다단계 사출 성형 이론-
주사하는 동안용융된 플라스틱이 금형 캐비티에 유입되면 용융물은 복잡한 열역학적 힘과 유체 역학적 힘을 받게 됩니다. 그림에 표시된 것처럼 네 가지 사출 속도에서의 용융 유동 특성을 설명합니다. 그림 (a)는 고속-사출 성형 중에 발생하는 구불구불한 흐름 패턴 또는 "제팅" 현상을 보여줍니다. 그림 (b)는 중간{3}}높은 주입 속도에서의 흐름 상태를 보여줍니다. 여기서 게이트의 "제팅" 현상이 감소되어 본질적으로 "확산 흐름" 상태에 접근합니다. 그림 (c)는 중간- 낮은 사출 속도에서의 흐름 상태를 보여줍니다. 여기서 용융물은 일반적으로 "제팅" 현상을 생성하지 않으며 용융물은 낮은 속도의 안정적인 "확산 흐름"으로 금형을 채울 수 있습니다. 그림 (d)는 저속 사출 성형을 보여 주며, 이는 지나치게 느린 충전 속도로 인해 금형 충전이 어렵거나 심지어 실패할 수도 있습니다.
일반적으로 신장 흐름 모델 하에서 고분자 용융물의 신장 흐름은 세 단계로 진행됩니다. 초기 단계에서는 용융 선단이 게이트를 통과할 때 방사상 흐름을 나타냅니다. 용융 선단이 사출 압력의 작용에 따라 호-모양이 되는 중간 단계; 점탄성 용융물이 앞쪽 가장자리 역할을 하는 균일한 흐름의 마지막 단계입니다.
초기 단계의 용융물의 유동 특성은 게이트에서 흘러나오는 용융물이 사출 압력 및 사출 속도의 작용에 따라 일정한 운동 에너지를 보유한다는 것입니다. 이 운동 에너지의 크기(이 시점에서는 금형 캐비티에 막 진입했으며 유동 저항의 영향을 받지 않음)는 방사형 유동 특성과 용융 선단의 확산 부피에 영향을 미칩니다. 이 힘이 특히 강하면 "제팅(jetting)" 현상이 발생할 수 있습니다. 이 힘의 운동 에너지가 적절할 때 용융물은 소스에서 모든 방향으로 균일하게 흘러 확산 상태가 더 좋아집니다.
초기 단계가 진행됨에 따라 용융물은 빠르게 퍼지고 금형 캐비티 벽과 접촉할 때 두 가지 현상이 발생합니다. a) 금형 캐비티 벽에 의해 가해지는 힘으로 인해 흐름 방향이 변경됩니다. b) 금형 캐비티 벽의 냉각 및 마찰 효과로 인해 유동 저항이 발생하여 서로 다른 지점에서 용융 유동의 속도 차이가 발생합니다. 이러한 흐름 특성은 용융물의 서로 다른 지점에서 유속이 동일하지 않은 것으로 나타나며, 용융물의 코어에서 유속이 가장 높고, 앞쪽 가장자리 재료의 흐름이 호 모양을 나타냅니다. 동시에 각 지점의 흐름은 불평등한 항력과 구속을 생성하며 흐름 저항은 흐름 거리가 증가함에 따라 증가하는 경향이 있습니다.
세 번째 단계에서는 용융된 재료가 금형 캐비티로 빠르게 흘러 들어가고 점탄성 용융물이 유동 선단으로 작용합니다. 사출성형의 2단계와 3단계에서는 사출압력과 사출속도에 의해 발생하는 운동에너지가 금형 충전특성에 영향을 미치는 주요 요인이 된다. 그림은 팽창 흐름 과정과 속도 분포를 보여줍니다. 사출 성형 부품은 다양한 형태로 제공되며 그림에는 하나의 모델만 표시됩니다. 유동 특성, 금형 충진 공정 중 에너지 손실, 제품 형상은 밀접한 관련이 있으며 플라스틱마다 유동 특성이 다릅니다.
1. 저온-온도 금형; 2. 차가운-고형화된 플라스틱 층; 3. 용융물의 흐름 방향; 4. 저온-금형에서의 속도 분포.
금형 캐비티 내 용융 재료의 이상적인 유동 상태
위에서 언급한 바와 같이, 균일한 팽창 흐름의 특성과 게이트로부터의 플라스틱 용융 흐름의 초기 단계는 "제팅" 또는 제트 특성과 유사한 현상을 나타내서는 안 됩니다. 이를 위해서는 용융물이 게이트로 흐르는 초기 단계에서 과도하게 높은 운동 에너지를 갖지 않아야 합니다(과도한 운동 에너지는 분사 및 구불구불한 패턴으로 이어질 수 있음). 금형 충전 중간- 단계에서 팽창 흐름은 흐름 저항을 극복하고 균일한 팽창 상태를 달성할 수 있을 만큼 충분한 운동 에너지를 가져야 합니다. 금형 충전의 마지막 단계에서 점탄성 용융물은 금형을 신속하게 충전하여 유동 거리가 증가함에 따라 증가하는 유동 저항을 극복하고 미리 결정된 균일하고 안정된 유량을 달성해야 합니다. 유변학적 원리에 기초하여 이러한 이상적인 흐름 상태는 우수한 물리적 및 기계적 특성을 지닌 사출-성형 제품을 만들고, 제품의 내부 응력과 배향을 제거하며, 싱크 마크와 표면 유동선을 제거하고, 제품 표면 광택의 균일성을 높일 수 있습니다.
다단계 주입 프로세스 구현-
다단계 사출 성형에는 기본적으로 플라스틱 용융물이 금형 캐비티를 채우는 순간 다양한 사출 속도를 제어하여 충전 공정 중에 플라스틱 용융물이 거의-이상적인 상태에 도달할 수 있도록 하는 과정이 포함됩니다. 이러한 이상적인 충진 공정은 플라스틱 제품에 품질 결함을 일으키지 않으며 응력이나 방향력을 생성하지도 않습니다. 일반적으로 사출 성형 공정은 몇 초에서 수십 초 내에 완료되며 다단계 사출 성형 공정에서는 충전 공정을 이 짧은 시간 내에 다양한 사출 속도로 제어되는 다양한 충전 상태의 연속 시퀀스로 변환해야 합니다.
실제 다단계 사출 공정의 5{0}}단계 요구 사항에 따라 다양한 사출량이 구현되며 용융물의 운동 에너지는 사출 성형 기계에서 제공되어야 합니다. 현재의 사출 성형 기계는 그림에서 볼 수 있듯이 이미 분할 또는 다중{3}}세그먼트 사출 제어를 달성할 수 있습니다.
위 그림에 표시된 것처럼 5개-세그먼트 주입 제어가 가능하며, 각 세그먼트는 서로 다른 주입량을 갖습니다. 스트로크에 의해 제어되는 분사량은 다음과 같습니다.
- 어디 ΩLn주입량입니다.
- Ln분사 스트로크입니다.
- D는 사출 성형기 나사의 직경입니다.
- p는 플라스틱의 밀도입니다.
따라서 이 단계에서 용융된 재료의 원하는 운동 에너지를 달성하기 위해 각 세그먼트에서 다양한 사출 속도와 압력을 사용할 수 있습니다. 각 세그먼트는 금형 캐비티의 특정 영역(n-zone)에 해당합니다. 게이팅 시스템의 영향으로 흐름의 운동 에너지가 변하더라도 체적 유량의 변화는 최소화되어야 합니다.
실제 생산에서는 다단계 사출을 구현하는 사출성형기의 사출 속도가-다단계로 제어됩니다. 일반적으로 사출 공정은 다이어그램에 표시된 대로 3개 또는 4개의 구역으로 나눌 수 있으며, 각 구역은 적절한 사출 속도로 설정되어 다단계 사출 성형을 달성할 수 있습니다.- 현재 일부 사출 성형기에는 다단계 사전-가소화 및 다단계-보압 기능도 있습니다.
다단계-사출 성형 공정 곡선
다단계-사출 성형은 금형 충전 중 용융된 재료의 상태를 설명하지만 제어는 사출 성형기에 의해 구현됩니다. 사출성형기의 제어원리 측면에서 사출속도(사출압력)와 스크류 이송행정의 관계를 활용할 수 있다. 그림은 다단계 사출 성형 공정의 일반적인 곡선을 보여줍니다. 여기서 사출 공정 중에 다양한 사출 압력과 속도가 다양한 양의 재료에 적용됩니다.
1~5 - 5개의 다양한 사출 속도
다단계-사출 성형의 장점
사출 성형에서 고속-사출과 저속-사출은 각각 장점과 단점이 있습니다. 경험에 따르면 고속-주입에는 일반적으로 다음과 같은 장점이 있습니다. 증가된 유동 거리; 제품의 표면 마감 개선; 웰드 라인의 강도 증가; 냉각 변형 방지. 반면, 저속- 주입은 일반적으로 다음과 같은 장점이 있습니다. 효과적인 플래시 방지; 흐름 자국 방지; 곰팡이 배출 문제 예방; 공기 포집 방지; 및 분자 배향 변형 방지.
다단계 사출 성형은 고속-사출과 저속{2}}사출의 장점을 결합하여 점점 더 복잡해지는 플라스틱 제품 형상과 금형 러너 및 캐비티 단면의 급격한 변화에 대한 요구사항을 충족합니다.- 또한 성형과정에서 사출자국, 수축, 기포, 웰드라인, 번자국 등의 불량을 효과적으로 제거할 수 있습니다.
다단계 사출 성형 공정은-기존의 사출 및 보압 방식을 탈피하여 고속-사출 공정과 저속-사출 공정의 장점을 유기적으로 결합합니다. 사출 공정 중에 다단계 제어를 구현하면 사출 성형 부품의 많은 결함을 극복할 수 있습니다. 예를 들어, 그림은 사출 공정 초기에 저속-사출을 사용하고, 금형 캐비티 충전 중에 고속-사출을 사용한 다음, 충전이 끝날 무렵 다시 저속-사출을 사용하는 방법을 보여줍니다. 사출 속도의 제어 및 조정을 통해 Burr, Jetting Mark, Silver Streak, Burn Mark 등 다양한 바람직하지 않은 현상을 예방하고 개선할 수 있습니다.
a-d: 네 가지 사출 속도
실제 경험에 따르면 다단계 프로그램 제어를 통해 사출성형기의 유압, 사출 속도, 스크류 위치 및 스크류 속도를 제어하면 수축, 뒤틀림, 플래싱 등 사출 성형 제품의 외관 불량을 크게 개선할 수 있습니다.-