건축자재
적용 요구사항에 따라 적절한 금형강을 선택해야 합니다. 프로토타입 제작에는 경화된 금형강이 필요하지 않습니다. 대부분의 경우 프로토타입 제작 단계에서 비용을 절감하고 금형 조정을 용이하게 하기 위해 사전 경화 강철 또는 알루미늄이 사용됩니다. 이러한 연질 금속은 충분한 시험편과 조립식 부품을 성형할 수도 있습니다. 사전 경화된 금형강(예: P-20 또는 NAKR-55)은 대규모 금형에 사용되는 경우가 많습니다. 금형강을 경화하는 것은 대규모 용도에 적합하지 않기 때문입니다.
생산량을 늘리려면 코어와 캐비티에 경화된 금형강이 필요합니다. S-7, H-13 및 스테인리스강 420이 가장 일반적으로 사용되는 강재입니다. S-7은 확장된 생산 작업에 사용할 수 있는 우수한 금형강입니다. 매우 높은 용융 및 금형 온도가 필요한 경우 H-13 강철을 선택해야 합니다. H-13은 핫 러너 매니폴드 제조에도 사용할 수 있습니다. H-13은 템퍼링 온도가 매우 높으며 경도에 영향을 주지 않고 매우 높은 금형 가공 온도를 견딜 수 있습니다.
스테인레스강은 높은 내마모성이 요구되거나 환경에서 상당한 응축이 발생하는 금형강에 가장 적합한 선택입니다. 마모가 심한-금형 캐비티 인서트는 A2, ASP23 또는 D-2 유형 강을 사용하여 제작할 수 있습니다.
모든 금형강은 특정 유형의 코팅을 통해 마모 및 부식으로부터 보호될 수 있습니다. 스테인리스강만이 용접과 기계가공을 통해 수리가 가능합니다. 기존 코팅이 있는 강철의 경우 코팅을 제거한 후에만 수리가 가능합니다. 수리 후에는 코팅을 다시 도포해야 합니다.
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표면 마감
성형 부품의 표면 마감은 미적 요구 사항, 고객 요구 사항 및 기능에 따라 달라질 수 있습니다. SPI #1의 거울과 같은-고광택 마감 처리부터 에칭을 통해 얻은 질감 있는 표면까지, LNP 복합재는 거의 모든 유형의 성형 부품 표면 마감을 달성할 수 있습니다. 일부 재료는 특정 금형 표면 마감 처리로 성능이 향상된다는 점을 이해하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 폴리프로필렌은 고광택 금형보다 무광택 금형에서 훨씬 더 나은 이형성을 나타냅니다.- 고-충전재 수지로는 고광택 마감을 달성하기가 어렵습니다. 환기
환기는 성형 성능을 극대화하기 위한 성형 사이클의 중요한 부분입니다. 열가소성 재료가 금형 캐비티에 들어가면 공기를 배출해야 합니다. 통풍구는 일반적으로 마지막으로 채워진 부분, 솔기 라인 근처 및 러너 시스템에 위치합니다. 분할선 주위에 추가 통풍구를 분산시키면 전반적인 통풍 성능이 크게 향상될 수 있습니다. 금형 내 잔류 가스는 성형품에 탄 흔적으로 나타납니다. 기본적인 경험 법칙은 금형 내의 가스가 캐비티에 들어가는 플라스틱과 동일한 속도로 빠져나갈 수 있어야 한다는 것입니다.
공극 깊이는 사용되는 재료에 따라 다릅니다. 일반적으로 비정질 열가소성 수지의 경우 점도가 높기 때문에 더 큰 공극 깊이가 필요합니다.
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단일-캐비티 및 다중{1}}캐비티
세 가지 기본 유형의 금형이 업계에서 가장 일반적으로 사용되며, 특히 LNP 복합재를 사용하는 금형의 경우 더욱 그렇습니다.
가장 일반적인 유형은 그림 1에 표시된 2{0}}플레이트 콜드 러너 구성입니다. 재료는 러너 부싱과 러너 시스템을 통해 부품에 주입됩니다. 냉각 후 모든 성형 부품(게이트, 러너, 스프루 포함)이 배출됩니다. 그런 다음 부품을 제거하고 나머지 러너와 스프루를 폐기하거나 재활용합니다.
그림 2는 콜드 러너가 있는 3-플레이트 금형을 보여줍니다. 이 설계를 사용하면 재료가 러너 및 스프루 시스템을 통해 부품 캐비티에 주입됩니다. 냉각 후 금형이 열리고 부품이 게이트와 러너에서 분리됩니다. 부품은 러너에서 자연스럽게 떨어집니다. 러너, 게이트 및 스프루는 여전히 재활용하거나 폐기해야 합니다.
그림 3은 전기 가열식 핫 러너 매니폴드 금형을 보여줍니다. 매니폴드와 게이트 프로브 채널은 폴리머의 용융 온도 또는 그 부근에서 가열되어 재료가 용융된 상태로 유지됩니다. 이렇게 하면 러너, 게이트, 스프루에서 발생하는 폐기물을 처리할 필요가 없습니다. 이러한 시스템은 기존의 2개-플레이트 또는 3개-플레이트 설계보다 비용이 높지만 재료의 열 제어 기능이 향상되고 낭비가 거의 발생하지 않습니다.
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핫러너
완전 핫 러너 금형 또는 "런너 없는" 금형은 많은 장점을 제공하지만 금형 캐비티로 흐르는 용융물을 적절하게 제어하려면 신중한 설계가 필요합니다. 런너 없는 금형은 성형 작업 중에 폐기물이 거의 발생하지 않지만, 특히 빠른 응고 경향이 있는 반-결정성 LNP 복합재의 경우 시동 시 문제가 발생하기 쉽습니다. 따라야 할 원칙은 다음과 같습니다.
• 해당 용도에 맞게 특별히 설계된 균형이 잘 잡힌 핫 러너 매니폴드 시스템만 사용하세요.
• 사용된 재료에 따라 핫 러너는 개방형 게이트 베이스 플레이트 또는 잔여물 없는 성형을 위한 밸브 게이트를 사용하여 부품에 직접 주입할 수 있도록 설계할 수 있습니다.{0}} 또는 게이트가 작은 표면 러너에 위치할 수 있습니다.
• 가열된 러너 경로와 뜨거운 베이스 플레이트는 금형 캐비티로의 원활한 흐름 경로를 제공하고 외부에서 가열되어야 합니다.
• 장유리섬유 강화 수지를 사용하는 경우 게이트 잔여물이 불가피합니다.
• 여러 제조업체의 다양한 구성품을 사용하는 대신 단일 핫 러너 제조업체의 전체 시스템을 사용하십시오.
• 게이트 크기는 추가된 재료의 양과 유형, 부품 크기/비율 및 벽 두께에 따라 달라집니다.
• 핫 러너 설계에 대한 자세한 내용은 GE Plastics 그룹 기술 담당자에게 문의하세요.
2. 플라스틱 가공 산업의 일반적인 금형 표면 강화 방법 가이드
아래 표는 내식성 또는 내마모성을 향상시키기 위한 다양한 일반 금형강 처리 방법을 성형 작업자 및 금형 제작자에게 제공합니다. 다른 솔루션도 존재할 수 있습니다.
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3. 러너, 스프루, 게이트
스프루 부싱
기존 금형을 사용하는 경우 뜨거운 재료가 스프루 부싱을 통해 금형 안으로 들어갑니다. 러너 시스템은 재료를 게이트를 통해 금형 캐비티로 안내합니다. 스프루 부싱의 적절한 설계와 크기는 용융물을 적절하게 분배하고 성형 부품을 올바르게 배출하는 데 매우 중요합니다. 스프루 "O" 직경은 금형이 열릴 때 스프루 막힘을 방지하기 위해 노즐 출구 직경보다 약 20% 더 커야 합니다. 스프루 치수의 개략도가 아래에 나와 있습니다. "O" 치수는 부품 및 러너의 크기와도 밀접한 관련이 있습니다. 기존 러너 부싱 대신 가열식 러너 부싱을 사용할 수 있습니다. 가열된 러너(또는 "핫" 부싱)의 초기 비용은 "콜드" 부싱보다 높을 수 있지만 각 부품 또는 러너 시스템을 따라 움직이는 러너를 제거하므로 낭비가 크게 줄어듭니다. 가열 부싱을 사용하면 러너 시스템에 유입되는 용융 온도를 훨씬 더 정확하게 제어할 수 있습니다.
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러너 디자인
불필요한 압력 강하를 줄이기 위해 러너는 가능한 한 짧아야 합니다. 원형 단면이-바람직합니다. 러너를 금형의 중간에 배치해야 하는 경우 바닥이 둥근 사다리꼴 러너를 사용하십시오. 반원형 및 평면 러너는 비효율적이므로 권장되지 않습니다. 러너는 재료가 하나 이상의 부품으로 균일하고 제한 없이 흐르도록 해야 합니다(여러 캐비티가 사용되는 경우). 일반적으로 러너는 90도 회전할 때마다 직경이 20%씩 감소해야 합니다. 러너 시스템을 설계할 때 이 점을 고려해야 합니다. 원형 러너 직경은 일반적으로 0.125" – 0.375"(3.2 – 9.5mm)입니다. 영상
게이트 |
LNP 복합 부품용 게이트 설계는 금형 응력을 생성하지 않고 충분한 가공 마진을 제공해야 합니다.- 사용되는 게이트 유형(예: 잠수함, 모서리, 러그 등)에 따라 일부 기본 게이트 치수는 충전 속도, 금형 캐비티로 유입되는 재료의 양 및 부품의 응고 속도를 제어합니다.
벽 두께는 게이트 크기를 결정하는 반면 부품 형상은 부품의 게이트 위치를 결정합니다. 게이트의 주요 치수에는 깊이, 너비, 면의 세 가지가 있습니다. 여러 게이트 유형에 대한 특정 설계는 다음 페이지에 나와 있습니다.
게이트 크기/위치
• Verton 장섬유 복합재의 경우 최소 게이트 크기는 0.040"(1mm), 0.100"(2.5mm)입니다. - 원형 또는 사다리꼴 - 50–60% 벽 두께(결정성 복합재의 경우) - 50–75% 벽 두께(비정질 복합재의 경우)
• 이상적으로는 벽 부분이 가장 두꺼운 곳에 게이트를 배치해야 합니다. - 백필 및 "제팅"을 방지하기 위해 게이트를 벽이나 부싱에 직접 정렬합니다(Verton 장섬유 복합재 제외). - Verton 복합재에는 터널 게이트를 권장하지 않습니다.
