IDI LAB : Industrial Design Innovation Lab(산업 & 제품 디자인 이노베이션 랩)

www.smlease.com/entries/product-design/what-is-concurrent-engineering/www.smlease.com/entries/plastic-design/how-to-design-snap-fit-joints-in-plastic-parts/

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초음파 조인트 설계의 기본 요구 사항은 작고 균일 한 초기 접촉 영역입니다. 설계는 각 응용 분야에 따라 다르며 접합 할 플라스틱 수지의 유형, 부품 형상 및 용접 요구 사항과 같은 요소에 따라 달라집니다.

전단 조인트 이 유형의 조인트는 밀폐 밀봉이 필요한 부품이나 매우 좁은 온도 범위에서 고체 상태에서 용융 상태로 빠르게 변화하는 플라스틱에 선호됩니다.

참조 : www.forwardtech.com/ultrasonic-welders/ultrasonic-joint-designs

사출 성형 부품 부품은 유사한 요소를 갖는 경향이 있습니다.   특정 두께의 벽이 있으며 일반적으로 다음 중 하나 이상이 있습니다.

• 개방 된 내부 공간

• 힘을 더하는 갈비뼈

• 표면이 교차하는 반경

• 부착 지점으로서의 보스

비용과 품질을 위해 사출 성형 부품을 설계하는 데는 몇 가지 기본 규칙이 있습니다.

• 전체적으로 균일 한 벽 두께 사용

• 공정, 재료 및 제품 요구 사항을 충족하는 최소 벽 두께를 사용합니다.

• 두꺼운 벽 부분을 대체하기 위해 리브 사용

• 반지름! 반지름! 반지름!

• 평평한 지역을 피하십시오

• 언더컷 방지

• 보스를 부착 지점으로 사용

• 성형 부품을 쉽게 제거 할 수 있도록 적절한 초안 제공

• 분할 선, 게이트 및 녹아웃 핀을 적절하게 찾습니다.

전체적으로 균일 한 벽 두께 사용

플라스틱 부품의 설계에서 균일 한 벽 두께를 목표로하는 것이 중요합니다.   동일한 부품에서 벽 두께가 다르면 부품 강성에 따라 수축이 달라 심각한 뒤틀림 및 치수 정확도 문제가 발생할 수 있습니다.

균일 한 벽 두께를 얻는 한 가지 방법은 두꺼운 벽 영역에 코어를 사용하는 것입니다. 이는 사출 성형 부품에 일반적으로 내부 공간이 열린 이유를 설명합니다. 두꺼운 벽 영역을 제거하면 보이드 형성의 위험이 방지되고 내부 응력이 감소합니다. 부품의 공극과 미세 다공성은 단면 좁아짐, 높은 내부 응력 및 경우에 따라 노치 효과로 인해 기계적 특성을 크게 감소시킵니다. 또한 휘는 경향을 최소화합니다.

그림 1.   코어를 사용하여 균일 한 벽 두께 만들기

그림 2.   두꺼운 벽에서 얇은 벽으로의 전환으로 인해 뒤틀림이 발생할 수 있음

모든 디자인이 균일 한 벽 두께로 만족할 수있는 것은 아닙니다.   벽 두께는 10 – 25 %를 넘지 않아야합니다.   더 큰 변화가 불가피한 경우, 전환은 점진적으로 이루어져야하며 폴리머는 얇은 부분으로 흘러 가야 두꺼운 부분이 잘 채워지고 응력이 최소화됩니다.

재료 축적은 균일하지 않은 벽 두께의 또 다른 예입니다.   예를 들어, 늑골 바닥에서 발생할 수 있으며 싱크 마크를 형성하는 경향이 있습니다.   이것은 재료 축적이 적은 영역이 냉각되고 굳을 때 발생합니다.    응고 중에 재료가 수축되고 재료 축적이 많은 영역에서 당겨집니다.   이것은 딤플 또는 싱크 마크를 형성하여 표면 결함으로 인해 품질이 낮은 부품을 제공합니다.   재료 축적을 방지하는 것은 허브 캡과 같이 고품질 표면 마감이 필요한 리브 구성품의 경우 특히 중요합니다. 

재료 축적 영역은 또한 공극과 미세 다공성으로 이어질 수 있습니다.   다시 말하지만, 이는 재료가 적은 주변 영역이 더 빨리 냉각되고 재료 축적이 많은 영역에서 여전히 용융 된 재료를 끌어 올 때 발생합니다.   부품의 공극과 미세 다공성은 단면 좁아짐, 높은 내부 응력 및 경우에 따라 노치 효과로 인해 기계적 특성을 크게 감소시킵니다.   또한 뒤틀리는 경향이 있습니다.

다음 그림은 리브 구성 요소 설계에서 재료 축적을 제한하기위한 지침을 보여줍니다.

그림 3.    재료 축적이 제한된 리브 디자인

공정, 재료 및 제품 요구 사항을 충족하는 최소 벽 두께 사용

벽 두께 설계는 다음과 같은 중요한 구성 요소 기능 및 비용에 영향을 미칩니다.

• 주기 시간 및 재료 비용을 통해 구성 요소 비용에 영향을 미치는 구성 요소 무게
• 금형에서 달성 가능한 유동 길이
• 성형 부품의 강성
• 공차
• 표면 마감, 뒤틀림 및 보이드 측면에서 부품 품질

벽은 부품 비용을 최소화하기 위해 기계적 무결성을 희생하지 않고 가능한 한 얇아 야합니다.   리브 및 거셋과 같은 기능을 사용하여 얇은 벽 영역의 강성을 높일 수 있습니다 (다음 섹션 참조).

설계 단계 초기에 제안 된 벽 두께가 원하는 재료와 공정으로 달성 될 수 있는지 평가하는 것이 중요합니다.   사출 성형을위한 설계를 평가할 때 벽 두께에 대한 유동 경로의 비율은 금형 채우기에 중요한 영향을 미칩니다.   긴 유동 경로가 낮은 벽 두께와 결합되는 경우 상대적으로 용융 점도가 낮은 폴리머를 사용해야합니다.   사출 성형 부품의 일반적인 벽 두께는 일반적으로 0.030 인치 ~ 0.190 인치입니다.   이것은 재료 선택에 크게 의존합니다.

리브를 사용하여 두꺼운 벽 섹션 대체
종종 금속 구성 요소 설계에서 벽 두께를 증가시켜 비용에 대한 영향을 제한하면서 강성을 개선합니다.   이는 금속 부품 비용의 주요 동인이 될 수있는 가공 비용이 재료 비용이 일정하게 유지되는 동안 크게 변하지 않기 때문에 사실입니다. 

높은 강성이 필요한 플라스틱 설계의 경우 더 나은 접근 방식은 단면의 관성 모멘트를 높이기 위해 리브 또는 기타 단면 형상을 사용하는 것입니다.   이는 보이드 및 미세 다공성의 위험을 최소화하여 부품의 품질을 향상시킬뿐만 아니라 재료 함량과 사이클 시간을 줄여 부품 비용을 낮 춥니 다. 

여러 개의 균일 한 간격의 리브는 일반적으로 하나의 큰 리브보다 하중을 더 잘 분산시킵니다.   베이스에서 리브의 두께는 일반적으로 인접한 벽의 절반이지만 구조적 무결성이 외관보다 중요하거나 수지에 수축이 거의없는 경우 벽의 두께와 같을 수 있습니다.   리브 높이는   일반적으로 벽 두께의 2.5 ~ 3 배입니다.

그림 4.   리브 디자인 예

그림 5.   재료 축적을 최소화하기위한 리브 디자인

 갈비뼈가 힘을 추가하는 가장 일반적인 방법이지만 힘을 추가 할 수있는 다른 기능도 있습니다.   거싯 (작은 삼각형 갈비뼈), 주름 및 크라운입니다.

그림 6.   구성 요소 강성을 높이는 기능

반지름! 반지름! 반지름!

성형 후 플라스틱이 수축됨에 따라 날카로운 모서리에 축적되는 응력은 높은 하중이나 충격으로 인해 고장을 일으킬 수 있습니다.   이를 방지하려면 리브, 보스, 측벽 및 기타 기능이 연결되는 모서리에 넉넉한 반경을 사용하십시오.   내부 코너 반경은 응력에 따라 달라집니다.   응력이없는 영역에서 반경은 0.005 인치만큼 작을 수 있지만 부하가 높은 영역은 0.020 인치 이상의 반경을 가져야합니다.   외부 모서리의 반경은 일정한 단면을 보장하기 위해 내부 모서리의 반경에 벽 두께를 더한 값과 같아야합니다.

그림 7a.   갈비뼈의 날카로운 모서리에서 응력 집중 형성

그림 7b.   코너 반경으로 응력 집중 감소

평평한 지역을 피하십시오

넓고 평평한 영역은 뒤 틀리기 쉽습니다.   설계에 평평한 영역이 필요한 경우 가능하면 강성을 추가하기 위해 밑면에 리브를 추가하는 것이 좋습니다.   강성을 높이기위한 다른 옵션으로는 거셋 (작은 삼각형 리브), 주름 및 크라우 닝이 있습니다.   평평한 영역이 필요한 경우 수축이 적은 다른 재료를 평가하여 뒤틀림 수준을 줄일 수 있습니다.

언더컷 방지

언더컷은 금형의 복잡성과 비용 증가를 통해 부품 비용을 증가시킵니다.   언더컷은 일반적으로 부품을 몰드에서 제거 할 수 없기 때문에 피쳐를 생성하기 위해 별도의 코어 및 캠 동작이 필요합니다.   가능하면 언더컷을 제거하거나 아래 표시된 것과 같은 저렴한 금형 설계를 사용하십시오.

그림 8.   저비용 Snap-Fit 금형 설계

부착 지점에 보스 사용

이제 구성 요소가 최소 벽 두께로 설계되었으므로 나사와 같은 패스너를 지원하기 위해 추가 재료를 추가해야합니다.   보스는 공칭 벽보다 두껍지 않아야하며 횡력에 대응하기 위해 거싯으로 강화할 수 있습니다.

그림 9.   권장 보스 디자인

성형 부품을 쉽게 제거 할 수 있도록 적절한 초안 제공

금형 도구가 부품을 쉽게 열고 배출 할 수 있도록 부품을 설계해야합니다. 이것은 대부분 테이퍼링 리브, 보스 및 기타 요소에 의해 수행됩니다. 테이퍼 (또는 드래프트)는 측면 당 최소 0.5도 여야하지만 측면 당 1.5 ~ 3 도가 더 일반적입니다. 구배는 또한 몰드 표면 핀에 따라 달라지며 0.001 인치의 텍스처 깊이마다 측면 당 최소 1 도씩 증가합니다. 1도 드래프트는 길이 인치당 0.017 인치 테이퍼를 생성합니다.

초안 설계가 정확하지 않으면 부품이 인출 중 손상되어 불량률이 증가 할 수 있습니다.   분할 스프레이 또는 몰드 코팅 사용과 같은 특수 처리 단계를 사용해야 할 수도 있습니다.   제품 수율이 감소하고 추가 처리 단계 및 재료를 사용하면 프로세스 비용이 증가합니다.

일반적인 초안 값은 다음 그림에 설명되어 있습니다.

그림 10.   일반적인 초안 값

 분할 선, 게이트 및 녹아웃 핀을 적절하게 찾습니다.

파팅 라인, 게이트 및 노하우 핀의 위치는 툴링 비용과 부품의 품질 수준에 큰 영향을 미칩니다.

분할 선은 도구 절반이 함께 모이는 구성 요소의 선입니다. 중요한면을 가로 지르는 파팅 라인은 플래시를 제거하기 위해 2 차 작업이 필요할 수 있습니다. 공차가 엄격한 형상을 교차하는 분할 선은 금형 불일치로 인해 수율이 감소 할 수 있습니다. 파팅 라인은 부품 표면의 돌출부로 눈에 띄기 때문에 슬라이딩 표면에 위치해서는 안됩니다. 마찬가지로, "범프"또는 불일치로 인해 씰 형태가 완전히 접촉하지 못하도록하는 씰링 표면에 분할 선을 배치해서는 안됩니다.

게이트 위치는 부품 품질에 중요한 역할을합니다.   충전 동작, 최종 부품 치수, 수축, 뒤틀림, 기계적 특성 수준 및 표면 품질에 영향을줍니다. 

그림 11.    부적절한 게이팅으로 인해 재료 공백이 발생할 수 있음

웰드 라인은 둘 이상의 용융 스트림이 금형에 모일 때 형성됩니다.   예를 들어 용융물이 코어 주위로 흐르거나 구성 요소가 여러 영역에서 게이트되는 경우에 발생합니다.   웰드 라인은 종종 표면 결함으로 보입니다.   분할 선 및 녹아웃 핀과 같은 게이트는 부품 표면에 눈에 띄는 자국을 남깁니다.   따라서 게이팅은 표면 품질이 중요한 영역에서 시각적 결함이 형성되는 것을 방지하도록 설계되어야합니다.

그림 12.   웰드 라인 결함

 기본 게이팅 설계 원칙은 다음과 같습니다.

• 스트레스가 심한 영역에서 부품을 게이트하지 마십시오.
• 웰드 라인 방지 또는 최소화
• 스트레스를 많이받는 영역에 웰드 라인을 남기지 마십시오.
• 강화 플라스틱으로 게이트 위치에 따라 부품 뒤틀림 결정
• 적절한 통풍구를 제공하여 공기가 갇히지 않도록하십시오.

대부분의 사출 성형 부품에는 유사한 기능 (벽, 리브, 반경, 보스)이 있기 때문에 여기에 제시된 설계 지침을 대부분의 사출 성형 부품에 사용할 수 있습니다.   그러나 특정 애플리케이션에 필요한 품질 수준은 다를 수 있으며 이러한 일반 지침을 무시해야합니다.   적절한 금형 설계와 함께 적절한 부품 설계는 비용을 낮추고 부품 품질을 높이며 나중에 개발 단계에서 비용이 많이 드는 설계 변경을 최소화 할 수 있습니다.

원본 : www.mem50212.com/MDME/MEMmods/MEM09011B-Design-Concepts/7757C-Eng-Des-Concepts/Plastic%20Part%20Design/Design%20Guidelines%20For%20Quality%20Injection%20Molded%20Components.htm?epik=dj0yJnU9ZVRvVFEtdUJWbllGd0NrOTVhdEw4Y28yRWp2NFV0NVImcD0wJm49RzE4UXVhYnZCSUV3RGM0bnlHWW05dyZ0PUFBQUFBR0FXVHNB

참조 : http://pds27.egloos.com/pds/201605/23/37/02.pdf

압축 스프링은 넓은 적용 범위를 가지며 스프링은 각 회전 사이에 충분한 간극이 있습니다. 압축 후 간격을 줄일 수 있으며 압력이 사라지면 원래 길이로 복원됩니다. 스프링의 접촉 면적을 늘리기 위해 스프링의 끝이 평평 해지는 경우가 많습니다.

TSMC는 스트레이트 배럴, 원뿔, 배럴 등과 같은 다양한 크기와 모양의 압력 스프링을 생산합니다. 압축 스프링에 특별한 요구가있는 경우 숙련 된 엔지니어가 설계하여 (부하 및 서비스 수명 및 기타 특성 포함) 제조 제품을 설계합니다 회사의 요구를 충족시킵니다.사양

• 최소 와이어 크기 : 0.02mm
• 스프링의 최소 외경 : 0.08mm
• 최소 공차 값 : 0.003mm

출처 : https://www.da-yi.com.tw/ko/category/-/CAT-Micro-Compression-Spring_Coil-Helical-Springs.html

비틀림 스프링은 비틀림 또는 비틀림 (회전 운동)으로 작동하는 코일 스프링이며, 비틀림 스프링의 끝은 별도의 구성 요소에 부착되어 비틀림시 기계적인 에너지를 저장할 수있는 유연한 물체입니다. 일단 꼬인 스프링은 꼬인 각도에 비례하여 반대 방향으로 토크 력을가합니다.

TSMC에서는 원형, 정사각형, 직사각형 및 특수 섹션 와이어로 맞춤형 비틀림 스프링을 제조하며 가장 일반적인 재질 유형은 스테인리스 스틸 (유형 302, 유형 316 및 유형 17-7 PH), 음악 와이어, 스프링 스틸 및 경강입니다. 스프링 레그는 임의의 위치에있을 수 있으며, 맞춤형 적용에 따라 거의 모든 구부러 지거나, 구부러 지거나, 꼬이거나, 고리 형으로 형성됩니다. 스프링 끝은 짧은 후크 끝, 힌지 끝, 직선 오프셋, 직선 비틀림, 특수 끝, 직선 비틀림 및 이중 비틀림과 같은 여러 표준 형태로 제공됩니다.

일반적으로 비틀림 스프링은 가까운 상처이지만 코일 사이의 마찰을 줄이기 위해 피치가있을 ​​수 있으며 왼손 또는 오른손 상처는 일반적으로 스프링이 감기면 코일 직경이 감소하고 몸체 길이가 증가합니다. . 풍향은 주어진 응용에 대해 비틀림 스프링이 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 회전하는지에 따라 결정됩니다.

당사의 비틀림 스프링은 자동차, 의료 장비, 전기 장비, 항공 우주 및 로봇 시스템을 포함한 다양한 산업에 사용되며, 비틀림 스프링의 일반적인 예는 옷 핀, 클립 보드, 도어 힌지, 개폐식 좌석, 디지털 카메라 및 수많은 다른 용도

숙련 된 스프링 제조업체로서, 설계 요구 사항에 맞게 다양한 형태의 비틀림 스프링을 맞춤형으로 제조 할 수 있습니다.

출처 : https://www.da-yi.com.tw/ko/category/-/CAT-Torsion-Springs_Spiral-Torsion-Springs.html

https://nanopdf.com/downloadFile/design-considerations-for-the-cosmetics-of-injection_pdf

 Part features cut into the surface of the mold perpendicular to the parting line require taper or draft to permit proper ejection. This draft allows the part to break free by creating a clearance as soon as the mold starts to open. Since thermoplastics shrink as they cool they grip to cores or male forms in the mold making normal ejection difficult if draft is not included in the design. If careful consideration is given to the amount of draft and shutoff in the mold it is often possible to eliminate side actions and save on tool and maintenance costs.

For untextured surfaces generally a minimum of 0.5 deg draft per side is recommended although there are exceptions when less may be acceptable. Polishing in draw line or using special surface treatments can help achieve this.

For textured sidewalls use an additional 0.4 deg draft per 0.1mm depth of texture.

Draft (A) in mm for various draft angles (B) as a function of molding depth (C).

that some sections may become too heavy.

Try to keep features in the parting line or plane.  When a stepped parting line is required allow 7 deg for shutoff. 5 deg should be considered as a minimum. Drag at the shutoff will cause wear over time with the risk that flash will form during molding. More frequent maintenance will be required for this type of tooling if flash free parts are to be produced.
Parting line.

Bill은 플라스틱 사출 성형의 핵심 엔지니어링 원리를 자세히 설명합니다. 그는 역사를 기술하고 프로세스의 복잡한 세부 사항을 밝힙니다. 그는 사출 성형 제품에서 사출 성형으로 생성 된 표식을 어디서 발견 할 수 있는지 보여줍니다.

사출 성형에 있어서 성형 불량의 원인은 크게 10가지 정도로 구분될 수 있습니다.

1. 충전 부족 (Short Shot)

2. 흑줄 (Black streak)

3. 크랙 (Crack)

4. 플래시 (Flash, Burr)

5. 플로우 마크 (Flow Mark)

6. 젯팅 (Jetting)

7. 싱크 마크 (Sink Mark)

8. 은줄 (Silver Streak)

9. 휨 / 변형 (Warpage)

10. 웰드 라인 (Weld Line)

다음 10가지의 불량의 원인과 대책에 대하여 포스팅 해보려 합니다.

1. 중전 부족 (Short Shot)

   수지가 캐비티에 완전히 충전되지 않고 냉각 고화하는 현상

대책

   1) 다수개폐기의 경우 일부가 충전 불량일때

           : 게이트 밸런스 불량이므로 게이트 밸런스 보정

   2) 수지의 유동성 부족

           : 사출온도를 높이거나 사출압력 또는 속도를 높임, 유동성이 높은 수지 선정

   3)​ 사출기 용량에 비해 금형이 큰경우

           : 사출기 용량이 큰것으로 교체

    4) 금형내 유동저항이 큰경우

           : 유동저항을 크게 받는 부분의 직경을 증가시킴

    5) 캐비티 내 공기가 빠지지 않음으로써 생기는 경우

           : 사출속도를 낮춤으로써 공기가 빠져나갈 시간을 준다.

    6) 호퍼에서의 수지 공급 부족

       A) 호퍼부의 과열로 호퍼에 Pellet이 붙어 낙하하지 않음

           : 호퍼부 온도를 낮추거나 냉각수를 사용, 호퍼부 온도를 떨어뜨린다.

       B) 윤활성이 과다한 Pellet으로 스크류가 Pellet을 앞으로 보내지 못함

           : 윤활성이 적은 Pellet 사용

2. 흑줄 (Black streak)

     성형물에 흑갈색의 흐름 모양이 나타나는 현상

대책

   1) 금형 표면에 기름등이 부탁되어 있는 경우

         : 금형 표면에 기름, 그리이스가 묻어있거나 이젝터 편에서 기름, 그리이스 등이 나오는 경우로

           금형 표면을 깨끗한 상태로 유지하도록 한다.

   2) Hot-Runner의 색상 교체 불량인 경우

      ​(Manifold 내에 체류 된 수지가 남아 있어 Gate 부근에 흑줄 발생)

          : 기존 수지가 체류되지 않도록 MainFold의 구조변경

   3) 수지의 열분해에 의한 경우

          : 실린더 내의 체류시간을 적게 하거나 과열을 방지 수지온도를 내리고 사출속도를 느리게 한다. 

            때때로 퍼징을 하는 것도 좋다.

   4) 호퍼 부근의 냉각의 불충분한 경우

       (수지가 공급될 때 공기가 같이 들어가면 이 공기에 의해 수지가 타게 되어 발생)

          : 호퍼부의 냉각수 양을 늘리고, 호퍼다음의 실린더 온도를 낮춘다.

   5) 사출기 손상에 의한 경우

       (실린더 배부나 역류방지 밸브 등이 타서 부서진 경우 발생)

          : 이 경우 노즐의 조임 부분 등에서 탄 수지가 많이 나오므로 신속한 교체 필요

3. 크랙 (Crack)

       성형물 표면에 금이 가는 현상

대책

    1) 잔류응력에 의한 경우

         : 캐비티 과충전에 의한 경우, 불균일한 살 두께에 의한 경우, 이형 시에 발생하는 경우

           인서트 주위에 발생하는 경우, 금형온도 또는 수지 온도가 부적당한 경우

    2) 외부 응력에 의한 경우

         : 성형품 형상 불량에 의한 응력의 집중, 후 가공 시 외부응력에 의한 경우, 반복 / 진동 하중에

           의한 경우, 열팽창 수축에 의한 경우

    3) 환경 응력에 의한 경우

           : 화학약품에 의한 경우, 열에 의한 경우, 자외선에 의한 경우

    4) 금형의 빼기 구배 부족인 경우, 금형면의 연마불량

    5)캐비티 과충전에 의한 경우

        (가장 많은 압력이 걸리는 게이트 부근에 크랙 발생)

           : 수지의 유동성을 높여 낮은 사출압력으로 성형, 실린더 온도를 높이거나 사출속도를 빠르게

             한다.

    6) 금형 온도가 부적절한 경우

           : 금형 온도가 불균일한 경우 냉각차에 의한 응력이 발생한다.

    7) 불균일한 제품 두께에 의한 경우

         (두꺼운 부분의 냉각이 불충분한 상태에서 취출 시 이젝터 핀 주위에 발생)

            : 충분한 냉각시간을 주거나 성형품의 두께가 면하는 부위에 R 또는 테이퍼 처리를 한다. ​

    8) 사출조건에 의해 해결이 불가능한 경우 강도, 분자량이 높은 수지로 재료 변경 필요.

4. 플래시 (Flash, Burr)

       금형의 파팅면 등의 틈에 수지가 흘러 정상 성형물보다 면적이 넓어지거나 중량이 늘어나는 것

대책

     1) 금형 파팅면 불량에 의한 경우

             : 금형 파팅 면의 보수 필요

    2) 과도한 사출 압력과 사출속도

      (냉각 시 압력이 가장 높은 게이트 부나 런너 부근에 발생)

             : 사출 압력과 사출 속도를 낮춘다.

    3) 형체압이 부족한 경우

      (성형품 투영 면적에 비해 형체력이 작은 경우)

             : 높은 형체력을 갖는 사출기로 교체 필요

    4) 성형기의 보수 관리가 나쁜 경우

      (유지 관리가 불량하면 형체력에 좌우, 상하 불균형이 생겨 발생)

             : 주기적으로 성형기 점검이 필요

5. 플로우 마크 (Flow Mark)

대책

    1) 게이트 부가 필요이상으로 냉각되는 경우

       (수지 온도 저하가 현저해 지고 고점도가 된다.)

             : 금형 파팅면의 보수 필요

    2) 수지 점도가 높은 경우

      (수지 점도가 너무 높으면 충분한 사출압력을 전달 할 수 없다.)

             : 수지 온도와 금형 온도를 높이고 사출 속도를 빠르게 함으로써 수지 점도의 증가를 막는다.

    3) 금형 온도가 낮은 경우

      (수지, 냉각이 빠르게 일어나 수지 점도가 급격히 증가한다.)

             : 금형 온도 제어기를 이용하여 적절한 온도로 금형 온도를 유지한다.

    4) 사출 속도가 느린경우

      (캐비티 충진 속도가 늦어진다.)

             : 금형온도, 수지온도를 높여서 늦은 사출 속도로 인하여 충진 도종 수지가 빼앗기는 열량을

               보충한다.

6. 젯팅 (Jetting)

    성형물 표면에 케이트로 부터 리본 모양의 흐름자국

대책

    1) 게이트 구조불량

       (게이트가 작거나 얇은 부분에서 사출된 수지의 유속이 갑자기 빨라져 발생)

             : 게이트의 단면적을 넓힌다. 게이트 단면적 X 유속 = 사출량 게이트의 가로와 세로비는

               1:3~1:2가 적당하다

    2) 콜드 슬러그 웰이 작거나 없는 경우

      (노즐 통과 시 냉각된 수지가 런너에서 다시 냉각되어 캐비티에 사출되어 그대로 냉각되며 발생)

             : 콜드 슬러그 웰을 만들거나 너무 작은 경우 크기를 크게한다.

    3) 금형 온도가 낮은 경우

      (금형 내에서 수지가 급냉되어 발생)

             : 금형온도는 사용 수지의 열변형 온도보다 20℃ 정도 낮은 온도가 적당하다.

    4) 수지점도가 높은 경우

      (수지 점도에 비해 사출온도가 낮은 경우)

             : 노즐 부분의 온도를 높인다.

7. 싱크 마크 (Sink Mark)

    제품의 두꺼운 부분이나 리브(Rib), 보스(Boss) 등의 외츠면이 불충분한 냉각에 의해 안쪽으로 빨려

    들어오는 현상

대책

    1) 스프루, 런너, 게이트가 작은경우

       (냉각 고화가 빨리 일어나 압력강하가 커지고 캐비티 내에 압력을 충분히 전달 할 수 없다.)

             : 압력 전달이 충분히 될 수 있도록 케이트, 런너의 크기를 크게 한다.

    2) 금형 온도가 부적절한 경우

      (성형품의 두께가 두꺼운 부분이나 리브 부분은 다른 부분에 비해 냉각이 늦으므로 안으로 함몰됨)

             : 리브 부분이 충분히 냉각될 수 있도록 구조를 조절한다.

    3) 사출조건상의 원인

      A) 사출압이 낮은 경우

​             : 사출압을 증가시킨다.

      B) 사출압 유지 시간이 짧은 경우

​             : 수지의 열 수축이나 역류가 일어나지 않도록 보압 유지 시간을 길게 한다.

      C) 쿠션량이 부적절한 경우

​             : 쿠션량이 너무 적으면 압력이 전달되지 않으며, 너무 많은 경우에는 압력이 실린더 전부에

               있는 수지에 흡수되어 버리므로 적절한 양을 유지한다. (3 ~ 5 mm)

8. 은줄 (Silver Streak)

       재료의 유동방향으로 은백색의 줄이 생기는 현상

대책

    1) 게이트 구조불량

       (게이트가 작거나 얇은 부분에서 사출된 수지의 유속이 갑자기 빨라지고 압력이 높아져 수지가

        분해를 일으키며 발생)

             : 엔지니어링 플라스틱의 주요 발생원인 게이트의 단면적을 넓힌다.

    2) 금형 표면 불량

      (표면의 수분, 유분, 이형제 등이 용융수지 열에 의해 증발하여 가스가 되어 성형품에 발생)

             : 금형 표면을 알코올, 용제 등으로 청소

    3) 사출압이 높거나 속도가 빠른 경우

      (급격한 살 두께의 변화가 있을 때 유동 중 압축된 수지가 급격히 감압되어 팽창하면서 휘발분이

       가스화 되었다가 금형면과 접촉 시 액화 되면서 발생)

             : 사출압을 낮추고 속도를 느리게 하여 휘발 가스가 충분히 배기 되도록 한다

    4) 수지온도, 금형온도가 너무 낮은 경우

      (수지의 냉각 고화가 빨라서 배기가 불충분하기 때문에 발생

             : 수지와 금형 온도를 높여 냉각 고화를 느리게 한다

    5) 수지의 열분해에 의한 경우

       (수지 자체 또는 안정제,안료 등 첨가제가 분해되어 발생)

             : 불균일한 가소화나 체류에 의해 발생하므로 성형기 최대사출용량의 30 ~ 60% 범위에서

              ​ 조작되도록 한다

    6) 스크류 내에 공기가 혼입된 경우

             : 배압이 없는 경우 혼입되기 쉽다 호퍼 하부의 냉각을 충분히 하고 실린더 후부 온도와 스크류

              ​ 회전 수를 내린다 SUCK BACK 양을 줄인다

    7) 수지의 수분 및 휘발분에 의한 경우

             : 성형 전 충분한 건조로 수분이나 휘발분 제거 장마 때와 같이 공기 중에 수분이 높은 경우

               ​호퍼에 수분이 맺혀 발생하기 쉽다

    8) 재생 수지 사용에 의한 경우 

      (불균일한 형태의 재료가 혼입될 때 재료 사이의 공극으로 공기가 혼입)

             : 재생 수지를 사용할 경우 입자 크기를 균일하게 한다

9. 휨 / 변형 (Warpage)

대책

    1) 냉각이 불균일한 경우

       (성형품 부분간 냉각속도가 다를 때 발생 빨리 냉각되는 곳은 수축이 작고 늦게 냉각되는 곳은

        수축이 크므로 발생)

             : 같은 속도로 냉각이 되도록 냉각라인 설치 게이트에서 멀 수록 수지온도가 낮아지므로

               ​냉각 라인은 게이트 부근에서 먼 곳으로 향하게 한다

    2) 부적절한 게이트

      (게이트 위치가 부적절하여 캐비티 내의 충전시간에 차이가 큰 경우)

             : 게이트 위치 변경 먼저 충전된 부분과 나중에 충전된 부분의 수축율이 틀려서 발생

10. 웰드 라인 (Weld Line)

       캐비티내에서 2개 이상의 분류된 흐름이 다시 합류할 때완전히 융합되지 않고 실모양의 가는 선으로

      나타나는 현상

대책

    1) 런너, 게이트가 너무 작을 경ㅇ우

             : 수지가 금형에 충전될 때 유동저항이 커서 유동성이 떨어지게 되므로 크기를 크게한다.

    2) 게이트에서 웰드부까지의 거리가 긴 경우

             : 수지의 온도 저하가 크게 되므로 게이트를 추가하거나 위치를 변경한다.

    3) 가스 빼기 불량인 경우

      (사출된 용융 수지는 금형 캐비티 내의 공기를 밀어내면서 충전되는데 충분한 가스 빼기가 되지

       ​않으면 이 가스가 웰드부에 위치하게 된다)

             : 이젝터 핀과 이젝터 핀 구멍의 틈새를 이용하거나 파팅 라인에 Air Vent를 설치하여 충분한

               ​가스 빼기를 해 준다

    4) 수지 온도나 금형 온도가 낮은 경우

      (수지 점도가 높아져 유동성이 떨어지므로웰드라인이 심해지게 된다)

             : 수지나 금형 온도를 높여서 유동성을 좋게 한다

    5) 사출속도가 느린 경우

       (수지 유입 속도가 늦어져 융합 시 온도가 낮게 되므로 웰드 부에서의  융합이 불완전하게 된다)

             : 사출 속도를 빠르게 해 수지가 충분히 융합이 가능한 온도에서 만나게 한다

출처 : https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=econonscale&logNo=220158379654&proxyReferer=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F

http://www.dsource.in/course/designing-plastic-products-injection-moulding

재료 및 제조 공정에 대한 적절한 지식은 설계자가 응용 분야에 따라 최상의 재료를 선택하는 데 도움이됩니다. 이 지식은 설계자가 혁신적인 방법으로 재료를 사용하여 설계 문제를 해결할 때 가장 중요한 역할을합니다. 훌륭한 설계자는 재료가 제품의 미학에 영향을 줄뿐만 아니라 제조 비용을 결정하기 때문에 항상 설계 단계에서 재료의 한계와 제약을 고려합니다. 

이 과정은 플라스틱에 초점을 맞출 것이다. 그들은 고 분자량의 유기 고분자입니다. 제조 용이성, 다양성 및 물에 대한 불 투과성과 같은 특성으로 인해 장난감 산업에서부터 우주 탐사에 이르기까지 다양한 응용 분야가 있습니다. 플라스틱은 금속과 같은 다른 재료에 비해 다양하고 복잡합니다. 시간이 지남에 따라 그들은 줄어들고 오싹해진다. 온도 변화에 따라 물성이 변합니다. 


플라스틱의 종류 

플라스틱은 열가소성 수지와 열경화성 수지로 분류 할 수 있습니다. 추가 열가소성 수지는 반 결정질, 비정질 및 엘라스토머로 분류됩니다.

우리 고객은 비용 절감 방법을 끊임없이 찾고 있습니다. 스크류, 글루 또는 용접과 같이 비용을 많이들이는 연결 기술과 시간을 제거하기위한 옵션이 종종 고려됩니다. 이 연결의 대안은 클릭 연결입니다. 스냅 연결은 알루미늄 프로파일의 탄성을 이용하고 두 개 이상의 알루미늄 압출 프로파일의 빠른 연결을 형성합니다. 제대로 작동하는 클릭 연결을 실현하기 위해 다음 질문 6 개를 준비했습니다.

1. 영구 또는 이동식 클릭 연결이되어야합니까?

열 수있는 스냅 연결은 일반적으로 각도 B가 45 °에서 60 ° 사이입니다. 영구 연결의 경우 B = 0 ° 또는 심지어 음수입니다.

2. 사용 가능한 공간은 얼마나됩니까?

'Klipsbeen'은 바운스 할 수있는 길이가 필요합니다. 따라서 탄성 변형은 변형시 재료의 탄성 범위 내에 남아있는 충분한 길이로 구성되어야합니다.

엄지 법칙 : 클립 다리의 길이는 벽 두께보다 12 배 이상 길고 길이가 길수록 좋습니다.

클립 다리의 원하는 길이에 사용할 수있는 공간이 충분하지 않은 경우 클립 다리의 시작 부분 (가장 큰 순간의 위치)에서 더 얇은 벽 두께 및 / 또는 홈을 통해 더 많은 신축성을 생성 할 수 있습니다.

이것의 단점은 압출 속도가 급격히 떨어지기 때문에 프로파일의 압축성과 생산성이 감소되어 알루미늄 프로파일의 원가에 부정적인 결과를 초래한다는 것입니다. 사용 가능한 공간이 거의 없다면 더 많은 탄력성을 만드는 또 다른 대안은 고무 나 플라스틱과 같은 다른 재질로 만들어진 여분의 부품을 사용하여 탄력성을 높이는 것입니다.

3. 힌지 연결로 연결하거나 클릭을 똑바로 밀어 넣어야합니까?

힌지 연결은 변형이 양쪽 다리에 의해 흡수되고 절벽 높이가 한쪽면에서만 극복되어야 프로파일이보다 쉽게 ​​제자리에 들어갈 수 있다는 이점이 있습니다. 하나의 선택이 있다면 힌지 연결이 선호됩니다.

4. 클릭을 수동으로 수행해야합니까, 아니면 기계적으로 수행해야합니까?

많은 경우에, 손으로 스냅 연결부를 쉽게 장착 및 분해 할 수있는 것이 바람직하다. 그러나, 예를 들어, 클릭 연결이 기물 파손의 영향을 받기 쉬운 공용 공간 애플리케이션에서, 연결은 기계 보조 장치로만 분해 될 수있는 경우와 같이 때때로 바람직합니다. 기계 보조기구로 해체하는 동안 더 큰 힘이 가해 져야하는 더 견고한 연결을 실현하는 것이 필요합니다. 기능적인 관점에서 볼 때 연결에 큰 힘이 가해지더라도 연결은보다 견고하게 만들어야하며 기계 보조기구로 실현되어야하므로보다 견고하게 구성됩니다.

5. 어떤 종류의 표면 처리가 프로파일에 제공됩니까?

프로파일은 양극 산화 처리 동안 표면적 당 층 두께가 +/- 0.025 mm이고 분체 코팅 중 표면적 당 층 두께가 +/- 0.05-0.1 mm이기 때문에 매우 중요합니다. 따라서 구조 치수를 지정할 때이 점을 고려해야합니다. 두 가지 프로파일이 모두 양극 처리되고 분말 코팅 된 구조는 특별한주의가 필요합니다. 처리되지 않은 표면은 바람직하지 않습니다. 잔인한 알루미늄이 압력에 의해 서로 마찰되면 흠집이 생기고 클립을 막을 수 있습니다. 따라서 두 가지 프로파일 중 하나를 보호하기 위해 양극 산화 처리하거나 적절한 윤활제를 사용하는 것이 좋습니다.

6. 나중에 연결에 가장 짧거나 가장 긴 길이는 얼마입니까?

클릭 연결은 예를 들어 6 미터 이상의 긴 부분에서도 가능합니다. 힘이 더 잘 분산되기 때문에 더 긴 부품은 사전 인장력을 덜 필요로합니다. 놓으려면 한 쪽을 클릭 한 다음 세로 방향으로 계속하십시오. 짧은 부품의 경우, 더 큰 예비 응력이 실현되어야 프로파일이 종 방향으로 너무 쉽게 미끄러지지 않습니다.

클릭 연결은 알루미늄 프로파일의 설계 단계에서 고려해야 할 요소 중 하나 일뿐입니다. 이 프로세스를보다 쉽게 ​​수행 할 수 있도록 도와 주므로 최고의 디자인을 실현할 수 있습니다. 이러한 요소들을 가이드로 묶었습니다.

원본 https://www.shapesbyhydro.com/nl/sneller-assembleren-6-vragen-voor-een-goed-functionerende-klikverbinding/

1. 파팅라인(Parting Line)의결정

   - 파팅라인 설계

     a. 금형의 열림 방향에 수직으로 한다.

     b. 파팅면은 평면이 가장 좋으나 금형 가공상 경사로 하는 것이 쉬울때는 경사면 또는 곡면으로 한다.

     c. 파팅라인면 바로 윗부분에 단을 주는 방식을 택하면 거스러미발생시제거를 쉽게 할 수 있다.

     d. 제품외관에 파팅라인이 잘 나타나지 않도록 한다.

     e. 성형품의 양단에 언더컷이 있는 경우에는 세로 분활의 파팅라인을 택한다.

     f. 단이 이어진 제품은 가급적 파팅라인을 직선으로 설계한다.

     g. 빼기 구배를 고려하여 성형품이 가동측이나 고정측 한쪽에서 성형이되도록 파팅라인을 선택

     (제품은 금형을불리시 가동측 에 붙도록 정한다.) 

2.성형품의 형상 설계

  - 살두께 결정

     a. 수지의 살두께 범위

     b. 성형품의 강도를 보강할 필요가 있는 경우는 리브나 보스를 설치하는것이 좋다.

     c. 전 제품에 걸쳐 가능한 균일한 살두께를 유지하도록 하는 것이다.

     d. 한 부품내에서 서로 다른 살두께가 균일하게 되지 않으면 경사로 연결한다.

     e. 상자 모양 또는 용기 모양의 성형품은 밑바닥은 두껍게 하고 측벽은서서히 감소되도록 한다.

  - 빼기 구배 (Taper and draftangle) 

     ∙ 금형을 열고 성형품을 취출할 때 성형제품을 변형없이 취출하기 위해파팅면에 수직한 제품면에 빼기구배를 준다.

     ∙ 일반적으로 빼기구배는1/30~1/30(2~1º)가적당하지만 실용 최소 한도는 1/120(1/2º)로 한다.

3. 구멍(hole)의 설계

  a. 구멍 설계

     ∙ 구멍과 구멍의 피치는 구멍지름의2배 이상이 되도록 한다. 

     ∙ 구멍과 성형품 가장자리와의 거리는 구멍에 하중이 작용할 땐 구멍지름의 3배 이상, 하중이 작용하지않을 땐 구멍지름의

       1.5배 정도 를 띄우도록 한다. 

     ∙ 2개의 코어 핀이 제품의 중간에서 만나서 관통구멍을 형성해야 될 경우한쪽 코어의 지름이 다른 쪽 보다 지름 D=d+0.5  이상    

       (0.4~0.7mm정도) 크게 한다.  

     ∙ 성형재료가 흐르는 방향에 수직인 구멍에 코어핀을 설치할 경우, 구멍의 크기가 Φ1.5mm이하인 경우 깊이는 구멍의 직경 

       을 넘지 않고 Φ3mm보다 클 경우는 직경의 두배보다 작게 한다. 

< 구멍 및 축에 대한 성형품 공차> 

4. 성형품의 변형방지와 보강설계 

  a. 모서리의 R붙이기 – 대부분 최소0.5~0.7mm의 R을허용한다. 제품설계시 최소 R을 적용

  b. 모서리의 실제적인 설계 

      ∙ 내부 모서리 – 성형품두께의 1/2배 

     ∙ 외부 모서리 – 성형품뚜께의 1.5배  

     ∙ 성형품의 기능상 모서리 R을  크게 할 수 없는 경우라도 0.3R이상은 필요.  

  c. 리브의 설치

     ∙ 성형품에 리브를 붙여서 강성이나 강도를 증가시킴으로 두께를 두껍게한 것과 동일 효과를 갖게 하는것

     ∙ 큰 형상의 리브를 적게 붙이는 것 보다 적은 형상의 리브를 여러개 붙이는 것이 좋다.

     ∙ 리브의 방향은 금형안에서 수지의 흐름 방향과 같은 방향으로 설치. 

     ∙ 리브의 두께는 S=(0.5~0.7)xT, 기계가공이 곤란한 경우 S=(0.8~0.9)xT로 하고 테이퍼는 5º 정도 

     ∙ 리브의 피치는 살두께의 4배이상

     ∙ 리브와 설치표면의 R=리브의두께/4

  d. 리브의 설계 

     ∙ 리브의 높이  H=1.5~3 x T 

     ∙ 빼기구배 0.5~5º 범위                         

  e. 보스(Boss)

     ∙ 보스의 높이는 지름의 2배이하로 하고 빼기구배는 2º이하가 적당하다.

     ∙ 외경은 내경의 2배가되도록 설계, 보스의 살두께는 0.5~0.7xT로 하고 4T이하의 리브 사용.

     ∙ 보스하단코너 부위에 0.25T 정도의 R을 준다.

     ∙ 빼기구배 : 1/30, 1/20

     ∙ 보스의 안지름은 원활한 체결을 위해 일반적으로 나사외경보다 0.3~0.5mm 적게 한다.

     ∙ 금속인서트를 삽입하여 성형할 경우,보스의 살두께는 인서트물의 외경의 50%~70%로 유지한다.

  f. 인서트(Insert)설계

     ∙ 인서트 밑부분의 성형품 두께가 너무 얇으면 플로마크가 생기고,너무 두터우면 싱크마크가 생김.

     ∙ 밑부분의 두게는 인서트 직경의1/6의 간격 유지. 

     ∙ 인서트부위의외경은 인서트물 직경의 2배 이상

     ∙ 볼트나 나사를 인서트하는 경우에는 나사부가 재료에 들어가지 않도록하고 성형품 표면보다 약간 튀어나오게 한다.

  g. 문자의 치수

     ∙ 양각으로 만들 때가 금형가공하기 쉽고 금형비도 적게든다.

     ∙ 폭 : 0.5mm이상

     ∙ 구배 : 10~15º정도

5. 금형 제작을 고려한 성형품 설계

  a. 대칭 설계

  b. 가공성을 고려해 원형위주로 설계 

  c. 캐비티 분할 및 인서트(Insert)를고려한 성형품 설계 

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