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제안 방법
- 일반적으로 금형의 카트리지 히터는 균일한 간격과 같은 용량으로 설계하는 것이 일반적이다. 먼저최적화수행 이전에 균일하게 히터 용량을 적용한 초기 해석을 수행하여 온도 분포를 고찰하였다.
- 본 연구에서는 와이어씰 제조용 LSR 사출 금형의 온도 균일화를 위하여 각 위치마다 카트리지 히터의 용량을 다르게 설계한 후 이를 실험계획법으로 분석하여 최적의 카트리지 히터 용량을 빠르고 효율적으로 찾은 방법을 열전달 해석으로 분석하여 제시하였다.
- 이러한 12개의 히터로 온도 편차를 최소로 하기위한 최적의 히터 용량을 구하기 위해 실험 계획법을 수행하였다. 우선 초기해석결과와 Table 3에 정리한 카트리지 설계 가이드를 참조로 하여 1개의 히터 용량은 30~60W의 4수준으로 설정하였다.
- 9℃로 크게 발생하였다. 이러한 좌측 하단부와 우측 외곽부의 온도 편차를 최소화하기 위한 방법으로 히터 위치에 따라 히터의 용량을 변화시켜 최적의 히터를 설계하고자 하는 방법으로 열전달해석을 진행하였다.
- 자동차용 방수 커넥터 제조용 LSR 사출성형공정에서 캐비티간 균일한 경화온도를 얻기 위하여 금형 카트리지 히터의 최적 설계를 수행하였다.
대상 데이터
- Fig.2는 해석에 사용된 와이어씰 제조용 128 캐비티 LSR 사출 금형을 나타내었다. 해석 시간 절감을 위하여 1/4 대칭 모델을 사용하였다.
- 본 연구에 사용되는 LSR은 215℃가 최적의 경화온도이며 카트리지 히터봉 하나당 94W의 용량을 입력하여 초기 해석을 수행하였다. 요소는 형상에 따라 사면체요소와 육면체요소를 적절히 사용하였으며 총 요소수는 168,944개 절점수는 269,860개이며 정상상태 열전달해석을 상용 유한요소해석 프로그램인 ANSYS로 수행하였다.
- LSR 사출 금형은 제품을 경화시키기 위한 히터시스템과 사출 게이트까지 재료의 경화를 방지하기 위한 콜드런너(Cold Runner)시스템이 금형 내부에 있기 때문에 코어가 많고 복잡한 구조를 가지게 된다. 카트리지 히터는 지름10mm 2개와 8mm 4개가 히팅 플레이트에 삽입되며 그 길이는 198mm이다.
데이터처리
- 분석하고자하는 온도분포 결과는 Fig.2의 core plate의 32개의 캐비티 형상에 대하여 최고온도와 최소온도 분포를 비교하였다. Fig.
- 본 연구에 사용되는 LSR은 215℃가 최적의 경화온도이며 카트리지 히터봉 하나당 94W의 용량을 입력하여 초기 해석을 수행하였다. 요소는 형상에 따라 사면체요소와 육면체요소를 적절히 사용하였으며 총 요소수는 168,944개 절점수는 269,860개이며 정상상태 열전달해석을 상용 유한요소해석 프로그램인 ANSYS로 수행하였다. Table 2에 해석에 입력한 금형강 및 단열판의 물성을 정리하였다.
이론/모형
- 우선 초기해석결과와 Table 3에 정리한 카트리지 설계 가이드를 참조로 하여 1개의 히터 용량은 30~60W의 4수준으로 설정하였다. 최적화 방법은 ANSYS DesignXplorer의 Shifted- Hammersley Sampling 방법을 사용하여 300개의 샘플에 대한 정상상태 열전달 해석을 순차적으로 수행하여 최적의 3후보를 도출하도록 하였다. 이때 구속 조건은 식 (1)과 같다.
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