사출 성형 공정 제어 및 사출 속도 선택

사출 성형 공정 제어는 최종 제품 품질과 생산의 경제적 효율성에 직접적인 영향을 미칩니다. 최대의 효과와 최적의 제품 품질을 얻기 위해서는 공정 매개변수를 철저히 연구해야 합니다. 가전제품의 지속적인 업그레이드로 제품 설계가 점점 더 복잡해짐에 따라 사출 성형 부품의 내외부 품질에 대한 요구 사항도 꾸준히 높아지고 있습니다. 이는 사출 성형 기업에 금형 제작뿐 아니라 공정 조정 및 제어에 대한 더욱 높은 요구를 제기합니다.

금형 가공 기술과 정밀도의 지속적인 향상으로 복잡한 제품 설계가 가능해졌습니다. 또한 사출 성형기의 전기 제어 시스템 개선으로 복잡한 금형을 사용한 고품질 부품의 안정적인 생산이 보장되고 있습니다. 그러나 첨단 장비와 고품질 금형만으로는 충분하지 않습니다. 기계, 금형, 제품의 완벽한 조화를 이루기 위해서는 효과적인 공정 제어가 필수적입니다.

사출 성형에서 가장 중요한 공정 조건은 온도, 압력, 속도, 그리고 이에 따른 시간 요소이며, 이러한 요소들은 가소화, 유동성 및 냉각에 영향을 미칩니다. 이 매개변수들은 서로 연관되어 있으며 상호 제약적입니다. 예를 들어, 용융 온도와 금형 온도를 높이면 사출 압력과 속도 요구 사항이 줄어들 수 있고, 반대로 낮추면 요구 사항이 늘어납니다. 모든 공정 조건 중에서 핵심 요소는 재료 점도의 변화이며, 이는 사출 과정에서 매개변수 선택과 그 상호 작용을 결정하는 데 매우 중요한 역할을 합니다.

사출 성형 중 고분자 용융물의 흐름 및 변형 거동에 대한 심층적인 연구가 진행됨에 따라, 제품 품질 향상을 위해서는 사출 속도 선택이 필수적이라는 점이 점점 더 분명해지고 있습니다.

고속 및 저속 분사 속도의 특성

고속 분사의 장점:

1. 사출 시간을 줄이고 성형 주기를 단축합니다.
2. 유동 길이를 개선하여 얇은 벽 부품에 유리합니다.
3. 제품 표면의 광택을 향상시킵니다.
4. 용접선의 강도를 향상시키고 용접선의 가시성을 줄입니다.
5. 냉각으로 인한 변형을 방지합니다.

낮은 분사 속도의 장점:

1. 섬광 발생을 방지합니다
2. 분사 및 흐름 자국을 줄여줍니다.
3. 탄 자국이 생기지 않도록 방지합니다.
4. 공기 혼입을 최소화합니다
5. 분자 배향 변형을 방지합니다.

고속 분사의 장점은 저속 분사의 단점에 상응하고, 그 반대도 마찬가지입니다. 따라서 분사 과정에서 고속과 저속을 결합하면 두 속도의 장점을 활용하면서 단점을 피할 수 있습니다. 이를 일반적으로 고속 분사라고 합니다. 다단계 주입 기술 이는 현대식 사출 성형기에 널리 사용되는 기술입니다.

현재 대부분의 중대형 사출 성형기는 5~6단계의 사출 압력 및 속도 제어 기능과 3~4단계의 유지 압력 제어 기능을 갖추고 있습니다. (유지 단계에서는 이미 캐비티가 채워진 상태이므로 유지 속도의 영향은 미미합니다.)

분사 속도 선택 원칙

플라스틱 제품의 복잡한 형상으로 인해 스프루, 러너, 게이트 및 캐비티를 통과하는 용융물의 흐름과 변형은 매우 복잡합니다. 유변학적 연구와 CAE 분석을 바탕으로, 내부 응력이 낮은 고품질 부품을 얻기 위한 가장 중요한 조건은 균일하고 안정적인 용융 유동장을 유지하는 것이라는 결론이 도출되었습니다.

즉, 주입 과정에서 용융 전선이 서로 다른 단면을 통과할 때에도 용융 전선의 속도는 일정하게 유지되어야 합니다. 선속도는 일정하게 유지되어야 합니다 (V = 일정). .

이는 다음을 보장합니다:

• 높은 제품 품질
• 싱크 마크 및 샷 숏 발생 위험 감소
• 공동 내부의 균일한 유동장
• 적절한 분자 배향
• 표면 마감 개선

하지만 금형 내 단면적과 유동 저항이 다양하기 때문에 유속은 달라집니다. $Q = V \times S$ (단면적 S는) 변수가 됩니다. 결과적으로 유량과 주입 압력 모두 시간에 따라 변하는 함수가 됩니다.

제품 품질과 경제적 효율성(생산 주기 단축)의 균형을 맞추기 위해, 다단계 주입 필수적입니다.

합리적인 분사 속도 분포

분사 속도는 일반적으로 5단계로 나뉩니다.

1. 스프루 및 러너 단계
   표면 결함이 발생하지 않는다는 전제 하에, 사이클 시간을 단축하기 위해 고속 가공을 권장합니다.
2. 대문 및 대문 주변 지역
   일반적으로, 특히 PC, PMMA, ABS와 같은 고점도 수지의 경우 분사 및 게이트 블러쉬를 방지하기 위해 저속으로 압출합니다.
   점도가 낮은 재료(PP, PA, PBT) 및 표면적의 중요도가 낮은 경우에는 고속으로 처리할 수 있습니다.
3. 주요 충전 단계(약 70~80%)
   고속은 다음과 같은 용도로 사용됩니다:
   • 사이클 시간을 단축하세요
   • 점도 변화를 최소화합니다.
   • 표면 광택을 개선합니다
   • 변형을 줄이고 용접선 강도를 향상시키세요
4. 전환 단계(≈85–90%)
   중간 속도를 적용하여 최종 충전으로 부드럽게 전환하고 플래시 또는 두께 불균형을 방지합니다.
5. 최종 충전 단계
   저속은 다음과 같은 용도로 사용됩니다:
   • 섬광 및 그을음 자국을 방지합니다.
   • 치수 및 무게 안정성을 향상시킵니다.
   • 클램핑력 요구 사항 감소

분사 속도 곡선 설정 및 조정

주입 속도 설정:
두 가지 핵심 요소:

1. 주입 속도 크기
2. 주입 위치

일반적인 방법은 다음과 같습니다. "제로 인젝션 방식" :

• 2단계 속도와 압력을 0으로 설정하십시오.
• 나사 위치를 조정하고 부품 형상을 관찰하십시오.
• 목표 위치와 비교
• 각 단계를 점진적으로 정의합니다.

속도는 일반적으로 낮은 속도에서 높은 속도로 단계적으로 증가시켜 표면 품질이 저하되지 않도록 합니다.

분사 속도 조절:
조정은 역순으로 진행됩니다.

• 먼저 속도를 조절하세요
• 그런 다음 전환 위치를 확인합니다.

속도 변화는 동일한 위치에서의 충전 동작에 영향을 미치기 때문입니다.

분사 압력과 속도 간의 관계

분사 압력과 속도는 서로 연관되어 있습니다.

• 충전 시간 단축 + 유로 길이 연장 → 속도 증가 → 더 높은 압력 필요
• 속도가 낮아지면 냉각 시간이 길어지고, 얼어붙은 층이 두꺼워지며, 점도가 높아져 더 높은 압력이 필요하게 됩니다.

따라서 사출 압력은 일반적으로 약간 더 높게 설정되며, 제품 결함은 단계별 사출 속도를 조절하여 제어됩니다.

결함 원인 및 해결책

출입구의 흐름 표시:

• 제트 분사로 인해 발생함
• 해결책: 게이트 각도를 조정하고, 초기 속도를 낮춘 다음, 2단계 속도를 높이십시오.

용접선 결함:

• 용융 전선 사이의 온도 차이와 전단력으로 인해 발생합니다.
• 해결책:
  • 게이트 설계 변경 (예: 팬 게이트)
  • 속도 프로필 최적화 (느림 → 빠름 → 느림)
  • 전단력과 온도 차이를 줄입니다.

결론

1. 사출 속도를 조절하면 불량률을 효과적으로 줄이고 제품 품질 및 경제적 효율성을 향상시킬 수 있습니다.
2. 사출 속도 곡선은 제품 설계, 재료 유형 및 게이팅 시스템에 맞춰 조정해야 합니다.
3. "제로 인젝션 방식"은 속도 프로파일 설정에 효과적입니다.
4. 주입 속도는 여러 요인의 영향을 받으며, 공정에 대한 철저한 이해를 바탕으로 조정해야 합니다.