금형 툴링은 모든 플라스틱 사출 성형 프로젝트의 중요한 측면으로, 설계된 부품이나 제품의 최종 모양과 품질을 결정합니다. 그러나 사출 금형은 용융된 플라스틱 흐름을 받아 이를 응고시키는 단일 품목이 아닙니다. 대신, 사출 금형의 다양한 구성요소가 공정 전반에 걸쳐 컴팩트한 설계 구조에서 고유한 기능을 수행합니다.
이 기사에서는 다양한 시스템과 구성요소에 대해 설명하고, 이것이 금형 툴링의 전체 구조와 기능에 어떤 영향을 미치는지 설명합니다. 또한 독자가 더 나은 결정을 내릴 수 있도록 금형 제조 시 발생할 수 있는 결함과 재료에 대해 간략하게 설명합니다.
살펴보겠습니다!
금형과 종류에 앞서 사출성형이란 무엇인가? 금형 내부에 액체 재료를 주입하고 응고시켜 열가소성 부품을 성형하는 공정입니다. 금형의 공동은 의도한 부품 형상의 음각 형상을 모방합니다.
다음으로, 사출 금형에는 포함된 구성 요소 및 시스템에 대한 고유한 생산 기능과 조립 구조를 갖춘 여러 가지 변형이 있습니다. 다음은 널리 사용되는 사출 성형 유형입니다.
먼저 단일 및 다중 캐비티 금형을 이해해 보겠습니다. 단일 캐비티는 생산 주기에서 단일 품목을 생산하는 반면, 다중 캐비티는 여러 개의 동일한 품목을 생산합니다. 또한 패밀리 금형에는 서로 다른 형상을 가진 여러 개의 캐비티가 포함됩니다. 이는 동일한 재료를 사용하여 의료 진단 장치의 몰딩 하우징, 버튼 및 내부 브래킷과 같은 단일 몰드 설정으로 여러 디자인을 제작하는 것을 의미합니다.
금형 설계 및 작동의 복잡성으로 인해 불균일한 응고 및 치수 불일치와 같은 특정 결함이 발생할 위험이 있습니다.
이는 움직이는 반쪽과 고정된 금형 반쪽만 포함하고 둘 다 분할선에서 만나는 단순한 형태의 금형입니다. 두 개의 플레이트 몰드의 주요 특징은 단일 분할선이 사출 성형 캐비티와 코어를 쉽게 열어 경화된 부품을 배출할 수 있다는 것입니다.
금형에 캐비티가 여러 개 있는 경우 러너와 게이트는 이 분할선 근처에 유지됩니다. 제조업체는 저렴한 비용으로 복잡한 기능이 없는 작은 부품에 이러한 금형을 사용합니다. 그러나 압력이 높으면 플래시가 발생할 수 있으며 단순한 구조로 인해 성형 설계의 유연성이 제한됩니다.
3개의 플레이트 몰드는 2개 이상의 분할선을 포함합니다. 단순히 캐비티와 코어를 여는 것만으로는 최종 부품을 얻을 수 없습니다. 대신, 추가 러너 플레이트가 러너와 게이트를 분리하므로 러너에서 성형된 물체를 별도로 제거할 수 있습니다.
추가 섹션이나 플레이트에는 캐비티와 코어의 분할선 근처에 있는 러너와 게이트의 위치가 필요하지 않으므로 게이트를 러너와 별도로 배치할 수 있습니다. 이러한 유형의 금형은 복잡한 모양과 다중 지점 게이트 요구 사항에 적합합니다. 그러나 사출 성형 툴링 비용과 생산 비용은 모두 상대적으로 비쌉니다.
여러 개의 금형이 단일 면과 정밀하게 정렬되어 결합되어 스택 금형을 형성합니다. 따라서 공동은 표준 사출 금형보다 두 배 이상 높습니다. 한 금형이 부품을 배출하는 동안 다른 금형은 사출되며 이 주기는 동시에 진행됩니다. 이것이 단일 사이클이 부품 수를 두 배로 늘리는 방법입니다. 또한, 공동의 모양이나 크기가 모든 면에서 동일할 필요는 없습니다. 이는 조립을 위해 다양한 사출 성형 부품이 필요할 때 매우 유용합니다.
스택 금형은 생산 효율성을 높이고 대량 성형을 더욱 원활하게 만듭니다. 첨단 기계는 사출 공정을 자동화하고 엄격한 정밀도를 유지할 수 있습니다.
나사 풀기 금형은 주로 병 꼭지와 같은 나사 표면을 만드는 데 널리 사용됩니다. 여기에는 나사 풀기 주기를 통해 응고된 부품을 밀어내는 나사형 코어가 포함됩니다. 한편, 랙 앤 피니언 메커니즘은 내부 코어의 나사 풀림을 지원합니다.
표면의 유사한 특징을 지닌 정밀한 스레드 부품을 대량으로 필요로 하는 경우 나사를 푸는 것이 최선의 선택입니다.
특별히 설계된 이 금형에는 사출 성형 부품 내부에 금속 인서트가 통합되어 있습니다. 주입된 재료는 이러한 인서트 주위로 흐르고 응고 시 캡슐화됩니다. 인서트 몰딩은 플라스틱 부품에 스레딩 부품과 전자 금속 커넥터를 삽입하는 데 주로 널리 사용됩니다.
수동 또는 자동 메커니즘은 금형 내부에 인서트를 배치하고 고정합니다. 수동 홀딩에서는 손으로 금형 내부에 넣습니다. 핀, 슬롯 또는 자석 홀더는 정렬과 올바른 위치 지정을 제공합니다. 반면, 로봇 시스템이나 피더는 각 성형 주기 전에 자동으로 삽입을 실행합니다.
이 툴링은 다양한 색상과 다양한 재료의 부품을 생산하는 데 사용됩니다. 금형에는 용융된 재료를 캐비티에 동시에 주입할 수 있는 여러 개의 인젝터가 포함됩니다. 첫 번째 샷이 구체화되면 그 위에 연속 샷이 만들어집니다. 멀티샷 사출을 용이하게 하기 위해 금형은 회전, 이동 또는 코어백 메커니즘에 부착됩니다.
멀티샷 금형은 열경화성 및 열가소성 재료를 단일 부품으로 결합하고 여러 열가소성 재료를 포함하는 부품을 단일 항목으로 결합하는 데 적합합니다. 예를 들어, 열경화성 도구 핸들, 톱니 갈대, 씰, 개스킷, O-링 등에 그립을 추가하는 데 사용할 수 있습니다.
모든 사출 금형의 두 가지 기본 섹션은 캐비티 측면 A(고정)와 캐비티 측면 B(이동)입니다. 고정 섹션은 부품의 외부 프로파일을 정의하고 재료를 채우기 위한 캐비티를 형성하는 반면 B 측면은 분할선으로 이동합니다.
캐비티 측면 A는 성형기의 고정판에 부착되어 성형 공정 중에 움직이지 않습니다. 이는 러너 시스템을 수용하고 가이드 핀과 부싱을 사용하여 움직이는 측면 B와 정확한 정렬을 유지합니다. 결과적으로, 이 면에는 응고 중에 냉각수를 흐르게 하는 냉각 채널도 통합되어 있습니다.
캐비티의 B면은 금형을 열고 닫는 데 중요한 역할을 합니다. 종종 이젝터 시스템과 인서트 고정 메커니즘이 포함되어 있습니다. 또한, 성형기의 무빙 플래튼이 이 면을 연결하여 금형 개폐를 용이하게 합니다. 이 캐비티의 움직임과 정렬은 정확한 치수와 최종 부품의 원활한 출시를 위해 필수적입니다.
핵심 구성요소 다음에는 기능에 따른 사출 금형의 구성요소가 있습니다. 그 중 일부는 원료를 이송하고 개폐를 안내하며 냉각 기능을 제공합니다. 이는 특정 부품 세트가 원하는 결과를 얻기 위해 특정 기능을 수행한다는 것을 의미합니다.
이렇게 이해해 보겠습니다. 배럴은 노즐을 통해 용융된 액체를 주입하며, 배럴 노즐에서 재료가 캐비티로 들어가는 주입 게이트로 흐름을 전달하기 위해 일부 채널이 필요합니다. 여기에서 러너 시스템은 게이트로의 재료 변형을 촉진합니다. 또한 러너 시스템은 다중 캐비티 금형의 경우 분배용 채널 네트워크를 가질 수 있습니다.
사출 금형의 일반적인 러너 시스템 부품은 다음과 같습니다.
사출 금형의 러너 구성 요소에 대해 논의하면서 압력과 온도에 대해 생각할 수도 있습니다. 노즐 자체가 높은 분사압력을 유지합니다. 따라서 재료는 원하는 점성 수준 내에서 균일하게 흐릅니다.
또한 러너에는 콜드 러너와 핫 러너의 두 가지 유형이 있습니다. 핫 러너에는 추가 가열 장치를 갖춘 고온 러너가 포함되어 있으며 조기 응고를 방지하기 위해 유동 온도를 유지합니다. 반면에 콜드 러너는 추가 가열 없이 흡기 유량만 공급합니다.
냉각 단계는 사출 성형 공정 시간의 50~80%를 차지하므로 결함 없는 플라스틱 부품을 생산하는 것이 얼마나 중요한지 상상할 수 있습니다. 기본적으로 냉각 시스템은 주로 용융된 공급물을 형성하는 주 캐비티를 둘러싸고 있는 사출 성형 부품 근처의 수로 네트워크입니다. 냉각수로는 물이 가장 익숙하지만, 고온 성형에는 에틸렌 글리콜이나 기타 오일이 순환됩니다.
냉각 시스템은 온도와 유량을 조절하고 조정할 수 있으므로 작업에 대한 더 많은 제어를 제공합니다. 결과적으로 적절한 냉각으로 포장이 방지되고 생산 효율성이 높아지며 금형 마모가 느려집니다.
복잡하고 큰 금형(예:크기가 50mm 이상인 코어)의 경우 물 순환은 직선 대신 등각적입니다. 다음은 냉각 시스템 아래에 있는 사출 금형의 부품입니다.
이는 최종 형상, 치수, 정렬 및 정밀도를 담당하는 사출 금형의 핵심 구성 요소입니다. 이름에서 알 수 있듯이 부품을 성형(성형)하여 캐비티의 표면과 내부 특징에 대한 세부 정보를 제공합니다. 성형 구성요소에는 코어, 캐비티, 성형 로드, 리프터 등이 포함됩니다.
이러한 구성 요소를 빠르게 식별할 수 있습니다. 게이트에서 캐비티로 들어간 후 공급 재료와 접촉하는 모든 구성 요소입니다.
성형 부품 시스템의 공통점은 다음과 같습니다.
용융 흐름은 캐비티 내부로 공기를 가져올 수 있으며 응고 과정에서는 성형 가스가 생성됩니다. 이러한 갇힘으로 인해 공극, 기포, 약한 부분, 탄 자국 및 불완전한 충전이 발생할 수 있습니다. 따라서 갇힌 공기를 제거하고 이러한 문제를 해결하려면 사출 금형 및 다이의 환기 시스템이 필수적입니다. 또한 통풍구는 과도한 주입 압력을 제한하는 데 도움이 됩니다.
작고 표준적인 성형 공정에서 벤트는 중앙 캐비티 몸체의 벤트 핀과 함께 도금 라인에 배치됩니다. 그러나 사출 금형의 시스템 부품은 금형의 복잡성으로 인해 더욱 복잡해집니다.
다른 일반적인 환기 시스템은 다음과 같습니다.
가이드 시스템 부품은 열고 닫는 동안 두 개의 금형 반쪽과 기타 구성 요소의 정렬을 보장합니다. 따라서 이들의 역할은 각 주기에서 정확성과 일관성을 보장하는 데 매우 중요합니다. 결과적으로 반복적인 사이클의 클램핑 힘으로 인해 위치가 벗어날 수 있습니다. 따라서 가이드 핀, 부시, 플레이트와 같은 가이드 시스템 구성요소는 이를 방지하기 위해 작동합니다.
가이딩 핀 및 부시: 이 두 구성요소는 함께 작용하여 금형 반쪽의 움직임을 안내합니다. 가이딩 핀은 한쪽 절반에 부착된 원통형 확장으로, 다른 쪽 절반의 대응 부시(슬리브)와 연동되어 정렬을 유지합니다.
냉각 기간이 끝나면 금형이 열리고 이젝터 시스템을 통해 부품과 러너를 안전하고 원활하게 제거할 수 있습니다. 일반적으로 이젝터 핀이 이러한 목적으로 사용됩니다. 이 얇은 원통형 핀은 움직이는 면에 부착된 이젝터 플레이트에 고정됩니다. 핀의 접촉점은 평판면으로 되어 있어 힘이 고르게 분포되어 부품이 손상되지 않습니다.
기타 구성요소는 다음과 같습니다.
사출 성형 구성 요소의 구조 분류에는 금형 베이스, 코어, 다양한 보조 부품 및 시스템이 포함됩니다.
이는 사출 금형의 다른 모든 구성 요소가 제작되거나 설정되는 기초입니다. 몰드 베이스는 일반적으로 경화강과 같은 견고하고 견고한 재료로 만들어집니다. 그러나 사출 성형 용어인 "베이스"는 단일 부품을 의미하지 않습니다. 대신, 다양한 유형의 플레이트가 드릴 구멍과 같은 다양한 조립 기능을 갖춘 단일 플레이트로 결합됩니다.
희귀한 클램프 플레이트와 상단 클램프 플레이트 사이에 서로 다른 플레이트가 끼워져 있습니다. 희귀한 클램프 플레이트는 금형을 사출 성형기와 연결합니다(특정 금형 특성에 따라 금형 플레이트, 이젝터 플레이트, 이젝터 유지 플레이트 등).
금형 코어는 공동과 결합하면서 중공 및 내부 형상을 위한 공동을 형성합니다. 구조를 제공하고 클램핑 압력의 일부를 견뎌냅니다. 코어의 모양에는 일반적으로 적절한 구배 각도가 있는 둥근 모서리와 모서리가 포함됩니다. 코어와 캐비티를 올바른 정렬로 맞물리면 용융된 플라스틱 공급물을 흡입하기 위한 빈 공간이나 캐비티가 형성됩니다.
성형 후 코어가 뒤로 당겨지고 배출 시스템이 고정 캐비티 섹션에서 부품을 제거합니다. 일반적인 코어 당김 메커니즘은 기계식, 유압식, 공압식 당김입니다.
보조 부품은 금형 구조 아래에 설치되지 않은 지지 품목을 의미합니다. 밀폐된 사출 금형 부품의 기능을 용이하게 하기 위해 임시로 조립됩니다. 보조 부품은 모양과 형상에 영향을 미치지 않지만 엄격한 공차, 구조적 무결성 및 사출 성형 플라스틱 부품의 전반적인 품질을 유지하는 데 중요합니다.
보조 부품과 마찬가지로 보조 시스템도 사출 성형 공정을 지원하는 시스템입니다. 일반적인 예로는 이 기사의 앞부분에서 논의한 러너, 배출 및 냉각 시스템이 있습니다.
사출 금형의 두 가지 주요 보조 설정은 리프팅 아이 볼트 구멍과 KO 구멍입니다. 이러한 설정은 금형을 옮기거나 재배치하는 메커니즘을 제공하고 배출 절차를 지원합니다.
첫째, 데드 코너(Dead Corner)는 가공(충진, 냉각 등)을 위해 접근하기 어려운 영역이나 코너를 말합니다. 예를 들어 언더컷, 날카로운 모서리, 깊은 채널 등이 있습니다. 여기서 앵글 이젝터, 유압 실린더 및 슬라이드와 같은 구조가 이러한 복잡성에 대응합니다.
금형 부품의 복잡한 구조와 조립으로 인해 최종 부품에 일부 결함이 발생할 위험도 있습니다. 이러한 결함은 주로 사출 금형의 다양한 구성 요소의 잘못된 정렬, 설정 및 작동과 관련이 있습니다. 그러나 디자인 및 처리 과정에서 발생할 수 있는 결함을 고려하면 반대 조정을 할 수 있습니다.
아래 표에는 일반적인 결함, 가능한 원인 및 대응 방법이 나와 있습니다.
원인:
해결책:
원인:
해결책:
원인:
해결책:
원인:
해결책:
원인:
해결책:
탄소강, 스테인리스강, 알루미늄, 티타늄, 베릴륨동, 기타 다양한 금속 및 합금은 사출 금형 제작에 사용되는 재료의 주요 옵션입니다. 그러나 녹는점이 높은 원료에는 세라믹 몰드도 널리 사용됩니다.
특정 프로젝트 또는 플라스틱 부품의 금형 재료는 원하는 생산량, 사출 재료 유형, 복잡성, 기계 가공성 및 공차에 따라 달라집니다. 예를 들어, 스테인리스강은 최대 백만 사이클까지 견딜 수 있고, 알루미늄은 수천 사이클까지 견딜 수 있습니다. 즉, 금형 재료의 최소 요구 사항은 사출된 플라스틱보다 융점이 높아야 한다는 것입니다.
다음은 일반적인 사출 성형 재료에 대한 간략한 설명입니다.
철강은 내구성이 뛰어나 금형 제조 공정에 늘 사용되는 소재입니다. 최대 5,000회 사이클을 견딜 수 있으며 ABS, 나일론, PP, PC, 아크릴 및 기타 다양한 플라스틱을 수용할 수 있습니다. 강철 A-2, D-2 및 M-2는 사출 금형의 코어, 캐비티 및 기타 구성 요소를 만들 수 있습니다.
크롬과 탄소를 추가로 첨가하면 부식, 마모, 마모 저항성이 향상됩니다. 따라서 스테인레스강 등급 420, 316-L, 174-PH 등은 더욱 복잡하고 내구성이 뛰어난 금형을 만듭니다. 하지만 열해리율이 낮아 사이클타임이 길어질 수 있습니다.
공구강은 탄소 및 기타 합금 원소를 함유한 주철 합금입니다. 공구강 합금 및 등급의 변형을 통해 맞춤형 특성을 갖춘 기계 금형이 가능합니다. 예를 들어 H-10, H-13, T-15, A6 및 M2 공구강이 있습니다.
알루미늄은 여러 배치를 견딜 수 없지만 신속한 금형 재료로 유명합니다. 이는 재료비가 저렴하고 가공성이 우수하여 알루미늄 사출 금형을 저렴한 비용과 짧은 리드타임으로 준비할 수 있음을 의미합니다. 결과적으로 6061과 7075의 높은 열 전도성은 사이클 시간을 크게 줄여줍니다.
이 구리 합금은 탁월한 열전도율과 내식성을 지닌 것으로 알려져 있어 고정밀 플라스틱 부품에 유용한 금형 재료입니다. 제조업체는 핫 러너, 금형 인서트, 코어 및 기타 부품에 이 금속을 사용합니다.
코어와 캐비티 외에도 여러 다른 시스템과 구성요소가 함께 작용하여 가열된 배럴의 노즐 팁을 통과하는 용융된 재료를 형성합니다. 러너 구성요소는 흐름을 게이트와 금형 캐비티로 전달하고, 냉각 시스템은 응고를 제어하고, 가이드 구성요소는 모드 반쪽을 표시하고, 배출 핀은 캐비티에서 부품을 제거하고, 기타 여러 인빌트 및 보조 구성요소는 특수 기능을 실행합니다.
의도한 모든 사양을 충족할 수 있는 금형을 만들기 위해서는 적절한 재료 선택, 정밀한 제조, 캐비티 마감 및 정확한 정렬이 필수적입니다. 그 외에도 엔지니어와 운영자의 전문 지식도 최종 품질에 영향을 미칩니다.
당사의 포괄적인 사출 성형 서비스에는 CNC, EDM 및 기타 방법을 사용한 금형 가공부터 사출 성형 제품을 위한 다양한 표면 낚시 옵션에 이르기까지 모든 것이 포함됩니다. 당사의 전문 엔지니어는 또한 사출 금형 설계의 다양한 부품과 시스템을 최적화하는 데 도움을 드립니다. 그러니 오늘 온라인 플랫폼에 그림 파일을 업로드하세요!
사출 성형 공정의 4가지 기본 단계는 무엇입니까?
네 가지 기본적인 사출 성형 단계는 기계에서 금형을 확보하고, 가열된 배럴에 팔레트를 사출하고, 금형 캐비티에 추가로 사출하고, 냉각을 제어하고 배출하는 것입니다. 이러한 모든 단계는 플라스틱 성형의 전반적인 성공에 중요한 역할을 합니다.
사출 성형은 일반적으로 몇 주기를 견딜 수 있나요?
사출 금형의 생산 주기 기능은 금형 재료, 원료 플라스틱 유형 및 가공 조건과 같은 요인에 따라 달라집니다. 예를 들어, 고속 알루미늄 금형은 수천 주기 동안 지속될 수 있는 반면, 열처리된 강철 합금 금형은 최대 백만 주기를 견딜 수 있습니다.
사출 금형의 표준 온도는 얼마입니까?
사출 성형 중 플라스틱 팔레트의 녹는점 범위는 204°C~249°C(400~480°F)인 반면, 금형 온도 범위는 80°C~90°C(176~194°F)입니다.
성형 과정에서 플라스틱을 어느 방향에서 사출해야 하나요?
플라스틱은 재료가 금형 전체에 고르게 흐르도록 하는 방향에서 주입되어야 하며, 종종 가장 두꺼운 부분을 먼저 통과해야 합니다. 이렇게 하면 적절한 충진이 보장되고 공기 트랩이 최소화되며 결함 위험이 줄어듭니다.
사출 금형의 최대 두께는 얼마입니까?
사출 성형 부품의 최대 두께는 일반적으로 4mm~6mm(0.16~0.24인치)입니다. 단, 소재 종류와 부품 디자인에 따라 최대 10mm까지 올라갈 수 있습니다.
수지
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