[논문]사출성형조건에 따른 캐비티의 압력분포

김준민; 전재후; 류민영; 황한섭; 이종원; 이상훈

사출성형조건에 따른 캐비티의 압력분포
Pressure distributions in the cavity in injection molding for various operational conditions 원문보기

김준민 (서울 산업대학교 대학원) , 전재후 (서울 산업대학교 대학원) , 류민영 (서울 산업대학교 금형설계학과) , 황한섭 (삼성전자 디지털미디어총괄 메카그룹) , 이종원 (삼성전자 디지털미디어총괄 메카그룹) , 이상훈 (삼성전자 디지털미디어총괄 메카그룹)

Pressure distribution in the cavity during injection molding affects part quality. In this study pressure distributions in the runner, near gate in the cavity, and end of ail in the cavity have been measured using direct pressure sensors for various molding conditions. Molding conditions were injection speed, injection pressure, packing time from filing stage, and packing pressure. Through experiments it was realized that the packing time from filling stage and packing pressure are the dominant factors on the part quality such as part shrinkage. Experimental results have been compared with computer simulations.

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문제 정의

제품의 품질 위해서 적절한 사출압력과 보압의 선정이 필요하다. 본 논문에서는 Cavity 내의 압력 측정을 통해 Cavity 내에서 일어나는 현상을 분석하고 압력이 품질에 어떠한 영향을 미치는지 파악하고자 하였다. 또한 실험으로 얻은 측정 Data 와 CAE 해석을 통한 결과를 비교 검토 하였다.

제안 방법

실험에서 계량거리는 54mm, 사출온도는 240℃, 금형 온도는 44℃로 모든 실험에서 동일하다. 1~3은 Ram speed 의 'Fl'구간 (Gate 부분에서의 속도) 을 최대 사출 속도 (114mm/sec)의 50%, 60%, 70% 로 변화하며 실험하였다. 4~7은 보압을 하지 않고 Ram speed Profile 을 3 단계로 하였다.
4 의 (a)는 실제 Short shot 실험 (사출속도 60%)이고 (b)는 실험 1 (사출속도 50/70/60/30%)을 Moldflow 로 성형해석한 충진 패턴을 나타낸 것이다. Short shot 실험은 Stroke 를 변화하며 실험하였다. 실제 실험과 Simulation 의 충진 패턴이 유사한 경향을 보였다.
사출 성형 조건에 따라서 캐비티에서 일어나는 압력을 관찰하고 그 압력이 제품 품질에 어떠한 영향을 주는지 파악하기 위하여 런너의 시작부분, 게이트 근처, 충진 말단인 모서리 부분에 압력 센서를 설치하여 압력을 관찰 하였다.그리고 실 험조건과 동일한 조건으로 Moldflow 를 이용한 성 형 해석을 통하여 실험과 비교 검토 하였다.
본 논문에서는 Cavity 내의 압력 측정을 통해 Cavity 내에서 일어나는 현상을 분석하고 압력이 품질에 어떠한 영향을 미치는지 파악하고자 하였다. 또한 실험으로 얻은 측정 Data 와 CAE 해석을 통한 결과를 비교 검토 하였다.
9는 보압 전환 시간에 따른 1, 14, 15, 16 의 캐비티 내의 압력이다. 보압 전환 시간은 Stroke 를 조절하여 수행하였다. 따라서 충진 과정의 최 종단계의 Stroke 가 큰 것은 보압 전환 시간이 빠 르고 Stroke 가 작은 것은 보압 전환 시간이 늦은 것을 의미한다.
사출 성형 조건에 따라서 캐비티에서 일어나는 압력을 관찰하고 그 압력이 제품 품질에 어떠한 영향을 주는지 파악하기 위하여 런너의 시작부분, 게이트 근처, 충진 말단인 모서리 부분에 압력 센서를 설치하여 압력을 관찰 하였다.그리고 실 험조건과 동일한 조건으로 Moldflow 를 이용한 성 형 해석을 통하여 실험과 비교 검토 하였다.

대상 데이터

우진의 SELEX NE-480 사출기를 사용하였다 사출압력 실린더의 최대압력은 140bar이 고 스크류직경은 70mm 이며 형체력은 480ton 이다.
Table2는 런너와 게 이 트부 속도 변화에 따른 제품의 무게와 치수를 나타낸 것이다. 제품의 규격은 가로: 407.6mm, 세 로: 335mm이다. 속도가 50%일 때 가장 규격 치수에 근접하나 제품무게와 수축을 고려하면 게이트 속도가 70%일 때 제품의 품질이 더 양호하다고 볼 수 있다.
제품의 외곽치수는 407.6mm x 335mm, 두께는 2.0mm 이다.

데이터처리

실험에서 수행한 Short shot 실험과 압력측정 실험을 Simulation과 비교 검토하기 위하여 Moldflow를 이용하여 해석 하였다.

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