[논문]성형조건에 따른 성형품의 표면 거칠기 변화

박준형; 김규복; 윤세권; 이현우; 김선경

[국내논문] 성형조건에 따른 성형품의 표면 거칠기 변화
The Surface Roughness of Injection Product according to the change of Injection Conditions 원문보기

박준형 (서울과학기술대학교 제품설계금형공학과) , 김규복 (서울과학기술대학교 제품설계금형공학과) , 윤세권 (서울과학기술대학교 제품설계금형공학과) , 이현우 (서울과학기술대학교 제품설계금형공학과) , 김선경 (서울과학기술대학교 제품설계금형공학과)

Currently, injection molding process is a very useful technique that be applied to many field. And injection molding technology has been commercial based on many studies. However, there is no standard of surface roughness because there are few studies about surface technology of injection product. In addition, when designing the mold, changes of the core surface and the injection conditions are not considered. In this paper, change of surface according to the core and the injection conditions was compared with the surface of the injection product. Accumulation of these technologies will propose direction in mold design, manufacturing and injection molding technology.

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문제 정의

공구현미경을 통한 측정은 일단 측정 후 육안으로만 확인하여 거칠기 비교가 가능한지를 알아보기 위해 실시하였다. 현미경의 배율을 300배, 1200배로 하여 STD11의 #46, #80 / NAK80의 #46, #80의 면을 측정하였다.
본 논문에서는 직접 금형을 제작, 여러 가지 시편을 만들어 코어와 사출 조건 별로 성형품의 표면거칠기를 비교 할 것이다. 여러 가지 데이터를 얻기 위해 금형은 인서트 코어 방식으로 설계될 것이며, 그에 따른 사출 조건을 변화시켜 가며 실제로 금형 코어의 표면 거칠기와 사출된 제품의 표면 거칠기 비교를 통해 표준화된 거칠기의 기준치를 제시하고자 한다.
본 논문에서는 직접 금형을 제작, 여러 가지 시편을 만들어 코어와 사출 조건 별로 성형품의 표면거칠기를 비교 할 것이다. 여러 가지 데이터를 얻기 위해 금형은 인서트 코어 방식으로 설계될 것이며, 그에 따른 사출 조건을 변화시켜 가며 실제로 금형 코어의 표면 거칠기와 사출된 제품의 표면 거칠기 비교를 통해 표준화된 거칠기의 기준치를 제시하고자 한다.

제안 방법

공구 현미경을 통해 코어와 시편의 거칠기를 측정해야 했지만 시편이 빛을 투과하지 못하고, 하얗게 나오는 현상이 발생하여 부득이하게 코어면만 측정하였으며, 결과는 Fig. 4와 같다.
평면연삭기를 사용하여 STD11과 NAK80으로 만들어진 코어의 두 면을 각각 연삭숫돌 #46과 #80으로 연마작업을 하였다. 연삭기 이외에도 그라인더, Sand Paper, Diamond Compound 등 여러 가지 연마 방법이 있었지만, 코어면의 균일한 거칠기를 얻기 위하여 평면연삭기를 사용하였다.
코어를 제외한 60개의 시편들을 성형조건별로 분류하여 평균값을 그래프화 하여 성형조건과 성형품의 표면 거칠기와의 관계를 알 수 있었다. Fig.
평면연삭기를 사용하여 STD11과 NAK80으로 만들어진 코어의 두 면을 각각 연삭숫돌 #46과 #80으로 연마작업을 하였다. 연삭기 이외에도 그라인더, Sand Paper, Diamond Compound 등 여러 가지 연마 방법이 있었지만, 코어면의 균일한 거칠기를 얻기 위하여 평면연삭기를 사용하였다.

대상 데이터

사출기는 LG IDE140EN을 사용하였다. 사출기의 제원은 Table 4와 같다.
측정에 사용된 조도측정기는 미츠토요사의 SV-2000N2로 검출기 측정력-0.75mN/0.4m이다.
코어의 재료로는 금형의 재료중에 가장 많은 비중을 차지하고 있는 STD11과 NAK80을 선정하였다.
공구현미경을 통한 측정은 일단 측정 후 육안으로만 확인하여 거칠기 비교가 가능한지를 알아보기 위해 실시하였다. 현미경의 배율을 300배, 1200배로 하여 STD11의 #46, #80 / NAK80의 #46, #80의 면을 측정하였다.

성능/효과

1) 코어(금속)과 시편(플라스틱)의 직접적인 표면 거칠기 비교는 어렵다는 것을 알 수 있었다. 접촉식 조도측정기로는 같은 성질의 금속이나 플라스틱의 거칠기 비교는 가능하나 이번 연구와 같은 금속과 플라스틱의 거칠기 비교에는 한계가 있었다.
2) 성형조건에 따른 시편의 표면 거칠기를 비교해본 결과 사출속도가 증가함에 따라 조도측정값이 증가함을 알 수 있었다. 사출속도가 빠르면 그만큼 Cavity 내로 수지의 충진이 잘 되기 때문이다.
3) 사출압력의 증가에 따라서는 조도측정값이 일정하게 나오지 않아 사출압력과 표면 거칠기와의 관계는 없는 것을 알 수 있었다.
4) 수지온도에 따라 조도측정값이 증가할 것을 예상했지만 측정결과 그렇지 않았다. 원인을 분석한 결과 금형제작 과정에서 냉각수설계를 고려하지 않았으며, 금형 온도에 따라 수지온도 또한 변화하기 때문에 정확한 측정을 위해서는 동일한 온도를 제어하며 사출을 시행해야 할 것으로 생각한다.
5) 연삭숫돌로 연마작업을 함에 있어 #46과 #80을 사용하여 정확한 측정 결과를 얻는 것이 미흡했다. 연삭숫돌을 거칠기 차가 큰 것을 선정하여 사용했다면 공구현미경으로 측정 시 육안으로도 확인하는 것이 가능하고, 조도측정기로 측정 시에도 더욱 분명한 측정 결과를 얻을 수 있을 것으로 예상된다.

후속연구

5) 연삭숫돌로 연마작업을 함에 있어 #46과 #80을 사용하여 정확한 측정 결과를 얻는 것이 미흡했다. 연삭숫돌을 거칠기 차가 큰 것을 선정하여 사용했다면 공구현미경으로 측정 시 육안으로도 확인하는 것이 가능하고, 조도측정기로 측정 시에도 더욱 분명한 측정 결과를 얻을 수 있을 것으로 예상된다.
4) 수지온도에 따라 조도측정값이 증가할 것을 예상했지만 측정결과 그렇지 않았다. 원인을 분석한 결과 금형제작 과정에서 냉각수설계를 고려하지 않았으며, 금형 온도에 따라 수지온도 또한 변화하기 때문에 정확한 측정을 위해서는 동일한 온도를 제어하며 사출을 시행해야 할 것으로 생각한다.
1) 코어(금속)과 시편(플라스틱)의 직접적인 표면 거칠기 비교는 어렵다는 것을 알 수 있었다. 접촉식 조도측정기로는 같은 성질의 금속이나 플라스틱의 거칠기 비교는 가능하나 이번 연구와 같은 금속과 플라스틱의 거칠기 비교에는 한계가 있었다. 금속과 플라스틱의 정확한 표면 거칠기 비교하기 위해서는 비접촉식 조도측정기를 사용해야 한다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

기계 가공된 표면은 결코 기하학적인 이상적 표면으로 가공되지 않는데 그 이유는 무엇입니까?

기계 가공된 표면은 절삭공구의 날이나 연삭 숫돌의 입자 등에 의하여 표면에 오목하고 볼록한 기복이 생긴다. 어떠한 가공법에 의해서도 기하학적인 이상적인 표면으로 가공되지 않는다.

기계 가공된 표면의 거칠기의 정도는 무엇에 의해서 좌우됩니까?

따라서 이상적인 표면에서부터의 거칠기를 표면 거칠기라 한다. 기계 가공된 표면의 거칠기의 정도는 가공방법, 가공조건, 가공하는 절삭날 등에 따라 좌우되며 부품의 정밀도 등을 고려하여 도면에 표면 거칠기를 표시한다.

가공면에 실제로 나타나는 조도에 영향을 미치는 인자는 어떠합니까?

① 공작기계의 진동 ② saddle 등과 같은 것에 의한 공구운동의 부정확 ③ 이송기구의 불규칙성 ④ 가공재료의 결함 ⑤ 취성재료의 절삭에서 chip의 불연속 ⑥ 연성재료를 저속에서 절삭할 때 가공면의 뜯김 ⑦ chip의 유동에 의한 가공면의 손상

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
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