강화 나일론(특히 PA6-GF 및 PA66-GF와 같은 유리 섬유 강화 등급) 주류이고 고성능 소재 선택입니다. 전자 자전거 휠 허브 , 특히 모터 통합 허브 강도, 강성, 인성, 내열성, 내마모성, 가공성이 뛰어난 균형을 이루며, 가벼운 설계도 가능합니다.

이 소재는 중저가형 또는 도시형 통근용 전기 자전거에 널리 사용되며, 특히 강화 나일론 허브가 널리 채택되고 있습니다. 무게 감소 및 비용 효율성 측면에서 이 소재의 장점은 극한의 성능을 요구하지 않는 모델에서 특히 두드러집니다. 또한, 내식성 또한 주목할 만한 장점입니다.

제조업체는 일반적으로 신중한 설계(금속 인서트의 광범위한 사용 및 구조적 최적화 등)를 통해 소재의 본질적인 한계를 해결하고 특정 응용 분야 요구 사항을 충족하는 고성능 등급을 선택합니다.

주요 응용 프로그램 이점
1. 상당한 체중 감소 - 주요 이점
확장된 범위: 허브가 가벼우면 모터 구동에 필요한 에너지가 줄어들어 배터리 수명이 직접적으로 늘어납니다.

향상된 핸들링: 회전 관성이 줄어들어 가속과 감속이 빨라지고, 더욱 민첩하고 반응성이 좋은 주행이 가능합니다.

향상된 편안함: 비지지 질량이 낮으면 바퀴가 도로 표면의 변화를 더 잘 따라갈 수 있어 프레임에 전달되는 진동이 줄어들고 전반적인 편안함이 향상됩니다.

- 이것이 가장 중요한 장점입니다. 나일론은 알루미늄 합금에 비해 밀도가 훨씬 낮습니다(약 1.15~1.4g/cm³, 알루미늄 합금 2.7g/cm³). 30~50%의 유리 섬유로 강화하더라도 재료 밀도는 일반적으로 2.0g/cm³ 미만으로 유지됩니다.

- 전자 자전거의 경우 비부하 질량을 줄이는 것이 중요합니다.

2. 비용 효율성(특히 대량 생산 시)
재료비: 강화 나일론 과립은 일반적으로 고급 알루미늄 합금보다 비용이 저렴합니다.

처리 비용: 사출 성형은 생산 효율성이 높고 복잡한 부품을 한 단계로 성형할 수 있어 여러 가지 기계 가공 공정(예: 주조, CNC, 선삭, 드릴링)이 필요 없으므로 단위 비용이 크게 절감됩니다.

후처리 비용: 성형 나일론 부품은 일반적으로 추가적인 표면 처리(예: 사포 분사, 양극 산화 처리)가 필요하지 않습니다. 이는 알루미늄 허브에 종종 필요한 처리입니다.

3. 디자인 유연성
사출 성형은 매우 복잡한 기하학적 구조, 내부 리빙, 다음과 같은 통합 기능적 특징을 가능하게 합니다.
센서용 마운트
케이블 라우팅 채널
특수 방열 구조
이러한 특징은 전통적인 금속 가공으로는 구현하기 어렵거나 비용이 많이 듭니다. 또한 공기역학적 최적화도 더 쉬워집니다.

4. 내식성
나일론은 화학적 부식(염분, 물, 세척제)에 대한 뛰어난 내성을 제공하며 녹슬지 않습니다. 이는 비가 오거나 습하거나 염분이 많은 겨울철 도로 환경에서 사용되는 자전거에 큰 장점으로, 유지 보수 필요성을 줄여줍니다.

5. 충격 흡수 및 소음 감소
나일론은 도로 충격을 흡수하고 진동과 모터 소음 전달을 줄이는 데 도움이 되는 고유한 댐핑 특성을 가지고 있어 주행 편안함과 조용함을 향상시킵니다.

6. 강력한 기계적 특성
유리 섬유 강화재는 나일론의 강도, 강성, 경도 및 치수 안정성을 크게 향상시켜 휠 허브에 필요한 구조적 하중과 모터 토크를 견딜 수 있도록 합니다. 또한, 나일론의 내충격성은 금속보다 우수한 경우가 많습니다.

데이터시트

폴리프로필렌 호모폴리머 40% 장섬유 강화

전자 자전거 휠 허브용 사출 성형 공정
전기 자전거 허브, 특히 복잡한 모터가 통합된 디자인은 주로 사출 성형을 사용하여 생산됩니다.

주요 프로세스 단계는 다음과 같습니다.

1. 재료 전처리(건조)
중요 단계! 나일론은 흡습성이 매우 높습니다. 과도한 습기는 다음과 같은 문제를 야기합니다.

용융 점도 저하 → 플래시, 버 발생

기포, 은줄무늬, 표면 불량 등의 결함

가수분해 분해 → 기계적 성질(강도, 인성)의 심각한 손실

요구 사항:
사용하기 전에 완전히 말려야 합니다.
목표 수분 함량: < 0.2% (바람직하게는 0.1%까지)

방법:
건조제 건조기를 사용하세요:
PA6: 80~90°C,
PA66: 90~110°C,
소요시간: ≥ 4–6시간
수분의 재흡수를 방지하기 위해 호퍼를 가열해야 합니다(~80°C).

2. 사출 성형 매개변수
배럴 온도:

PA6-GF: 240~280°C(뒤에서 앞으로 증가); 분해를 방지하기 위해 290°C를 초과하지 않도록 하세요.

PA66-GF: 270~310°C; 320°C를 초과하지 마십시오.

원칙:
열적 저하를 줄이기 위해 원활한 흐름과 완전한 충전을 보장하는 가장 낮은 온도를 사용하세요.
GF 함량이 높으면 약간 더 높은 온도가 필요할 수 있습니다.

금형 온도:
결정화도, 수축률, 내부 응력, 표면 조도, 기계적 특성에 영향을 미치는 중요한 요소입니다.

권장 범위: 70–110°C

금형 온도 특징
70~85°C 냉각 속도가 빠르고, 사이클 시간이 짧으며, 결정화도가 낮고, 수축률과 내부 응력이 높으며, 치수 안정성과 표면 광택이 낮습니다. 뒤틀림 위험이 있습니다.
85–110°C 허브에 강력히 권장됩니다. 다음 기능이 향상됩니다.

결정성
치수 안정성(균일하고 예측 가능한 수축)
기계적 강도, 강성, HDT
표면 광택
뒤틀림, 내부응력, 수축후 감소
→ 금형 온도 조절기가 필요합니다

사출 압력/속도:
용융 점도가 높아 중간에서 높은 압력
고속 주입은 복잡한 허브 구조(얇은 벽, 긴 흐름 경로)의 충전을 지원하여 용접선 약화 및 흐름 표시를 최소화합니다.
제트 분사를 피하세요
다단계 주입을 사용하세요:
대량 충전을 위한 고속
전환 중 스트레스를 줄이고 과충전을 방지하기 위해 끝부분에서 저속/저압을 사용합니다.

유지 압력 / 시간:
유지 압력: 사출 압력의 50~80%
너무 높음: 내부 응력, 플래싱, 탈형 어려움
너무 낮음: 싱크 마크, 공동, 불충분한 충전

보류 시간:
필수! 게이트 동결 전까지 지속적인 포장을 보장할 만큼 충분히 길어야 합니다.
짧은 유지시간 → 휘어짐/싱크마크 발생 주요 원인
벽 두께, 금형 온도, 재료에 따라 조정합니다. 일반적으로 허브의 경우 더 길어집니다.

냉각 시간:
부품 응고 및 변형 없는 배출을 보장하려면 충분한 냉각이 필요합니다.
더 높은 금형 온도와 더 두꺼운 벽은 더 긴 냉각 시간이 필요합니다.
효율적인 냉각 시스템 설계(고열 부하 구역 근처)는 사이클을 단축하고 품질을 개선하는 데 중요합니다.

3. 금형 설계 고려 사항
게이트 디자인:
허브는 크고 복잡합니다 → 일반적으로 다중 지점 핫 러너 또는 대형 콜드 러너를 사용합니다
게이트 위치와 번호는 흐름 균형, 용접선 위치/강도, 내부 응력 및 뒤틀림에 영향을 미치는 중요한 요소입니다.
→ 정밀한 유동 시뮬레이션 및 설계 필요

환기:
화상, 쇼트샷 방지에 필수
다음 위치에 통풍구 홈(일반적으로 0.02~0.04mm 깊이)을 추가합니다.
흐름 경로의 끝
갈비뼈의 바닥
인서트 주변

배출 시스템:
대형 허브 부품에는 강력하고 균일하게 분포된 배출(이젝터 핀/블록)이 필요합니다.
응력 백화 또는 변형을 방지하기 위해 부드럽고 동기적인 배출을 보장합니다.

내마모성:
GF는 연마성이 있습니다 → 금형, 특히 게이트/러너/캐비티 표면은 마모됩니다.
표면 처리(질화, 경질 크롬 도금, PVD 코팅)가 된 고경도, 내마모성 강철(예: H13)을 사용하십시오.

냉각 채널 설계:
고효율의 균일하게 분포된 냉각은 금형 온도를 제어하고 사이클 시간을 단축하며 뒤틀림을 최소화하는 데 중요합니다.

4. 후처리(선택사항이지만 권장)
가열 냉각:
부품을 100~120°C(나일론의 녹는점 이하)까지 몇 시간 동안 가열한 다음 천천히 식힙니다.

목적:

사용 전 수분 평형을 이루십시오.
예측 불가능한 치수 변화(팽창) 및 성능 변동(인성 ↑, 강도/강성 ↓) 방지
특히 PA6 허브에 중요합니다(PA66에도 적용 가능)

가공(필요한 경우):
고정밀 영역(베어링 시트, 장착 구멍)의 경우 사소한 가공(선삭, 드릴링)이 필요할 수 있습니다.