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다수 캐비티 사출성형에서 충전 불균형 현상에 관한 시뮬레이션
CAE Simulation Study an Filling Imbalance in Multi-Cavity Injection Molding 원문보기

한국산학기술학회 2009년도 추계학술발표논문집, 2009 Dec. 04, 2009년, pp.678 - 681  

전강일 (순천향대학교 나노화학공학과) ,  김동학 (순천향대학교 나노화학공학과)

초록
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사출성형은 열가소성수지의 가공법으로써 정밀도나 고품질의 제품을 효과적으로 생산하는데 널리 이용되며 플라스틱은 현재 광범위하게 사용되고 있는 공업재료 중의 하나이다. 과거에는 플라스틱을 일회용품 및 외장재로 사용하였다. 그러나 산업기술이 발전하며 플라스틱은 금속을 대체 할 수 있는 재료로서 사용할 수 있다는 인식의 변화로 점차 기계요소용 재료로 사용되고 있으며 기계요소용 재료로 사용됨에 따라 플라스틱 제품이 정밀한 부품으로 사용되기 위해서는 금형의 가공뿐만 아니라 사출성형 시 용융수지가 금형의 각 캐비티에 균형적으로 충전되는것이 요구된다. 이러한 요구조건을 만족하기 위해서는 각 캐비티의 가공치수는 매우 높은 정밀도를 유지해야 하며, 각 캐비티에서의 충전과 냉각도 동일한 상태를 유지해야 한다. 충전 불균형은 성형품의 품질에 큰 저해 요인으로서 플라스틱 제품의 치수성, 밀도, 외관품질, 강도 등에 불균일한 결과를 가져오는 요인으로 지적되고 있다. 실제로 충전 불균형은 충전 단계에서 런너 내에서 발생하는 불균일한 전단분포에 기인하여 발생되므로 점도변화에 영향을 주는 수지의 물성, 런너의 배열과 같은 외부 요인과 사출압력, 사출속도, 수지온도, 금형온도와 같은 성형공정 조건에 의한 요인에 의한 충전 불균형의 양상이 달라지게 된다. 본 연구는 다수 캐비티 금형에서 충전 불균형 현상에 대한 원인을 검토하고 실제로 사출성형을 실시하기 전 사출성형해석 소프트웨어를 이용하여 시뮬레이션을 하여 다수 캐비티에 대한 충전 패턴을 미리 예측하여 보았다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 4캐비티를 갖는 3단 금형을 대상으로 수지재료 PC에 대한 충전 불균형도를 실험하였다. 사출성형 CAE 해석 결과 런너에서의 흐름상의 균형충전을 위해서는 런너 구조를 변경하여 고온층의 위치를 회전을 줘야 하며, 런너 상부에서 런너 유동을 수직 런너를 지나게 함으로써 Beaumont가 제안하는 Meltflipper을 생성시켜 유동 균형을 취하게 하여 각 캐비티에 균형 충전이 가능하게 하였고 충전 불균형을 개선하기 위한 대안으로 3단 Balance Runner을 디자인 하여 균형충전을 확인 할 수 있었다.
  • 본 연구에서는 다수 캐비티 금형에서 충전 불균형 현상에 대한 원인을 검토하고 실제로 사출성형을 실시하기 전 사출성형해석 소프트웨어(Moldflow)를 이용한 시뮬레이션을 통한 다수 캐비티에 대한 충전 패턴을 미리 예측하여 보았다.
  • 본 연구에서는 충전 불균형 Simulation을 알아보기 위해 3D CAD Program을 이용하여 Model을 Design 한다. 그림.
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