용 원인이 있습니다. 싱크 마크는 두꺼운 부분에 충진이 불충분하다는 것을 의미하지만 이를 수정하려면 압력, 시간, 온도 및 냉각을 동시에 변경해야 할 수도 있습니다. 내부 응력이 완화되면서 취출 후 몇 시간 후에 뒤틀림이 나타나는 경우가 많습니다.-부품이 금형에서 괜찮아 보이다가 점차적으로 왜곡됩니다. 플라스틱 공학회(Society of Plastics Engineers)의 데이터에 따르면 표면 결함만으로도 업계 전반의 사출 성형 불량의 거의 40%를 차지합니다.-

금형 자체

툴링 비용은 중소 규모의 사출 성형 경제성을 좌우합니다. 간단한 단일-공동 알루미늄 프로토타입 금형 비용은 $2,000-5,000입니다. 다중 캐비티가 있는 생산 강철 금형의 가격은 $25,000-복잡한 구성의 경우 100,000달러 이상입니다. Formlabs는 다중 캐비티 생산 도구(formlabs.com)에 대해 최대 $100까지의 범위를 보여주는 데이터를 게시했습니다.{10}}

금형 구성은 생산할 수 있는 제품을 직접적으로 결정합니다. 두 개의-플레이트 디자인은 대부분의 표준 부품을 처리합니다. 3개의-플레이트 금형이 자동으로 부품에서 러너를 분리합니다. 사이드 액션과 리프터는 일반적인 금형 개방 방향으로 해제할 수 없는 언더컷을 가능하게 합니다.- 핫 러너 시스템은 러너 스크랩을 제거하지만 비용과 유지 관리가 더 복잡해집니다.

플라스틱이 캐비티에 들어가는-게이트 위치는-외관과 구조적 무결성 모두에 영향을 미칩니다. 게이트는 증거 표시를 남기므로 외관 표면에는 게이트를 다른 곳에 숨겨야 합니다. 또한 게이트 배치는 강화 재료의 흐름 패턴, 용접선 위치 및 섬유 방향을 결정합니다.

금형 내부의 냉각 채널 레이아웃은 사이클 시간에 직접적인 영향을 미칩니다. 캐비티 표면에 더 가까운 채널은 열을 더 빨리 제거하지만 강철을 약화시킵니다. 대부분의 설계에서는 절충안으로 캐비티 표면에서 15~25mm 떨어진 곳에 채널을 배치합니다. 직선형 드릴 구멍 대신 부품 윤곽을 따르는 등각 냉각은 복잡한 형상의 사이클 시간을 크게 줄일 수 있습니다.