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산업용 금형 수명에 대한 논의: 사출 및 다이캐스팅 금형의 서비스 수명을 연장하는 방법

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사출 및 다이캐스팅 금형 수명

금형 수명은 항상 산업 프로젝트의 수익성에 있어 필수적인 요소였습니다. 합리적인 방법을 사용하여 금형의 수명을 설계 요구 사항 이상으로 연장할 수 있다면 회사의 수익성이 크게 향상될 것입니다. 우리는 금형의 수명에 영향을 미치는 요인이 많다는 것을 알고 있습니다. 금형의 종류에 관계없이 수명에 영향을 미치는 가장 중요한 요소는 필연적으로 재료입니다.

사출 및 다이캐스팅 금형에 사용되는 일반적인 재료는 금형강입니다. 금형의 수명을 이해하기 위해 재료부터 살펴보겠습니다.

산업용 금형용 강재 요구 사항

금형 강재의 선택 기준은 다음과 같습니다:

사출 재료의 요구 사항: 플라스틱마다 높은 광택성, 내식성 등과 같은 특정 요구 사항에 따라 다른 강철 소재가 필요합니다.

가격 고려 사항: 강철의 성능은 비용에만 의존하지 않습니다. 금형의 비용 요소 간의 균형을 맞추는 것이 중요합니다. 예상 금형 수명에 따라 적절한 금형강을 선택하면 불필요한 낭비를 방지할 수 있습니다. 예를 들어

일반 P20 강철의 수명은 약 30만 사이클입니다.

2738 스틸은 약 50만 사이클을 문제 없이 견딜 수 있습니다.

H13/2344 강철은 상황에 따라 다르지만 일반적으로 800,000~1,000,000회 이상 사용할 수 있습니다.

금형 수명 및 강재 요구 사항을 설명하는 SPI 금형 분류

SPI 금형 분류는 복잡성, 품질 요구 사항 및 예상 생산량에 따라 금형을 여러 등급으로 분류합니다.

SPI 금형 분류금형 유형설명사용 횟수
클래스 101높은 생산성높은 부품 품질 요구 사항을 충족하는 연장 생산에 적합하도록 설계1000000회 이상
클래스 102높은 생산성클래스 101과 유사하지만 요구 사항이 약간 낮습니다.500,000~1000000주기
클래스 103보통 생산까다롭지 않은 부품 품질로 중간 정도의 생산량을 위한 금형300,000~500,000주기
클래스 104소량/시제품 제작소량 생산 또는 프로토타입 제작용 금형100,000 ~ 300,000주기
클래스 105프로토타입/실험용단기 생산, 테스트 또는 실험 목적의 금형500주기
클래스 A중요한 표면 마감미적 기준이 높은 부품을 생산하기 위한 금형
클래스 B기능성 표면 마감외관이 덜 중요한 부품 생산용 금형
클래스 C비특이적 표면 마감눈에 보이지 않는 부품 또는 표면 문제가 없는 부품을 생산하기 위한 금형

클래스 101 및 클래스 102 금형은 HRC50 이상의 경도를 달성하기 위해 열처리가 필요한 경우가 많습니다. 선택한 강재는 높은 경도 수준에서 우수한 열처리 성능과 절삭 성능을 가져야 합니다. 스웨덴의 8407, S136, 미국의 420, H13, 유럽의 2316, 2344, 083 또는 일본의 SKD61, DC53과 같은 특정 강종을 언급하고 있지만 실제 선택은 플라스틱의 유형, 부식성, 외관 요구 사항 및 투명성과 같은 요인에 따라 달라집니다.

클래스 103 몰드는 일반적으로 S136H, 2316H, 718H, 083H와 같은 등급과 HB270~340 범위의 경도를 가진 사전 경화 재료를 사용합니다.

클래스 104 및 105 몰드는 일반적으로 P20, 718, 738, 618, 2311, 2711과 같은 강재를 사용합니다. 수요가 적은 금형에는 S50C, 45# 강을 사용하거나 금형 캐비티를 금형 배아에 직접 가공하는 방법을 사용할 수 있습니다.

사출 금형 수명

사출 금형의 수명에 영향을 미치는 요인

구조: 잘 설계된 금형 구조는 하중 지지력을 향상시키고 열 및 기계적 응력을 줄여줍니다. 적절한 다이 가이드 메커니즘으로 마모를 방지하고 고강도 부품의 특수 처리로 응력 집중을 최소화합니다.

재료: 금형 재료의 선택은 매우 중요합니다. 생산량이 많을수록 금형에 더 많은 하중이 가해지므로 하중 지지력이 우수하고 수명이 긴 소재가 필요합니다.

가공 품질: 가공 및 열처리로 인한 결함은 금형 수명에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 금형 표면의 잔여 나이프 자국, 방전 가공(EDM)으로 인한 미세한 균열, 열처리로 인한 표면 결함은 금형의 지지력과 수명을 저하시킬 수 있습니다.

Working conditions: Injection molds undergo repeated cycles of mold closing, locking, injection, 유지 압력, cooling, mold opening, and ejection. To ensure optimal performance, we should ensure that all work mechanisms function reliably, operate smoothly, and receive regular maintenance and lubrication.

부품 조건: 가공된 부품의 표면 품질, 경도, 연신율, 치수 정확도 및 기타 기계적 특성은 금형의 수명에 직접적인 영향을 미칩니다. 표면 결함이나 재료 접착력과 같은 문제는 금형의 정상적인 기능을 방해할 수 있습니다.

사출 금형 수명 연장을 위한 팁

합리적인 클램핑 력 설정

Correct clamping force setting is crucial to extend mold life. The correct setting of the clamping force of the injection molding machine is important to improve the life of the mold. Setting the clamping force too high or too low can negatively affect the mold. A low clamping force may cause the mold to open or be damaged due to the injection pressure exceeding the clamping force. Conversely, a high clamping force can exert excessive pressure on the mold, damaging the parting line, exhaust area, and mold parts.

이러한 문제를 방지하기 위해 금형 흐름 분석 또는 공식을 사용하여 각 금형에 이상적인 클램핑 력을 계산할 수 있습니다:

체결력 = 투영 면적 x 재료 체결력 계수 x 안전 계수

투영된 영역은 제품과 러너로 구성되며, 클램핑을 얻을 수 있습니다.

재료 특성 표에서 재료의 힘 계수를 확인하거나 재료 공급업체에 문의하세요. 일반적으로 1.5~2의 안전 계수는 사출 성형기의 안정성 및 구조 등의 요인에 따라 선택됩니다.

합리적인 금형 개방 및 클램핑 설정

클램핑 속도는 사출 성형 공정의 사이클 타임에 영향을 미칩니다. 그러나 단순히 가장 빠른 클램핑 속도를 목표로 하는 것이 아니라 균형을 찾는 것이 중요합니다. 과도한 클램핑 속도는 마모를 증가시키고 금형 부품의 잠재적 손상을 초래할 수 있습니다. 금형에 정렬 불량이나 손상을 일으킬 수 있는 갑작스러운 움직임을 피하기 위해 빠른 클램핑에서 느린 클램핑으로 부드럽게 전환하는 것이 매우 중요합니다. 핀과 부품이 서로 맞물리기 전에 느린 클램핑을 수행하여 적절한 정렬을 보장하고 클램핑 중 간섭을 방지해야 합니다. 마찬가지로 빠른 이형과 느린 이형 사이의 전환도 매끄러워야 합니다. 빠른 이형은 잠재적인 손상이나 간섭을 방지하기 위해 모든 제품과 부품이 금형에서 성공적으로 이형된 후에만 수행해야 합니다.

적절한 클램핑 속도를 찾으려면 금형 설계, 사용 재료, 부품 복잡성, 기계 성능 등 다양한 요소를 고려해야 합니다. 기계 제조업체의 지침과 금형 사양을 참조하고 적절한 테스트를 수행하여 특정 사출 성형 공정에 맞는 최적의 클램핑 속도를 결정하는 것이 좋습니다.

올바른 이젝터 설정

이젝터 메커니즘 설정이 잘못되면 제품을 과도하게 배출하거나 부적절하게 배출하여 금형 수명을 위협할 수 있으며, 이로 인해 금형이 손상될 수 있습니다. 실제 제품에 필요한 이격 거리를 고려하여 성형 부품이 금형에서 올바르게 배출되는지 확인하는 것이 중요합니다.

과도한 배출량은 이젝터 핀에 극심한 압력을 가할 수 있습니다. 따라서 이젝터 압력을 실제 제품 요구 사항에 맞는 적절한 수준으로 설정하는 것이 중요하며, 이젝트 부피도 고려해야 합니다.

적절한 핫 러너 설정

핫 러너를 시작하고 닫는 방법은 실제로 금형 수명에 영향을 미칠 수 있습니다. 부적절한 시동 절차는 금형 상승과 같은 금형 문제를 일으킬 수 있으며, 이로 인해 금형 제거 및 수리가 필요할 수 있습니다. 이러한 문제를 방지하려면 전체 생산을 시작하기 전에 밸브 게이트를 수동으로 작동하고 설정이 정확하고 제대로 작동하는지 확인하는 것이 좋습니다.

또한 재료 분배 플레이트를 통해 핫 러너의 재료를 내보내고 온도를 측정하여 원하는 온도와 일치하는지 확인하는 것이 좋습니다. 핫 러너를 닫는 동안 재료 열화 위험을 최소화하기 위해 핫 러너 온도를 즉시 낮추는 것이 중요합니다. 이러한 관행은 최적의 성능과 금형 수명 연장에 기여합니다.

합리적인 금형 냉각 설정

과도한 금형 온도는 금형 수명에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 과도한 금형 온도는 금형 수명을 단축시킬 수 있습니다. 금형 온도를 허용 가능한 부품 외관을 달성하는 데 필요한 최소값으로 제한하는 것이 금형 수명을 개선하는 데 도움이 됩니다. 또한 금형 내 온도 분포를 균형 있게 유지하는 것도 중요합니다. 금형의 움직이는 면과 고정된 면 사이의 온도 차이를 6℃ 범위 내로 유지하는 것이 이상적입니다. 이 범위를 벗어나는 온도 변화는 금형 양면 간의 열 변형에 상당한 차이를 유발하여 개폐가 제대로 이루어지지 않아 궁극적으로 금형 마모 또는 손상을 초래할 수 있습니다. 금형 온도를 제어하고 균형을 유지함으로써 금형의 전체 수명을 향상시킬 수 있습니다.

금형 청소 및 유지 관리

생산 환경에서 정기적으로 금형을 검사, 청소 및 윤활합니다(가급적 교대 근무에 한 번 이상). 이 과정에서 긁힘, 파팅 라인 마모, 버와 같은 금형 마모 징후에 주의를 기울이세요. 예방적 유지보수 일정을 수립하고 금형 유지보수 기록을 보관하는 것이 중요합니다. 반복되는 유지보수 이벤트를 검토하여 예방적 유지보수 빈도를 결정하면 예정에 없던 유지보수 이벤트를 줄이는 데 도움이 됩니다. 슬라이드의 윤활 상태를 점검하고 제대로 작동하는지 확인하는 것이 필수적입니다. 브레이크 고장과 후크 풀림의 징후를 모니터링하는 것도 중요합니다. 각 청소 및 검사 후에는 금형에서 나가기 전에 슬라이드가 올바른 위치에 있는지 확인해야 합니다. 또한 금형을 6시간 이상 사용하지 않을 경우 녹 방지제를 도포하고 질감이 있고 광택이 나는 부분을 철저히 코팅하면 녹 손상을 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 관행을 따르면 금형 유지 관리를 효과적으로 수행하여 금형 성능과 수명을 향상시킬 수 있습니다.

다이캐스팅 금형 수명

다이캐스팅 금형의 수명이 다했는지 확인하는 방법

일반적으로 다이캐스팅 금형이 다음 현상의 과정에서 사용되는 경우 금형이 "수명 종료"에 가까워졌음을 나타냅니다.

금형 노화 및 표면 균열: 금형이 노후화되면 표면 균열이 발생하여 주물의 외관에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 균열은 주물의 변형이나 변형으로 이어질 수도 있습니다.

금형 캐비티 균열: 금형 캐비티에 큰 균열이 있으면 주물이 올바르게 형성되지 않습니다. 이는 금형에 심각한 손상이 있음을 나타내며 주조 공정을 방해합니다.

금형 파팅 표면 붕괴: 금형의 파팅 표면이 붕괴되면 다양한 결함이 발생합니다. 이 상태는 다이캐스팅 효율을 심각하게 떨어뜨리고 주물에 대한 광범위한 후처리가 필요하므로 작업량이 증가합니다.

다이캐스팅 금형 수명을 연장하는 방법

금형 재료 선택, 금형 설계, 금형 제조, 금형 사용 및 유지 관리의 네 가지 측면에서 주로 다이캐스팅 금형의 서비스 수명을 연장하는 다양한 방법이 있습니다.

자료 선택에 대해서는 위에서 이미 설명했으므로 여기서는 반복하지 않겠습니다.

다이캐스팅 금형 설계

다이캐스팅 금형의 설계는 금형의 수명을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 잘 설계된 금형은 다이캐스팅 공정의 수명을 크게 향상시킬 수 있습니다. 따라서 주조의 특성을 고려하여 금형 설계 단계에서 아래 사항을 고려하는 것이 좋습니다:

금형 강도를 높입니다: 금형이 다이캐스팅 공정에서 발생하는 기계적 및 열적 응력을 견딜 수 있도록 충분한 강도와 강성을 갖춘 금형을 설계해야 합니다. 여기에는 고품질 재료를 사용하고, 금형 구조를 최적화하고, 응력이 집중되기 쉬운 중요 부위를 보강하는 것이 포함될 수 있습니다.

냉각 시스템 설계를 개선합니다: 주조 공정 중 온도를 효과적으로 제어하기 위해 금형 냉각 시스템 설계에 세심한 주의를 기울입니다. 냉각 채널의 레이아웃과 크기를 최적화하고, 금형 전체에 걸쳐 균일한 냉각을 보장하며, 컨포멀 냉각과 같은 고급 냉각 기술을 사용하여 냉각 효율을 개선하고 금형 수명을 연장합니다.

내마모성 소재를 사용합니다: 캐비티, 코어, 슬라이드 등 마모가 심한 금형 부품에 내마모성 소재나 코팅을 사용하는 것이 좋습니다. 이러한 소재는 금형의 내마모성을 개선하고 수명을 연장할 수 있습니다.

게이팅 시스템 설계 최적화: 게이팅 시스템의 설계는 주조 품질과 금형 수명에 결정적인 역할을 합니다. 용융 금속의 원활하고 제어된 흐름을 보장하고 난류와 공기 유입을 최소화하며 금형 캐비티에 미치는 영향을 줄이기 위해 스프 루, 러너 및 게이트를 신중하게 설계해야 합니다.

응력 집중을 줄입니다: 금형 설계에서 날카로운 모서리나 단면의 급격한 변화 등 응력 집중이 발생할 수 있는 영역을 식별합니다. 필렛, 반경 또는 점진적인 전환을 통합하여 설계를 수정하여 응력을 더 고르게 분산하고 실패 위험을 줄입니다.

적절한 환기를 실시합니다: 주조 중 금형 캐비티에서 공기와 가스를 방출하려면 적절한 환기가 필수적입니다. 통풍이 불충분하면 다공성, 결함 및 금형 손상이 발생할 수 있습니다. 통풍구를 신중하게 설계하고 적절한 위치에 배치하여 금형의 무결성을 손상시키지 않으면서 적절한 환기가 이루어지도록 합니다.

금형 흐름 분석을 수행합니다: 금형 흐름 시뮬레이션 소프트웨어를 활용하여 제조 전에 금형 설계를 분석하고 최적화합니다. 이 프로세스를 수행하면 흐름 불균형, 공기 혼입 또는 과도한 압력 등의 잠재적 문제를 파악하여 금형의 수명과 성능을 개선하는 설계 조정을 할 수 있습니다.

정기적인 유지보수 및 검사: 청소, 윤활, 검사를 포함한 다이캐스팅 금형의 정기 유지보수 일정을 수립합니다. 금형에 마모, 손상 또는 피로 징후가 있는지 정기적으로 검사하고 문제가 있으면 즉시 해결하여 추가 열화를 방지하고 금형의 수명을 연장합니다.

금형 제조

금형 제조 공정과 금형 제조의 정확성은 금형 수명에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 제조 단계에서 금형 수명에 영향을 미치는 다양한 측면을 우선순위를 정하고 철저하게 처리하는 것이 필수적입니다. 이러한 부분에 관심과 노력을 기울이면 금형의 내구성을 높이고 수명을 연장할 수 있습니다.

금형 제조 공정 개선, 금형 제조 정밀도 향상

금형 제조 공정을 개선하고 금형 제조 정밀도를 향상하면 금형 수명에 긍정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 금형 가공 중 내부 응력 발생은 다이캐스팅 금형에서 중요한 문제입니다. 금형 수명을 개선하려면 응력 발생을 최소화하고 이를 신속하게 제거해야 합니다. 이는 공정 경로를 신중하게 계획하고, 세부 공정 사양을 작성하고, 정확한 공정 절차를 준수함으로써 달성할 수 있습니다.

금형 수명을 개선하려면 품질 관리 관행을 강화하고 금형 제조 수준을 높이는 것이 필수적입니다. 패치 용접에 사용되는 재료, 관련 고온 및 그로 인한 내부 응력은 금형 내구성에 큰 영향을 미칠 수 있으므로 금형 패치 용접의 필요성을 줄이는 것이 특히 중요합니다. 다이캐스팅 금형 제조업체는 일반적으로 캐비티 패치 용접을 피하는 것을 목표로 하지만, 필요한 경우 용융 용접 방법을 사용하고 용접 후 응력 완화 템퍼링을 수행하면 금형 수명을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다.

금형 표면의 딱딱한 전기 충격 층을 줄입니다.

금형 표면의 딱딱한 전기 충격 층을 줄이는 것은 금형 제조에서 중요한 고려 사항입니다. 방전 가공(EDM)을 금형 캐비티 가공에 사용할 경우 금형 표면에 밝은 흰색 층과 변성 층이 형성될 수 있습니다. 이로 인해 금형 표면이 인장 응력을 받게 됩니다. 후속 연마 공정에서 표면의 장력을 제거하지 못하면 금형이 생산에 들어가면 조기 균열이나 고장이 발생할 가능성이 높습니다.

연구에 따르면 EDM 후 금형 표면의 인장 응력은 700~1100MPa에 달할 수 있습니다. 또한 높은 방전 가공 전류를 사용할 경우 금형 표면에 수많은 미세 균열이 발생할 수 있습니다. 이러한 요인으로 인해 금형이 생산에 투입된 후 조기 균열 또는 고장의 위험이 발생할 수 있습니다.

금형 조립 간격이 합리적입니다.

금형 조립 간격을 합리적으로 유지하는 것은 다이캐스팅 금형 제조의 중요한 측면입니다. 다이캐스팅 공정에는 고온, 고속, 고압이 수반됩니다. 다이캐스팅 금형 조립이 올바르게 이루어지지 않으면 문제가 발생하여 금형이 손상되고 수명에 영향을 미칠 수 있습니다.

사실 다이캐스팅 금형 조립은 일반적으로 사출 금형보다 더 까다롭고 중요한 작업으로 여겨집니다. 특히 대형 금형의 경우 주조 공정의 고유한 특성으로 인해 금형의 온도 장은 다이캐스팅 생산 온도와 실온 사이에서 상당한 변화를 겪습니다. 따라서 조립 과정에서 금형의 특성과 온도장 변화에 대한 철저한 이해가 필요합니다. 이를 통해 목표 조립을 조정하여 합리적인 금형 조립 간격을 확보할 수 있습니다.

적절한 금형 조립 간격을 확보하여 "물 흘러내림" 또는 슬라이더 걸림과 같은 문제 없이 다이캐스팅 생산을 원활하게 수행할 수 있습니다. 이를 통해 금형의 신뢰성이 향상되고 전체 수명이 연장됩니다.

몰드 사용 및 유지 관리

금형의 압출을 방지하기 위해 금형 사용시 스크랩을 제때 청소하십시오.

손상을 방지하기 위해 금형 내 이물질을 즉시 청소해야 합니다. 금형, 특히 슬라이더 부분에 이물질이나 스크랩이 있으면 다이캐스팅 기계가 다시 작동할 때 슬라이더가 무너지거나 손상될 수 있습니다. 따라서 추가 손상을 방지하기 위해 금형을 청소하고 문제를 즉시 해결하시기 바랍니다. 금형이 손상될 때까지 수리를 지연하면 수명에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.

금형의 냉각 및 가열을 최소화하고 연속 생산을 시도합니다.

금형의 냉각 및 가열 주기를 최소화하고 연속 생산을 목표로 하면 금형 수명을 연장하는 데 도움이 됩니다. 220°C에서 450°C에 이르는 온도 변동과 함께 공정 중 다이캐스팅 금형이 경험하는 상호 열 팽창과 수축은 피로 손상을 초래할 수 있습니다. 차가운 금형으로 생산을 시작하면 온도 차이, 금형 팽창 및 수축, 그에 따른 피로도가 증가하여 금형 손상이 가속화되고 수명이 단축됩니다. 따라서 지속적인 생산을 위해 노력하고 금형 냉각 및 가열 주기를 최소화하여 수명을 연장하는 것이 좋습니다.

또한 금형이 차가운 상태이고 평균 생산 온도에 도달하지 않은 상태에서는 고속 압력 사출 및 가압을 열지 않아야 합니다. 금형 간격이 큰 상태에서 이러한 공정을 열면 슬라이더 및 상단 바 구멍과 같은 금형의 중요 영역에 폐기물이나 이물질이 유입되어 금형이 손상되고 수명에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

정기적인 금형 유지보수

다이캐스팅 금형의 수명과 성능을 보장하기 위해서는 정기적인 금형 유지보수 및 서비스가 매우 중요합니다. 다이캐스팅 금형은 연속 생산 시 고압, 고속, 고온의 까다로운 조건으로 인해 손상, 고장, 숨겨진 문제가 발생하기 쉽습니다. 따라서 정기적인 검사, 유지보수 루틴, 손상되거나 마모된 부품의 교체 등 금형 유지보수 관행을 강화하는 것이 필수적입니다. 슬라이드, 이젝터 구멍 및 기타 중요 부위를 청소하는 것도 필요합니다. 금형 유지보수의 우선순위를 정함으로써 다이캐스팅 기업은 생산 중 금형의 신뢰성을 보장하고 전체 서비스 수명을 연장할 수 있습니다.

결론

또한 금형 수명 관리가 가장 중요합니다. 금형 수명 관리에 대해 자세히 논의할 수 있기를 기대하며, 이 문제에 대한 여러분의 지원과 동기에 감사드립니다!

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