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사출 성형품의 금형내 잔류음력과 이형후 냉각에 의한 후변형 해석
Deformation Analysis of Injection Molded Articles due to In-mold Residual Stress and Subsequent Cooling after Ejection 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.26 no.2 = no.197, 2002년, pp.340 - 348  

양상식 (포항공과대학교 대학원 기계공학과) ,  권태헌

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Deformation analysis of injection molded articles whose geometry is considered as the assembly of thin flat plates has been conducted. For the in-mold analysis, thermo-viscoelastic stress calculation of thermo-rheologically simple amorphous polymer and in-mold deformation calculation considering the...

주제어

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문제 정의

  • 이런 최근 연구 결과 아직도 복잡한 형상을 지니며 사출 성형 과정을 포함하여 이형 및 그 이후까지 해석한 것은 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 금형 내에서의 냉각과정에서 평면 방향으로의 구속조건을 고려한 고분자의 열에 의한 잔류웅력과, 평면 방향의 구속 조건이 없고 압력이 0으로 떨어졌을 경우에 금형 내부에서 발생하는 변형을 알아보았다. 또한 이형이 일어나는 순간의 경계조건이 바뀜에 따라 재분배되는 응력에 의한 변형과 이형 이후의 금형 밖의 냉각 과정에서 일어나는 변형도 관찰하였다.
  • 본 연구에서는 금형 내부에서의 변형, 열응력 의 발달과 이형 과정 및 그 이후에 일어나는 변형을 관찰하였다. 그 결과 금형에 의해 생성된 열응력이 이형되는 과정에서 순간 변형을 일으키는 것을 볼 수 있었고 자유 체적 이론에 근거하여 예측한 변형량이 실제 온도에 근거하여 예측한 변형량보다 작음을 확인하였다.

가설 설정

  • . 벽면에서는 유동이 없다.
  • . 유동 선단의 압력은 0이다.
  • 유동 정지온도 이상에서는 Leonov 비선형 점 탄성 유체 구성방정식'”)을 적용하였고, 그 이하에 서는 선형 점탄성 고체 방정식을 적용함과 동시에 열응력을 계산한다. 또한 수지는 열 유변학적으로 간단 성을 가진다고 가정한다. 따라서, 다른 온도에서의 전단 계수의 시간에 따른 반응은 하나의 기준온도에서의 주곡선으로부터 전이 함수를 이용하여 구할 수 있게 된다.
  • 금형 내부에서 발생한 변형은 이형 시 응력의 재분배 과정에서 일어나는 변형을 탄성 모델을 도입하여 고려하는 과정에서 초기 변형률로 함께 고려하였고, 이형 후의 변형은 열탄성 모델을 도입하여 해석하였다. 모든 과정에서 자유 체적 이론에 근거하여 재료가 실제 온도가 아닌 유효온도에 따라 반응한다고 가 정하였다.
  • 은 두께 방향으로 평균한 막 변형이고 K 는 곡률이다. 얇은 판을 고려하고 있으므로 평면 응력 조건( b«=0 )을 가정하였고 횡전 단 응력 (丄, 玦)의 효과는 무시하였다.
  • 이형 과정과 그 이후에서의 변형을 보기 위해서 열변형을 수반하는 탄성체로 가정하였다. 이형 과정 에서는 응력의 재분배가 일어나 정적 평형을 이루며, 그 결과 순간 변형이 발생한다.
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참고문헌 (19)

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  16. Shyu, G. D., 1993, 'Birefringence and Residual Stresses in Molded Articles of Amorphous Polymers,' PhD thesis, The University of Akron 

  17. Jansen, K. M. B., Pantani, R. and Titomanlio, G., 1998, 'As-Molded Shrinkage Measurements on Polystyrene Injection Molded Products,' Polymer Engineering and Science, Vol. 38, No. 2, pp. 254-264 

  18. Bergan, P. G. and Felippa, C. A., 1985, 'A Triangular Membrane Element with Rotational Degrees of Freedom,' Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Vol. 50, pp. 25-69 

  19. Batoz, J. C., Bathe, C. J. and Ho, L. W., 1980, 'A Study of Three-Node Triangular Plate Bending Elements,' International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol. 15, pp. 1771-1812 

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