금형 설계의 5가지 주요 고려 사항
1. 배기 구멍 설계
진공 성형에서 배기 구멍의 설계는 금형 설계에 매우 중요합니다. 배기 구멍은 시트 금속이 금형과 최종적으로 접촉하는 부분, 예를 들어 다이 하단 주변, 다이 성형 시 움푹 들어간 부분, 펀치 성형 시 펀치 하단 주변에 위치해야 합니다. 구체적인 위치는 성형 부품의 모양과 크기에 따라 다릅니다.
복잡한 윤곽을 가진 부품의 경우 배기 구멍을 집중시켜야 합니다. 크고 평평한 부품의 경우 배기 구멍을 균등하게 분포시켜야 합니다. 구멍 간격은 부품의 크기에 따라 다릅니다. 작은 부품의 경우 20-30mm 간격이 적합하며, 큰 부품의 경우 간격을 늘려야 합니다.
일반적으로 유동성이 좋고 성형 온도가 높은 플라스틱의 경우 더 작은 배기 구멍이 필요하고, 두꺼운 시트 금속의 경우 더 큰 배기 구멍이 필요하며, 얇은 시트 금속의 경우 더 작은 배기 구멍이 필요합니다. 요컨대, 배기 구멍 크기의 요구 사항은 시트 금속과 금형 성형 표면 사이에서 공기를 짧은 시간 안에 빼내어 배기 구멍의 흔적을 부품에 남기지 않도록 하는 것입니다.
일반적인 배기 구멍의 직경은 0.5~1mm입니다. 최대 배기 구멍 직경은 시트 두께의 50%를 초과하지 않는 것이 좋습니다. 그러나 0.2mm 미만의 시트의 경우 지나치게 작은 배기 구멍은 가공할 수 없습니다.
2. 캐비티 치수 진공 성형 금형의 캐비티 치수는 플라스틱의 수축률도 고려해야 합니다. 계산 방법은 사출 금형 캐비티 치수와 동일합니다. 진공 성형 플라스틱 부품의 수축은 탈형 후 약 50%가 발생하고, 탈형 후 실온에서 1시간 이내에 25%가 발생하며, 나머지 25%는 그 후 8~24시간 이내에 발생합니다.
오목 금형을 사용하여 성형된 플라스틱 부품은 볼록 금형을 사용하여 성형된 부품보다 25%~50% 더 수축합니다. 플라스틱 부품의 치수 정확도에 영향을 미치는 요인은 많습니다. 캐비티 치수 정확도를 줄이는 것 외에도 성형 온도, 금형 온도, 플라스틱 부품의 종류와 같은 요인도 역할을 합니다. 따라서 사전에 수축률을 정확하게 결정하는 것은 매우 어렵습니다.
생산 배치량이 많고 치수 정확도 요구 사항이 높은 경우 석고 금형을 사용하여 시험 제품을 먼저 만들어 수축률을 측정하는 것이 가장 좋습니다. 이는 금형 캐비티 설계를 위한 기초가 될 것입니다.
3. 캐비티 표면 조도
일반적으로 진공 성형 금형에는 이젝터 장치가 없습니다. 탈형은 성형 후 압축 공기를 사용하여 수행됩니다. 진공 성형 금형의 표면 조도가 너무 낮으면 진공 성형 후 탈형에 매우 해롭습니다. 플라스틱 부품이 금형 표면에 달라붙기 쉽고 탈형이 어렵습니다. 이젝터 장치가 있어도 탈형 후 변형되기 쉽습니다. 따라서 진공 성형 금형의 표면 조도는 비교적 높아야 합니다. 표면 처리 후 샌드 블라스팅을 권장합니다.
4. 엣지 실링 장치
진공 성형 중에는 진공 챔버에 공기가 들어가는 것을 방지하기 위해 플라스틱 시트가 금형과 접촉하는 가장자리에 실링 장치를 설치해야 합니다. 플라스틱 시트와 금형 사이의 접촉면을 밀봉하는 것은 직선 분할 표면의 경우 비교적 쉽지만, 곡선 또는 접힌 분할 표면의 경우 밀봉이 더 어렵습니다.
5. 가열 및 냉각 장비 진공 성형에 사용되는 플라스틱 시트를 가열하는 데는 일반적으로 저항선 또는 적외선 방사가 사용됩니다. 저항선 온도는 350℃~450℃에 도달할 수 있습니다. 다른 플라스틱 시트에는 다른 성형 온도가 필요하며, 일반적으로 히터와 시트 사이의 거리를 조정하여 달성됩니다. 80~120mm의 거리가 일반적으로 사용됩니다.
금형 온도는 플라스틱 부품의 품질과 생산 속도에 모두 영향을 미칩니다. 금형 온도가 너무 낮으면 플라스틱 시트와 금형 캐비티가 접촉할 때 콜드 스폿 또는 응력이 발생하여 균열이 발생할 수 있습니다. 반대로 금형 온도가 너무 높으면 플라스틱 시트가 캐비티에 달라붙어 탈형 중에 변형되고 생산 주기가 길어질 수 있습니다.
따라서 금형 온도는 일반적으로 약 50℃로 특정 범위 내에서 제어해야 합니다. 금형 온도 제어 방법에는 플라스틱이 금형에 접촉한 후 자연 냉각, 냉각을 가속하기 위한 공기 냉각 장치 추가, 수냉이 있습니다. 금형 내에 냉각 채널을 통합하는 것이 금형 온도를 제어하는 가장 효과적이고 일반적으로 사용되는 방법입니다. 이러한 냉각 채널은 콜드 스폿을 방지하기 위해 금형 표면에서 최소 8mm 떨어져 있어야 합니다.
냉각수 채널을 여는 데는 여러 가지 방법이 있습니다. 구리 또는 강철 파이프를 금형에 주조하거나, 금형에 구멍을 뚫거나 홈을 밀링할 수 있습니다. 밀링 방법을 사용할 때는 밀봉 요소를 사용하고 덮개판을 추가해야 합니다.
금형 설계의 5가지 주요 고려 사항
1. 배기 구멍 설계
진공 성형에서 배기 구멍의 설계는 금형 설계에 매우 중요합니다. 배기 구멍은 시트 금속이 금형과 최종적으로 접촉하는 부분, 예를 들어 다이 하단 주변, 다이 성형 시 움푹 들어간 부분, 펀치 성형 시 펀치 하단 주변에 위치해야 합니다. 구체적인 위치는 성형 부품의 모양과 크기에 따라 다릅니다.
복잡한 윤곽을 가진 부품의 경우 배기 구멍을 집중시켜야 합니다. 크고 평평한 부품의 경우 배기 구멍을 균등하게 분포시켜야 합니다. 구멍 간격은 부품의 크기에 따라 다릅니다. 작은 부품의 경우 20-30mm 간격이 적합하며, 큰 부품의 경우 간격을 늘려야 합니다.
일반적으로 유동성이 좋고 성형 온도가 높은 플라스틱의 경우 더 작은 배기 구멍이 필요하고, 두꺼운 시트 금속의 경우 더 큰 배기 구멍이 필요하며, 얇은 시트 금속의 경우 더 작은 배기 구멍이 필요합니다. 요컨대, 배기 구멍 크기의 요구 사항은 시트 금속과 금형 성형 표면 사이에서 공기를 짧은 시간 안에 빼내어 배기 구멍의 흔적을 부품에 남기지 않도록 하는 것입니다.
일반적인 배기 구멍의 직경은 0.5~1mm입니다. 최대 배기 구멍 직경은 시트 두께의 50%를 초과하지 않는 것이 좋습니다. 그러나 0.2mm 미만의 시트의 경우 지나치게 작은 배기 구멍은 가공할 수 없습니다.
2. 캐비티 치수 진공 성형 금형의 캐비티 치수는 플라스틱의 수축률도 고려해야 합니다. 계산 방법은 사출 금형 캐비티 치수와 동일합니다. 진공 성형 플라스틱 부품의 수축은 탈형 후 약 50%가 발생하고, 탈형 후 실온에서 1시간 이내에 25%가 발생하며, 나머지 25%는 그 후 8~24시간 이내에 발생합니다.
오목 금형을 사용하여 성형된 플라스틱 부품은 볼록 금형을 사용하여 성형된 부품보다 25%~50% 더 수축합니다. 플라스틱 부품의 치수 정확도에 영향을 미치는 요인은 많습니다. 캐비티 치수 정확도를 줄이는 것 외에도 성형 온도, 금형 온도, 플라스틱 부품의 종류와 같은 요인도 역할을 합니다. 따라서 사전에 수축률을 정확하게 결정하는 것은 매우 어렵습니다.
생산 배치량이 많고 치수 정확도 요구 사항이 높은 경우 석고 금형을 사용하여 시험 제품을 먼저 만들어 수축률을 측정하는 것이 가장 좋습니다. 이는 금형 캐비티 설계를 위한 기초가 될 것입니다.
3. 캐비티 표면 조도
일반적으로 진공 성형 금형에는 이젝터 장치가 없습니다. 탈형은 성형 후 압축 공기를 사용하여 수행됩니다. 진공 성형 금형의 표면 조도가 너무 낮으면 진공 성형 후 탈형에 매우 해롭습니다. 플라스틱 부품이 금형 표면에 달라붙기 쉽고 탈형이 어렵습니다. 이젝터 장치가 있어도 탈형 후 변형되기 쉽습니다. 따라서 진공 성형 금형의 표면 조도는 비교적 높아야 합니다. 표면 처리 후 샌드 블라스팅을 권장합니다.
4. 엣지 실링 장치
진공 성형 중에는 진공 챔버에 공기가 들어가는 것을 방지하기 위해 플라스틱 시트가 금형과 접촉하는 가장자리에 실링 장치를 설치해야 합니다. 플라스틱 시트와 금형 사이의 접촉면을 밀봉하는 것은 직선 분할 표면의 경우 비교적 쉽지만, 곡선 또는 접힌 분할 표면의 경우 밀봉이 더 어렵습니다.
5. 가열 및 냉각 장비 진공 성형에 사용되는 플라스틱 시트를 가열하는 데는 일반적으로 저항선 또는 적외선 방사가 사용됩니다. 저항선 온도는 350℃~450℃에 도달할 수 있습니다. 다른 플라스틱 시트에는 다른 성형 온도가 필요하며, 일반적으로 히터와 시트 사이의 거리를 조정하여 달성됩니다. 80~120mm의 거리가 일반적으로 사용됩니다.
금형 온도는 플라스틱 부품의 품질과 생산 속도에 모두 영향을 미칩니다. 금형 온도가 너무 낮으면 플라스틱 시트와 금형 캐비티가 접촉할 때 콜드 스폿 또는 응력이 발생하여 균열이 발생할 수 있습니다. 반대로 금형 온도가 너무 높으면 플라스틱 시트가 캐비티에 달라붙어 탈형 중에 변형되고 생산 주기가 길어질 수 있습니다.
따라서 금형 온도는 일반적으로 약 50℃로 특정 범위 내에서 제어해야 합니다. 금형 온도 제어 방법에는 플라스틱이 금형에 접촉한 후 자연 냉각, 냉각을 가속하기 위한 공기 냉각 장치 추가, 수냉이 있습니다. 금형 내에 냉각 채널을 통합하는 것이 금형 온도를 제어하는 가장 효과적이고 일반적으로 사용되는 방법입니다. 이러한 냉각 채널은 콜드 스폿을 방지하기 위해 금형 표면에서 최소 8mm 떨어져 있어야 합니다.
냉각수 채널을 여는 데는 여러 가지 방법이 있습니다. 구리 또는 강철 파이프를 금형에 주조하거나, 금형에 구멍을 뚫거나 홈을 밀링할 수 있습니다. 밀링 방법을 사용할 때는 밀봉 요소를 사용하고 덮개판을 추가해야 합니다.
