금형설계-2차

5.벤트 설치법

5.1 벤트(가스빼기)의 필요성 -- 캐비티 내를 차지하는 공기나 성형시에 발생하는 휘발성 물질을 신속히 배출하기 위함.

5.2 벤트의 설치 방법이 불충한 경우의 트러블
(1) 화상(가스화상) -- 성형품 부분에 화상을 입어 흑색화 한다.
(2) 충전불량 ;발생가스가 유동재료의 유동을 저지. 흡습성이 큰(ex:나일론) 재료의 예비 건조가
불충분한 경우에 일어나기 쉬움.
(3) 플래쉬 -------- 용융재료에 밀린 가스분이 parting 면을 밀어 플래쉬 발생.
(4) 기타 ---------- 기포, 실버, 제팅, 과대한 사출 압력 요구.

5.3 금형 분할면 에서의 가스 빼기 - 밴트는 일반적으로 게이트에서 가급적 먼곳 또는 웰드라인이
발생하기 쉬운 곳에 설치한다.


5.4 캐비티나 코어 부분에서의 가스빼기
(1) 밀핀을 이용하는 방법.
(2) 코어핀을 이용하는 방법.
(3) 분할상의 인서트 블록에 의한 방법.

5.5 특수한 방법에 의한 가스 빼기
(1) 로직실법의 이용 -- 냉각수로를 부압 (수로내의 압력을 대기압 보다 낮게) 으로 냉각수를
순환시키기 때문에 수로중에 다소 틈새가 있더라도 물이새지 않는 것이 특징. 미국의 로직실사 개발.
(2) 진공흡인에 의한 까스 빼기


6.성형품의 밀어내기 방법

6.1 성형품의 밀어내기 장치로서의 필요한 사항
1. 제품이나 런너 부분이 금형 가동축 또는 고정축 어느 한편에 미리 계획한대로 항상
쇼트를 확실하게 부착시키도록 한다.
2. 제품에 상처, 변형, 백화, 크랙(균열) 등을 발생시키지 않게 배치.
3. 전자동이 가능하도록 설계.
4. 사용하는 사출 성형기의 다이 하이트, 형체력과 스트로크 외에 성형기에 부속 되어 있는
압출기구 (기계식 압축 로드, 유압압출 장치) 의 기능을 충분히 파악해 둘것.

6.2 제품의 밀어내기
(1) 이젝터 핀에 의한 밀어내기
(2) 이젝터 슬리브에 의한 밀어내기
(3) 스트리퍼 플레이트에 의한 밀어내기
스트리퍼 프레이트를 이용하는 경우:1.재료가 연하여 제품 이형시 변형이 예상 될 때
2. 이젝터 핀으로 밀어낼때 제품 손상이 우려 될 때.
3. 핀 흔적이 생기면 곤란한 제품일 때.
4. 깊은 상자형 혹은 원통형의 제품으로 강한
밀어내기 힘을 요구 할 때.
(4) 공기압이용한 밀어내기 (에어 밀어내기) 컵이나 버킷과 같은 깊이가 깊은 제품에 적용.


6.3 런너 부분의 밀어내기
(1) two 플레이트 형 구조의 핀 포인트 게이트 방식의 경우
(2) three 플레이트 구조의핀 포인트 방식의 경우
(3) 형판 록 장치 -- 핀 포인트 게이트 방식의 경우 게이트 포인트 절단을 잘하기 위해서 즉
파팅면이 닫혀 있는 사이에 게이트 포인트를 분리하기 위해 형판 록 장치 설치.
(why: 제품과 캐비티 면과의 마찰 때문)

6.4 2단 밀어 내기 ; 제품의 밀어내기 조작을 2회에 나누어서 하는 방법. 결국 스트리퍼 플레이트를
이용한 밀어내기에서 자동낙하가 되기 위해 적용.


7. 제품 언더컷 부분의 처리

7.1 언더컷 부분의 처리 방법.
1. 슬라이드 코어 구조로 한다.
2. 중공 원통형상의 제품을 분할형 구조로 한다.
3. 나사부는 나사 회전 장치를 설치한다.

7.2 언더컷 부분을 제거하는 제품 설계 예

7.3 언더컷 부분이 있는 제품의 강제 밀어내기
-- 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 연질 염화 비닐 등 유연하고 탄성이 우수한 경우는 이 성질을
이용 강제적으로 밀어 낼 수 있다.


7.4 슬라이드 코어 구조에 의한 언더컷 처리
① 형 개폐력을 이용한 것.
a. 앵귤러 핀에 의한 것.
b. 앵귤러 캠에 의한 것.
c. 밀어내기 판에 의한 것.
d. 래크와 피니언에 의한 것.
② 유압 실린더 또는 전동에 의한 것


7.5 분할형 구조에 의한 언더컷 부분의 처리
(1) 분할형 구조가 되는 제품의 형상
(2) 슬라이드식 분할형
(3) 경사 압상식 분할형
(4) 분할형의 차이 방지 -- 쌍방의 캐비티 안내핀 (위치 결정 핀) 과 부시를 설치하여 적용.

7.6 제품의 나사부 처리
1. 금형의 나사부를 위치 결정 코어로 한다. - 양산에는 적용 안함.
2. 제품이나 금형의 나사부를 회전시킨다.
3. 금형의 나사부를 분할형 구조로 한다.
4. 특수 구조의 나사 코어로 한다.
(1) 금형의 나사부를 위치 결정 코어로 한다.
(2) 제품이나 금형의 나사부를 회전 시킨다.
(3) 제품의 나사부를 분할형으로 하는 것.
(4) 특수 구조의 나사 코어를 사용하는 것

8. 금형의 온도 조절

8.1 금형의 온도 조절과 성형능률 및 제품 품질과의 관계
(1) 성형성과 성형 능률과의 관계 -- 금형 온도가 높으면 재료의 유동성은 좋아져
충전 상태를 좋게 하나 냉각이 지연되어 성형능률은 떨어지게 된다. 따라서 제품
각 부분의 냉각속도를 균일하게 하는 일이 중요하다.
(2) 제품 품질과의 관계
1. 제품의 광택등 외관면-- 일반적으로 금형 온도가 너무 낮으면 제품의 광택이 나빠진다.
2. 성형수축률 면으로--- 금형 온도가 높을수록 성형수축률이 커지는 경향을 보인다.
3. 제품의 변형 발생면으로 -- 냉각이 불충분 또는 균일하지 않으면 변형이 발생한다.
4. 제품의 특성 면으로 -- 금형 온도가 낮을수록 용융재료가 무리하게 밀리므로 잔류응력
도 커지게 된다. 잔류응력은 스트레스 크랙킹을 발생시키고 폴리카보네이트 나
변성 PPO(노릴) 와 같이 용융시의 점도가 높은 재료에 특히 잘 발생한다.

8.2 표준적인 금형 온도


8.3 금형의 온도조절에 대한 기본적인 사항
-- 금형의 온도 조절에는 필요한 금형 온도에 따라 물, 에틸렌글리콜, 오일 등의 냉각 매체
를 사용하고 금형 온도가 80도 - 90도 정도 까지는 물을 가열하여 순환시키고 이보다
높은 경우는 에틸렌글리콜, 또는 오일을 사용한다. 금형 온도를 특히 높게 할 때는 전열
히터를 사용하는 경우도 있다.

1. 냉각회로는 밀핀 구멍 보다 우선한다.
2. 스프루나 게이트 등 금형 온도가 제일 높은 곳에 냉매가 우선 유입 하도록 배치한다.
3. 제품 형상(코어형상) 에 따라 냉각수로의 위치를 일정하게 한다.
4. 냉각 구멍의 크기는 형체력 100 ton 까지의 금형 직경 5-8mm
300 ; 8-10
500 ; 10-12
500 ton 이상 12-16
5. 폴리 에틸렌 과 같이 성형 수축률이 큰 재료의 경우에는 수축하는 방향으로 냉각수로를
설치 가능한한 제품의 변형을 방지.

8.4 캐비티 부의 냉각

8.5 코어부의 냉각


8.6 특수한 냉매 순환 방식

8.7 냉각수관의 접속

9.금형의 강도. 금형재료

9.1 금형의 강도 -- 금형 캐비티내의 용융재료 압력은 350-550Kg/Cm2
엔지니어링 플라스틱의 경우 1000Kg/Cm2 에 달하는 것도 있다.

9.2 재료의 강도와 변형에 대한 기초 지식
(1) 인장강도
(2) 압축강도
(3) 굽힘강도
(4) 응력 집중에 의한 파괴
(5) 안전율

9.3 금형의 강성
(1) 캐비티 부의 변형
(2) 받침 판의 휘어짐

9.4 금형재료

9.4.1 금형 재료에 대한 일반적인 요구사항; 강재가 주로 사용되며 베릴륨-동, 니켈(전주품) 등도 사용.
9.4.2 금형의 각 부분에 대해 금형 강재로서 필요한 사항
(1) 캐비티 및 코어 부분 -- 재료단가나 가공공수 등과 같은 점에서 KP1, KP4, KP4M
의 기계구조용 탄소강이 가장 많이 사용 된다.
(2) 캐비티나 코어를 유지 하는 부분; 유리 섬유 강화 플라스틱 성형 금형은 내마모성도 중요

하다. 그러나 일반적으로 KP4 가 주로 사용된다.
(3) 습동하는 부분
-- 탄소 공구강(SK재), 합금공구강(SKS재), 크롬-몰리브덴 강(SCM재)
등이 주로 사용되며 머레이징강(MASIC) 도 사용 된다.
9.4.3 금형용 강재의 종류
(1) 프리하든 강 -- 경도 (HRC 30-40) 되며 강재메이커에서 열처리를 한 강이다.
(2) 담금질 강 ---- SK재, SKS재, SKD재, SCM재 등이며 이중 SKD11, SKD12, SKD61
은 담금질용 강재로서 가장 일반적이다.
(3) 머레이징 강(석출 경화강) -- 니켈, 코발트, 몰리브덴을 다량 함유하고 시효처리라고
하는 열처리로 소망하는 경도 만듦. 인성과 인장 강도가 우수하다.

10.성형품의치수 정밀도와 금형

10.1 성형품의 치수 오차가 발생하는 원인
(1) 금형에 관련 되는 원인
1. 금형정밀도.
2. 금형 설계시의 성형 수축률의 예상 상위에 의한 것.
--- 성형 수축률은 처음부터 정확하게 예상 하는 것은 상당한 경험을 필요로 한다.
3. 금형의 변형 마모에 의한 것.
(2) 성형 조건에 관련 되는 것.
-- 성형조건 중 사출압력, 금형온도, 냉각시간 등은 성형수축률에 특히 큰 영향을 미친다.
(3) 성형재료에 의한 것.
-- 성형재료 로트에 따라 수축률의 차가 있다.
-- 착색제의 종류에 따라 수축률의 차가 있다.
(4) 장기간의 환경 조건에 의한 것.

10.2 성형품의 치수와 금형 구조의 관계
(1) 금형에 의해 직접 정해지는 치수
(2) 금형에 의해 직접 정해 지지 않는 치수


10.3 성형수축률

10.3.1 성형 수축률 표시 방법

D-M
성형수축률 (?) = ----------

D = 상온에서의 금형 치수 (Cm)
M = 상온에서의 성형률 치수 (Cm)
보통 현장에서는 1/1000 단위로 표시.

10.3.2 성형 재료의 종류와 성형 수축률
-- 유리 섬유나 카본 섬유, 유리 분말 등의 무기질 재료를 많이 충전한 수지로 섬유강화
플라스틱(FRTP) 은 비강화 플라스틱 보다는 성형 수축률이 작아진다.
10.3.3 성형조건과 성형수축률
(1) 사출압력과의 관련 ; 수축률과 밀접한 관계에 있는 요인이며 플라스틱 재료는 압력을 가하면
(보통은 10수 퍼센트) 압축되는 성질이 있다.
- 특히 1차압 보다는 보압이 성형 수축률에 많은 영향을 미친다.
- 성형수축률이 성형품의 폭이나 길이 방향과 두께 방향이 크게 상이한
것은 특별히 주목해야 한다.
(2) 금형 온도와의 관련
(3) 기타의 성형 조건과의 관련-- 냉각시간, 사출속도 등.
10.3.4 성형품의 두께와 성형 수축률 --- 성형품의 두께가 두꺼워 질수록 성형 수축률이 커진다.
10.3.5 금형구조와 성형 수축률
(1) 자유수축 과 구속 수축 -- 자유수축이 일반적으로 성형수축률이 크다.
(2) 게이트의 설계 -- 게이트의 단면적이 크면 용융재료에 사출압력이 충분히 가해지므로
일반적으로 치수가 클수록 성형 수축률이 작게 나타난다.


10.4 사출 성형품의 표준적인 치수 정밀도

10.5 금형의 제작 정밀도
(1) 성형품의 치수공차와의 관계
(2) 금형 제작 정밀도의 표준치
(3) 금형의 표면 조성도

10.6 금형의 가공 방법과 정밀도

10.6.1 기계가공
(1) 절삭가공
(2) 연삭 가공

10.6.2 방전가공
(1) 전극 방전 가공
(2) 와이어컷 방전 가공

10.6.2 특수 가공
(1) 압력 주조법 ; 캐비티 형사에 대응해서 만들어진 강제의 마스터(모형) 을 사용해서 그 주

위에 용융 금속을 가압하면서 주조하는 방법. 베릴륨-동(Be-Cu) 을 주로 사용하며
대부분의 경우 Be 을 2.75% 함유하는 275C 가 사용되고 있다.
(2) 전주법- 동, 니켈, 철 등과 같은 전기도금과 동일 밥법으로 마스터에 석출시키고 그 석출한
금속층을 금형 캐비티로 사용하는 방법.
- 니켈이 일반적으로 사용되며 알루미늄, 황동 등도 사용된다.
- 표면 조성도가 대단히 우수하며 정밀도가 높다.
- 복잡한 모양의 전극 제작에 사용된다.