플라스틱 사출 금형은 용융된 플라스틱에 최종 형태를 부여하는 정밀 가공 도구입니다. 용융된 열가소성 또는 열경화성 재료는 고압 하에서 폐쇄된 금형 캐비티에 주입되어 냉각되고 완성된 부품으로 응고된 후 사용 또는 추가 처리를 위해 배출됩니다. 금형 자체는 사출 성형 공정에서 가장 자본 집약적인 요소입니다. 경화된 P20 또는 H13 공구강으로 만든 단일 생산 금형의 비용은 간단한 단일 캐비티 프로토타입 도구의 경우 5,000달러에서 복잡한 다중 캐비티 자동차 금형의 경우 500,000달러가 훨씬 넘습니다. 하지만 일단 입증되면 일관된 치수 정확도로 수십만에서 수백만 개의 동일한 부품을 생산할 수 있습니다.
사출 성형은 전 세계적으로 대량 플라스틱 부품 생산을 위한 주요 공정입니다. 플라스틱 사출 금형을 사용하는 산업에는 자동차(계기 패널, 도어 트림, 클립, 하우징), 가전 제품(휴대폰 케이스, 커넥터, 인클로저), 의료 기기(주사기, IV 부품, 진단 하우징), 포장(캡, 마개, 얇은 벽 용기) 및 산업용 하드웨어(파이프 피팅, 패스너, 기어)가 포함됩니다.
각 생산 주기는 부품 벽 두께, 재료 및 금형 냉각 효율성에 따라 일반적으로 5~60초 내에 완료되는 반복 순서를 따릅니다.
사이클 시간 단축은 사출 성형 생산성을 향상시키는 주요 수단입니다. 하루 24시간 작동하는 16캐비티 금형의 사이클 시간이 10초 단축되면 연간 138,000개 이상의 부품이 추가됩니다. 냉각 회로 설계(금속 3D 프린팅으로 생성된 등각 냉각 채널은 이제 기존 드릴 채널에 비해 냉각 시간을 20~40% 줄일 수 있음)가 가장 영향력 있는 엔지니어링 변수입니다.
생산 사출 금형에는 수십 개의 정밀 부품이 통합되어 있습니다. 금형 설계, 문제 해결 및 유지 관리를 위해서는 각각의 기능을 이해하는 것이 필수적입니다.
캐비티(여성 인상)와 코어(남성 인상)가 함께 성형 부품의 외부 및 내부 형상을 정의합니다. 2플레이트 금형에서 캐비티는 고정된 절반에 위치하고 코어는 움직이는 절반에 위치합니다. 캐비티의 표면 마감은 부품 표면 품질을 직접적으로 결정합니다. — 광학 또는 미용 표면의 경우 SPI A1(Ra 0.012–0.025 µm)로 광택 처리하고, 무광택 또는 가죽결 미학을 위해 EDM 또는 화학적 에칭으로 질감 처리하거나, 내부/기능 표면을 위해 표준 가공 마감 처리합니다.
러너 시스템은 용융된 플라스틱을 기계 노즐에서 각 캐비티의 게이트 진입점으로 보냅니다. 콜드 러너 시스템 — 금형 분할 표면의 기계 가공 채널 — 매 샷마다 재료가 응고될 수 있도록 하며 스크랩(러너)으로 제거하거나 재분쇄하여 재활용해야 합니다. 핫 러너 시스템 내장된 히터 매니폴드를 통해 런너 채널을 용융 온도로 유지하여 런너 스크랩을 완전히 제거하고 사이클 시간을 단축합니다. 핫 러너 시스템은 금형 비용에 $5,000~$50,000를 추가하지만 특히 고가의 엔지니어링 수지를 사용하여 대량 생산 시 경제적으로 타당합니다.
게이트는 플라스틱이 러너에서 캐비티로 흘러 들어가는 제한된 진입점입니다. 게이트 유형 및 위치는 충전 균형, 웰드 라인 배치, 잔류 응력 및 외관 외관에 영향을 미치는 중요한 설계 결정입니다. 일반적인 게이트 유형에는 엣지 게이트, 배출 시 자동으로 게이트가 해제되는 잠수함(터널) 게이트, 3플레이트 금형의 핀 포인트 게이트, 가장 깨끗한 게이트 흔적을 제공하는 핫 러너 시스템의 밸브 게이트가 포함됩니다.
코어 및 캐비티 블록 내의 드릴링 또는 밀링된 수로에는 냉각수를 운반하여 응고되는 부분에서 열을 추출합니다. 냉각 회로 설계는 금형 표면 전반에 걸쳐 균일한 온도 분포를 달성해야 합니다. 영역 간 온도 변화가 5~10°C를 초과하면 수축, 변형 및 싱크 마크가 발생합니다. 베릴륨-구리 인서트 기존 냉각 채널이 도달할 수 없는 열적으로 격리된 영역(얇은 리브, 깊은 코어)에 사용되며, 공구강보다 4~6배 더 빠르게 열을 전도합니다.
금형이 열린 후 플레이트 메커니즘으로 구동되는 이젝터 핀이 부품을 코어에서 밀어냅니다. 핀 직경, 위치 및 개수는 부품에 자국이 생기거나 왜곡되지 않고 배출력이 분산되도록 설계되어야 합니다. 이젝터 슬리브는 원통형 코어 주위에 사용됩니다. 스트리퍼 플레이트는 벽이 얇거나 섬세한 부품에 균일한 배출을 제공합니다. 이젝터 핀 표시는 항상 부품의 이젝터 측면에 나타납니다. - 비외관적이거나 기능적이지 않은 영역에 배치하는 것이 기본적인 금형 설계 원칙입니다.
언더컷(직선 당김 배출을 방지하는 형상)을 생성하는 기능에는 움직이는 금형 구성 요소가 필요합니다. 슬라이드 (앵글 핀 또는 유압 실린더로 구동) 구멍, 나사산 및 클립과 같은 외부 언더컷을 제거하기 위해 금형이 열릴 때 옆으로 당깁니다. 리프터 내부 언더컷을 제거하기 위해 배출 중에 대각선으로 움직이는 각진 이젝터 구성요소입니다. 각 슬라이드 또는 리프터는 금형에 기계적 복잡성과 비용을 추가하며 마모 표면은 대량 생산 시 정기적인 유지 관리가 필요합니다.
공구강 등급은 예상되는 부품 수량, 플라스틱 재료의 마모성, 필요한 표면 마감 및 예산을 기준으로 선택됩니다. 주요 옵션:
| 강철 등급 | 일반적인 경도 | 예상 금형 수명 | 최고의 대상 |
|---|---|---|---|
| P20(사전 경화) | 28~34HRC | 100,000~500,000장 | 중간 용량, 비연마성 수지, 프로토타입 도구 |
| H13(경화) | 44~52HRC | 500,000~2,000,000장 | 대량 생산, 유리 충전 수지 |
| S136 / 420SS (스테인리스) | 48~52HRC | 500,000~1,000,000장 | 부식성 수지(PVC, 불소수지), 의료/광학 부품 |
| 알루미늄 (7075) | ~150HB | 1,000~10,000장 | 프로토타입/브리지 툴링, 단기 실행 |
유리 충전, 광물 충전 및 난연성 수지는 충전되지 않은 등급보다 마모성과 부식성이 훨씬 더 높습니다. 30% 유리 충전 나일론(PA6-GF30) 또는 20% 유리 충전 PBT를 사용하는 금형은 허용 가능한 다이 수명을 달성하기 위해 경화된 H13 또는 질화 P20 표면이 필요합니다. 표준 P20의 동일한 금형은 연마제를 사용한 50,000회의 샷 후에도 눈에 띄는 캐비티 마모를 나타낼 수 있습니다.
캐비티 수는 금형 설계에서 기본적인 경제 및 엔지니어링 결정입니다.
1캐비티 금형과 4캐비티 금형의 경제적 손익분기점 — 더 낮은 부품당 기계 시간으로 상쇄되는 더 높은 툴링 비용을 고려하면 — 사이클 시간, 기계 시간당 요율 및 수지 비용에 따라 일반적으로 연간 부품 수가 200,000~500,000개에 이릅니다. 연간 부품 수가 100만 개가 넘으면 8~16개의 캐비티 툴링이 일반적으로 중소 규모 부품 크기에 적합합니다.
많은 부품 품질 문제는 가공 매개변수 자체가 아닌 금형 설계나 조건으로 인해 발생합니다. 금형측 근본 원인을 이해하면 더 빠른 문제 해결이 가능합니다.
효과적인 금형 설계는 성형성을 위한 부품 설계부터 시작됩니다. 금형 복잡성과 부품 결함을 줄이는 가장 효과적인 설계 지침:
저작권 © Suzhou Huanxin Precision Molding Co., Ltd. 모든 권리는 보호됩니다.
