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깊이가 깊은 제품의 사출성형에서 보압조건에 따른 캐비티 내압의 분석 (Analysis of Cavity Pressure for Packing Conditions in Injection Molding of a Deep Depth Product)

  • 김동우;강민아;김혁;류민영
    • 폴리머
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    • v.36 no.6
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    • pp.685-692
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    • 2012
  • 사출성형공정은 충전, 보압, 냉각, 이형 및 취출 순서로 이루어진다. 이러한 공정 중 보압단계에서 캐비티 내에 가장 큰 압력이 주어진다. 따라서 캐비티 내압은 보압전환 시점과 보압의 크기에 가장 크게 영향을 받는다. 캐비티의 큰 내압은 금형에 큰 응력을 집중시켜 금형을 손상시킬 우려가 있으므로 캐비티 내압을 관찰하고 조절하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 이론해석과 실험을 통하여 보압전환 시점과 보압의 크기에 따라 캐비티 내압을 분석하였다. 보압전환 시점이 늦어짐에 따라서 내압이 증가하였다. 또한 보압전환이 늦어지면서 충전시간이 길게 되어 전체적으로 압력을 받는 시간이 길어져 보압 이후 냉각이 끝난 후에도 잔여압력이 존재하였다. 캐비티 내의 압력은 보압크기가 커질수록 비례적으로 증가하는 경향을 보였다. 역시 보압의 크기가 클수록 냉각 후 잔여압력이 증가하였다. 결과적으로 보압전환 시점이 늦고 보압크기가 크면 캐비티 내에 높은 압력이 형성되고 냉각이 끝난 후에도 잔여압력이 존재함을 알 수 있었다. 실험과 해석을 비교해 보았을 때 전체적인 경향은 매우 유사하였으나 해석에서는 잔여압력을 예측하지 못하였다. 캐비티 내압 조절을 위해서는 보압조건의 설정이 중요하며 CAE 해석을 통하여 최적 조건 설정이 가능함을 알 수 있었다.

캐비티 내압 측정 및 CAE해석을 통한 Long Fiber Thermoplastic(LFT)의 점도 추정 (Estimation of LFT viscosity from CAE analysis with measuring cavity pressure)

  • 김용현;노승규;김동학
    • 한국산학기술학회:학술대회논문집
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    • pp.345-348
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    • 2011
  • 본 논문에서는 LFT와 같은 고점도 수지의 점도를 추정하기 위한 방법을 제시하였다. 실제 사출공정에서의 점도를 추정함으로써 신뢰할 수 있는 점도데이터를 제공하기 위한 방법을 제시 하였다. 우선 금형 내에 캐비티 압력을 측정할 수 있는 시스템을 구성하였고, 이 시스템을 이용해서 실제 사출과정에서 나타나는 압력 변화를 측정하는 것이다. 상용화 된 CAE 프로그램(Moldflow)은 사출공정에서 캐비티 내부를 흐르는 수지의 압력변화를 모사할 수 있다. 만약, CAE D/B에 있는 수지의 점도 데이터가 정확하다고 가정하면, 실험에서 측정한 압력 프로파일과 CAE로부터 계산 된 압력 프로파일이 일치해야 한다. 이것이 실험값과 일치하지 않으면 가정한 값을 CAE D/B에 입력해서 일치할 때까지 반복함으로써 신뢰성 있는 점도를 추정 할 수 있다. 한편, LFT에 대하여 적용하여 최적화 된 점도 데이터도 추정할 수 있었다.

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사출압축성형을 이용한 자동차용 도어그립 필름인서트성형 (Film Insert Molding of Automotive Door Grip Using Injection-Compression Molding)

  • 이호상;유영길;김태안
    • 대한기계학회논문집A
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    • v.38 no.7
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    • pp.771-777
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    • 2014
  • 자동차용 도어그립을 대상으로 하여 3 차원 엠보 패턴이 인쇄된 필름을 적용한 인서트성형을 구현하기 위하여 사출압축성형을 사용하였다. 진공금형을 제작하여 필름 열성형을 하였으며, 필름인서트성형을 위하여 사출압축금형을 개발하였다. 3 개의 압력센서를 설치하여 금형 캐비티압력을 측정하였으며, 다양한 압축스트로크와 토글속도에 대한 사출압축성형 실험을 수행하여, 공정조건이 캐비티 압력과 엠보 패턴의 높이에 미치는 영향을 고찰하였다. 압축스트로크 0.9mm와 느린 토글속도에서 엠보 패턴의 유지율이 높게 나타났다. 또한 엠보패턴이 최대 높이를 갖기 위한 공정조건은 캐비티 압력의 적분값이 최소가 되는 조건과 거의 동일하였다. 사출압축성형을 사용하여 엠보 패턴이 인쇄된 소프트한 촉감을 갖는 플라스틱 제품을 구현할 수 있다.

사출성형에서 캐비티압력과 인장강도에 관한 연구 (A Study on Cavity Pressure and Tensile Strength of Injection Molding)

  • 유중학;김희송
    • 한국자동차공학회논문집
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    • v.2 no.6
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    • pp.110-116
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    • 1994
  • In this research, the tensile strength of molded parts and pressure distribution were analyzed to study the cavity filling stage and packing stage in injection molding. The measurement of cavity pressure was obtained by a data acquisition system with the installation of transducers in the cavity. Molded parts were tested by a universal testing machine to obtain the tensile strength. For the experimental work, the tensile strength of molded parts increased with longer packing time and exact freezing time of the gate was obtained by a cavity pressure curve. In addition, the effect of packing did not occur and tensile strength was almost constant after early 1.5 sec of the freezing time of gate. Density tended to be higher about 0.2% due to a larger degree of mold temperature and melt temperature. Also, changing pressure in the cavity was effectively sensed. Thereafter, the possibility of the development of pattern recognition expert system was confirmed on the basis of the experimental results.

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사출성형 공정에서 고화층이 캐비티 압력에 미치는 영향 (Frozen Layer Effect on Internal Cavity Pressure during Injection Molding)

  • 이호상
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • pp.474-479
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    • 2005
  • Experimental and theoretical studies of internal cavity pressure during injection molding of a spiral tube cavity were carried out. The frozen layer thickness and the evolution of internal cavity pressure were calculated using a commercial software (C-MOLD). The evolution of the internal cavity pressure was recorded during injection molding of polystyrene into a spiral tube mold. To explain the differences observed between the calculated and measured internal cavity pressure, a pressure correction factor (PCF) was introduced based on the plane stress theory. This factor was determined by analyzing the stress state in the melt and calculating the frozen layer thickness near the mold wall. The corrected and experimental pressures have been compared to validate the applicability of the pressure correction factor.

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다수 개 빼기 성형에서 일반사출성형과 사출압축성형의 성형특성 비교 (Comparison of Molding Characteristics for Multi-cavity Molding in Conventional Injection Molding and Injection Compression Molding)

  • 이단비;남윤효;류민영
    • 폴리머
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    • v.38 no.2
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    • pp.144-149
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    • 2014
  • 일반사출성형은 공정 중 보압단계에서 캐비티에 높은 압력이 작용하여 성형품에 큰 잔류응력이 남게 된다. 또한 캐비티 내 위치 별로 압력분포가 달라 균일한 물성의 제품을 얻는데 한계가 있다. 다수 개 빼기 일반사출성형에서는 캐비티간 충전 불균형이 일어나 캐비티간 품질의 편차를 일으킨다. 이와 같은 한계를 극복하기 위해 사출압축성형 공정을 사용하는 경우가 많다. 본 연구에서는 다수 개 캐비티를 갖는 금형을 이용하여 일반사출성형과 사출압축성형을 비교 분석하였다. 실험과 해석을 통하여 연구를 수행하였으며 투명한 수지인 PC와 PS를 이용하여 시편에 나타나는 복굴절을 관찰하여 일반사출성형과 사출압축성형에서 나타나는 성형특성을 비교하였다. 연구결과, 사출 압축성형으로 제작된 시편에서 캐비티 내의 압력이 균일하여 복굴절과 성형수축률이 낮고 균일하게 나타났다. 그리고 일반사출성형에서 나타나는 캐비티간 충전 불균형에 의한 캐비티간 물성의 편차가 사출압축성형에서는 크게 줄어들었다. 본 연구를 통하여 사출압축성형은 다수 개 빼기 사출성형에서 캐비티 내 균일한 물성확보뿐만 아니라 캐비티간 품질 불균형을 해소하는데 유용함을 확인할 수 있었다.

양력판 이론에 의한 2차원 수중익의 부분 캐비티 문제 해석 (A Potential-Based Panel Method for the Analysis of a 2-Dimensional Partially Cavitating Hydrofoil)

  • 이창섭
    • 대한조선학회지
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    • v.26 no.4
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    • pp.27-34
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    • 1989
  • 부분 캐비티가 발생한 2차원 수중익 문제를 해결하기 위하여 포텐시얼을 기저로 한 양력판 이론이 정식화 되었다. 본 이론은 수중익 표면에 다이폴과 쏘오스를 분포함으로써 각각 양력 및 캐비티 문제를 표현하고 있다. 날개표면의 접수부에서의 운동학적 경계조건은 날개의 내부유동에서의 전체 포텐시얼이 영이 된다는 대등한 조건으로 만족되었다. 캐비티 표면에서의 역학적 경계조건은 압력이 일정하다는 즉 속도가 일정하다는 조건을 거쳐 포텐시얼이 선형적으로 변한다는 조건으로 대치되었으며, 운동학적 조건은 특이함수의 세기가 결정된 후에 적분에 의하여 캐비티의 형상을 구하는데에 사용되었다. 따라서 Green 정리를 사용하면, 속도를 기저로 하는 통상적인 정식화가 아닌, 포텐시얼을 기저로 한 경계치 문제가 완성된다. 또한 수중익의 정확한 표면에 특이함수를 분포함으로써, 날개두께가 영인 수중익 신경 이론에 비하여, 날개표면에서의 압력분포의 정도를(특히 날개 앞날부근에서) 향상시켰다. 본 이론에서는 캐비티 길이를 가정하고 이에 대응하는 캐비티의 모양과 캐비테이션수를 계산하였다. 계산정도의 향상을 위하여 약 5회정도의 반복계산이 필요하지만 공학적 목적을 위해서는 2회의 반복계산이 충분함을 보였다.

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캐비티가 발생한 프로펠러의 변동압력 추정을 위한 실험적 연구 (An experimental study for prediction of the fluctuating pressure induced by a cavitating propeller)

  • 김기섭;문일성;김경열;송인행;이진태
    • 대한조선학회논문집
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    • v.36 no.1
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    • pp.47-52
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    • 1999
  • 캐비테이션 터널에서 캐비티가 발생한 프로펠러에 의하여 평판에 작용하는 변동압력이 계측정도를 향상시키고, 프로펠러 회전수 영향을 최소화 하였다. Sydney Express선의 프로펠러 변동압력에 대한 타기관의 계측치 특성과 비교한 결과 당 연구소 계측치는 매우 안정적 경향을 보였다. 그리고 모형선과 실선의 변동압력 계측치 및 평판에 작용하는 변동압력 계측치의 크기와 경향을 비교한다. 평판의 변동압력 계측치로부터 실선 변동압력을 추정코자 양력면 이론에 의한 수치계산에 의해 도출된 강체경계율을 적용하여 타당성을 확인하였다.

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

  • 전강일;김동학
    • 한국산학기술학회:학술대회논문집
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    • pp.678-681
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    • 2009
  • 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.

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사출성형기 실린더와 금형 캐비티의 실시간 모니터링을 이용한 사출성형공정 비교 분석 (Comparative Analysis of Injection Molding Process by On-line Monitoring in Cylinder of Injection Molding Machine and in Cavity of Mold)

  • 박형필;차백순;태준성;최재혁;이병옥
    • 대한기계학회논문집A
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    • v.34 no.10
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    • pp.1513-1519
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    • 2010
  • 최근 고품질 제품 생산을 위한 방법으로 센서를 이용한 사출공정모니터링 시스템이 적용되고 있다. 그러나 마이크로 금형, 광학용 금형 및 구조가 복잡한 금형에는 센서 설치가 어렵기 때문에, 공정 모니터링 시스템이 적용되기 어려운 단점이 있다. 본 연구에서는 금형과 사출성형기 노즐의 압력 을 측정하여 공정 모니터링 데이터의 정량적 지수를 정의하고, 성형품 중량에 대한 상관분석을 수행하여 노즐에 설치된 압력센서의 공정모니터링 적용성을 알아보았다. 또한 공정모니터링 데이터를 분석하여 다단사출속도, 보압 및 제한 사출 압력의 영향에 따른 사출성형기의 공정 제어 특성도 알아보았다.