[사출금형 성형 기술 실무 4] 러너 밸런싱 [사출금형 성형 기술 실무 4] 러너 밸런싱 사례 이번 연재는 컴퓨터 해석을 기반으로 하는 사출금형 설계의 핵심 기술인 유동시스템 설계를 중심으로 사례를 들어 설명하고, 요소 기술의 특성들을 분석하여 설계자들에게 관련 기술 정보를 제공하고자 한다. 사출성형 기술은 유체 성질에 관한 이론적 배경을 근거로 사출성형의 다양한 파라미터의 특성을 분석하여 성형기술자에게 유익한 정보를 제공할 것이다. Runner Balancing 러너 밸런스는 러너의 직경을 변화시켜 성형품에 작용하는 사출압력이 동일하게 충진할 수 있도록 돕는 역할을 한다. 여기서 게이트의 크기는 동일한 전제 조건으로 러너의 밸런스를 맞추는 것이며, 캐비티 내에서 사출압력을 균일하게 함으로써 성형품의 트러블을 최소화하고 품질을 안정화하는데 있다. 지난 달에는 러너의 배치를 ‘H’형으로 배치하여 수지 유동의 균일성을 확인했고, 아울러 러너 크기를 구하여 전사모사를 통해 검증한 바 있다. 이번에는 같은 형상을 가지고 ‘일자’형으로 배치하여 러너 밸런스의 치수 결정하기와 전사모사를 통해 러너의 밸런스를 자동으로 결정할 수
[사출금형 성형 기술 실무 4] 러너 밸런싱 [사출금형 성형 기술 실무 4] 러너 밸런싱 사례 Runner Balancing 사례 우선 성형품 용량은 CAD 데이터에서 추출한 값으로 개당 11g이다. 러너 레이아웃은 그림 4 와 같으며, 편의 상 변수는 6개로 러너의 길이와 러너 직경으로 a, b, c 구분했다. 계산 순서에 따라 성형품 중량(g), 초기 러너 길이와 직경, 단계별 용융수지 용량, 사출 시간, 초당 사출량, 전단 변형률 속도, 점도와 압력저항 즉 압력손실을 구한다. 그림 5는 전단률(19,174.84/s)에서의 PA66 점도값을 구한 것이며, 그림 6은 실제 계산값이다. 그림 4. 러너 레이아웃 및 변수 그림 5. 전단률(11624.56/s)에서의 PA66 점도 그림 6. 2차 러너 밸런스 계산 결과 다음은 위의 계산식에 따라 적용한 사례와 해석 프로그램을 통해 자동으로 러너 밸런스한 결과를 제시하며 비교하고자 한다. 먼저 그림 6은 2차 러너 밸런스를 위하여 계산한 결과이다. 사출 시간은 1.1초이다. 초기 1차 러너 직경 (‘φa’)은 ‘H’형 러너에 비하여 약 10% 크게 하여 적용했고,
[사출금형 성형 기술 실무 1] 러너 전산모사 [사출금형 성형 기술 실무 2] 유동저항과 러너 크기 이번 연재는 컴퓨터 해석을 기반으로 하는 사출금형 설계의 핵심 기술인 유동시스템 설계를 중심으로 사례를 들어 설명하고, 요소 기술의 특성들을 분석하여 설계자들에게 관련 기술 정보를 제공하고자 한다. 사출성형 기술은 유체 성질에 관한 이론적 배경을 근거로 사출성형의 다양한 파라미터의 특성을 분석하여 성형기술자에게 유익한 정보를 제공할 것이다. 글 : 박균명 공학박사, 금형기술사 러너 전산모사 지난 호에서는 전산모사를 통해 실험한 결과를 요약, 각 러너의 크기에 따라 사출 시간, 수지 온도, 러너 압력에 어떤 영향을 미치고 있는지 관찰한 바 있다. 아울러, 메인 러너의 직경을 어떻게 선정할 것인가에 대하여 도식적으로 제시하고 근거를 수식화하여 제시했다. 이번에는 원래 경험이 풍부한 설계자가 러너 레이아웃을 설계하고 금형 설계가 완료되어 제작까지 완료된 데이터를 분석한다. 이미 지난 호에서 제시했던 1차, 2차, 3차 러너의 설계 방법에 따라 설계한 것과 최적화된 것은 아니지만 전산모사를 통해 제시된 결과를 경험적으로 판단하여 설계자에게 제시하고자 하는 결과값을 분
[사출금형 성형 기술 실무 1] 러너 전산모사 [사출금형 성형 기술 실무 2] 유동저항과 러너 크기 유동저항과 러너 크기 일반적으로 다수 캐비티 금형의 러너일 경우 용융 수지를 게이트까지 가능한 빠르게 흘러가게 하기 위해서는 러너의 직경을 크게 하고 과도한 냉각으로 영향을 받지 않도록 한다. 러너 단면이 너무 작으면 과도한 사출 압력이 요구되고 용융 수지가 캐비티까지 도달하는데 시간도 많이 걸린다. 러너가 크면 성형품의 품질이 좋아지고 웰드라인, 플로라인, 싱크마크, 내부응력이 최소화되는 장점이 있다. 그러나 필요 이상의 러너 크기는 다음 4가지 요인을 동반하게 된다. ① 큰 러너일수록 더 많은 냉각이 요구되고 사이클 타임이 길어지게 된다. ② 커진 러너로 늘어난 용융 수지 무게만큼 상대적으로 사출기계 용량이 커지게 된다. 이것은 캐비티에 충진되는 수지의 무게뿐만 아니라 실린더 내 가소화 장치의 시간당 가소화 능력 측면에서도 영향을 준다. ③ 러너가 클수록 더 많은 스크랩을 만들게 되는데, 그것들은 땅에 떨어지거나 재생되지만 결국 가동 비용과 오염의 가능성을 증가시키는 원인이 된다. ④ 캐비티가 8개인 2단 금형일
[사출금형 성형 기술 실무 1] 러너 전산모사 [사출금형 성형 기술 실무 2] 유동저항과 러너 크기 이번 연재는 컴퓨터 해석을 기반으로 하는 사출금형 설계의 핵심 기술인 유동시스템 설계를 중심으로 사례를 들어 설명하고, 요소 기술의 특성들을 분석하여 설계자들에게 관련 기술 정보를 제공하고자 한다. 사출성형 기술은 유체 성질에 관한 이론적 배경을 근거로 사출성형의 다양한 파라미터의 특성을 분석하여 성형기술자에게 유익한 정보를 제공할 것이다. 러너 전산모사 지난 호에서는 전산모사를 통해 실험한 결과를 요약, 각 러너의 크기에 따라 사출 시간, 수지 온도, 러너 압력에 어떤 영향을 미치고 있는지 관찰한 바 있다. 아울러, 메인 러너의 직경을 어떻게 선정할 것인가에 대하여 도식적으로 제시하고 근거를 수식화하여 제시했다. 이번에는 원래 경험이 풍부한 설계자가 러너 레이아웃을 설계하고 금형 설계가 완료되어 제작까지 완료된 데이터를 분석한다. 이미 지난 호에서 제시했던 1차, 2차, 3차 러너의 설계 방법에 따라 설계한 것과 최적화된 것은 아니지만 전산모사를 통해 제시된 결과를 경험적으로 판단하여 설계자에게 제시하고자 하는 결과값을 분석한다. 이러한 3가지 유형을 가지고
[사출금형 성형 기술 실무 1] 러너 전산모사 [사출금형 성형 기술 실무 2] 유동저항과 러너 크기 유동저항과 러너 크기 일반적으로 다수 캐비티 금형의 러너일 경우 용융 수지를 게이트까지 가능한 빠르게 흘러가게 하기 위해서는 러너의 직경을 크게 하고 과도한 냉각으로 영향을 받지 않도록 한다. 러너 단면이 너무 작으면 과도한 사출 압력이 요구되고 용융 수지가 캐비티까지 도달하는데 시간도 많이 걸린다. 러너가 크면 성형품의 품질이 좋아지고 웰드라인, 플로라인, 싱크마크, 내부응력이 최소화되는 장점이 있다. 그러나 필요 이상의 러너 크기는 다음 4가지 요인을 동반하게 된다. ① 큰 러너일수록 더 많은 냉각이 요구되고 사이클 타임이 길어지게 된다. ② 커진 러너로 늘어난 용융 수지 무게만큼 상대적으로 사출기계 용량이 커지게 된다. 이것은 캐비티에 충진되는 수지의 무게뿐만 아니라 실린더 내 가소화 장치의 시간당 가소화 능력 측면에서도 영향을 준다. ③ 러너가 클수록 더 많은 스크랩을 만들게 되는데, 그것들은 땅에 떨어지거나 재생되지만 결국 가동 비용과 오염의 가능성을 증가시키는 원인이 된다. ④ 캐비티가 8개인 2단 금형일
[사출금형 성형 기술 실무 2] 러너의 형상 및 특징, 설계 [사출금형 성형 기술 실무 2] 러너 분석 결과와 레이아웃 러너 치수 계산 러너의 크기는 생산성과 생산 효율 측면에서 매우 중요한 사항이므로 러너의 치수를 계산하는 3가지 방법을 가지고 소개하고자 한다. 하나는 경험적 그래프를 가지고 결정하는 방법이고, 나머지 두 가지 방법은 수식을 가지고 계산하는 방법이다. (1) 그래프를 가지고 러너의 지름을 결정하는 방법 그림 3은 두께 3mm 이내 성형 제품의 러너 지름을 구하는 방법으로, 경험적 관계식은 식 (1)의 계산식으로 구할 수 있다. 단, 유동성이 좋지 않은 고점도 수지(PVC, PMMA 등)는 약 25% 증가한 러너 치수 적용을 권장한다. 예를 들면 수지는 폴리에틸렌으로 성형품 중량 120g, 유동 길이는 50mm일 때, 적색 라인을 따라 가면 러너 지름은 약 8.0mm가 된다. 이론적으로 1차 러너의 단면은 약 7.0~8.0mm 범위에서 반영하면 좋다. 식 (1)로 계산하면 7.87mm이다. 여기서 2차 러너 지름을 구하는 계산식은 <2차 러너 지름=1차 러너 지름/[2차 러너 개수]1/3>이다 그림 3. 두께 3mm 이내의 성형품
이번 연재는 컴퓨터 해석을 기반으로 하는 사출금형 설계의 핵심 기술인 유동시스템 설계를 중심으로 사례를 들어 설명하고, 요소 기술의 특성들을 분석하여 설계자들에게 관련 기술 정보를 제공하고자 한다. 사출성형 기술은 유체 성질에 관한 이론적 배경을 근거로 사출성형의 다양한 파라미터의 특성을 분석하여 성형기술자에게 유익한 정보를 제공할 것이다. 러너 시스템 사출금형은 플라스틱 성형품을 생산하기 위한 필수도구이다. 성형품의 형상을 가지고 있는 것을 캐비티라고 한다. 캐비티에 용융된 수지를 안내해 주는 역할을 하는 것을 러너(Runner)라고 한다. 러너의 크기와 범주는 각종 플라스틱 종류와 특성에 따라 다르다. 플라스틱 재료에 따라 비열, 열전도율, 점도 등이 각각 다르기 때문이다. 러너의 특징은 제품 성형을 위해 용융수지를 안내하는 통로 역할이지 우리가 얻고자 하는 제품은 아니다. 그러나 러너의 크기는 제품의 품질과 플라스틱 재료비, 기업의 수익성과 매우 밀접한 관계를 가지고 있다. 열가소성 수지는 성형 후 러너와 스프루에 대한 재활용이 가능하여 그나마 재료 손실을 최소한 보상할 수 있지만, 열경화성 수지는 재활용 자체가 안 되기 때문에 스프루와 러너의 최적화는
러너 치수 계산 러너의 크기는 생산성과 생산 효율 측면에서 매우 중요한 사항이므로 러너의 치수를 계산하는 3가지 방법을 가지고 소개하고자 한다. 하나는 경험적 그래프를 가지고 결정하는 방법이고, 나머지 두 가지 방법은 수식을 가지고 계산하는 방법이다. (1) 그래프를 가지고 러너의 지름을 결정하는 방법 그림 3은 두께 3mm 이내 성형 제품의 러너 지름을 구하는 방법으로, 경험적 관계식은 식 (1)의 계산식으로 구할 수 있다. 단, 유동성이 좋지 않은 고점도 수지(PVC, PMMA 등)는 약 25% 증가한 러너 치수 적용을 권장한다. 예를 들면 수지는 폴리에틸렌으로 성형품 중량 120g, 유동 길이는 50mm일 때, 적색 라인을 따라 가면 러너 지름은 약 8.0mm가 된다. 이론적으로 1차 러너의 단면은 약 7.0~8.0mm 범위에서 반영하면 좋다. 식 (1)로 계산하면 7.87mm이다. 여기서 2차 러너 지름을 구하는 계산식은 <2차 러너 지름=1차 러너 지름/[2차 러너 개수]1/3>이다 그림 3. 두께 3mm 이내의 성형품 러너 지름 구하기 (2) 수식을 가지고 러너 치수를 계산하는 방법 여기에는 중요한 두 가지 경험식이 있다. 하나는 원형
[사출금형 성형 기술 실무 1] 컴퓨터 해석을 기반으로 하는 사출금형 설계 [사출금형 성형 기술 실무 2] 사출성형의 핵심, 유동해석 기술 이번 연재는 컴퓨터 해석을 기반으로 하는 사출금형 설계의 핵심 기술인 유동시스템 설계를 중심으로 사례를 들어 설명하고, 요소 기술의 특성들을 분석하여 설계자들에게 관련 기술 정보를 제공하고자 한다. 사출성형 기술은 유체 성질에 관한 이론적 배경을 근거로 사출성형의 다양한 파라미터의 특성을 분석하여 성형기술자에게 유익한 정보를 제공할 것이다. 러너 시스템 사출금형은 플라스틱 성형품을 생산하기 위한 필수도구이다. 성형품의 형상을 가지고 있는 것을 캐비티라고 한다. 캐비티에 용융된 수지를 안내해 주는 역할을 하는 것을 러너(Runner)라고 한다. 러너의 크기와 범주는 각종 플라스틱 종류와 특성에 따라 다르다. 플라스틱 재료에 따라 비열, 열전도율, 점도 등이 각각 다르기 때문이다. 러너의 특징은 제품 성형을 위해 용융수지를 안내하는 통로 역할이지 우리가 얻고자 하는 제품은 아니다. 그러나 러너의 크기는 제품의 품질과 플라스틱 재료비, 기업의 수익성과 매우 밀접한 관계를 가지고 있다. 열가소성 수지는 성형 후 러너와 스프루에
[사출금형 성형 기술 실무 2] 러너의 형상 및 특징, 설계 [사출금형 성형 기술 실무 2] 러너 분석 결과와 레이아웃 이번 연재는 컴퓨터 해석을 기반으로 하는 사출금형 설계의 핵심 기술인 유동시스템 설계를 중심으로 사례를 들어 설명하고, 요소 기술의 특성들을 분석하여 설계자들에게 관련 기술 정보를 제공하고자 한다. 사출성형 기술은 유체 성질에 관한 이론적 배경을 근거로 사출성형의 다양한 파라미터의 특성을 분석하여 성형기술자에게 유익한 정보를 제공할 것이다. 러너 시스템 사출금형은 플라스틱 성형품을 생산하기 위한 필수도구이다. 성형품의 형상을 가지고 있는 것을 캐비티라고 한다. 캐비티에 용융된 수지를 안내해 주는 역할을 하는 것을 러너(Runner)라고 한다. 러너의 크기와 범주는 각종 플라스틱 종류와 특성에 따라 다르다. 플라스틱 재료에 따라 비열, 열전도율, 점도 등이 각각 다르기 때문이다. 러너의 특징은 제품 성형을 위해 용융수지를 안내하는 통로 역할이지 우리가 얻고자 하는 제품은 아니다. 그러나 러너의 크기는 제품의 품질과 플라스틱 재료비, 기업의 수익성과 매우 밀접한 관계를 가지고 있다. 열가소성 수지는 성형 후 러너와 스프루에 대한 재활용이 가능하