용접 라인 분석 및 솔루션 | 사출 성형 결함

용접선은 성형 플라스틱 부품에서 흔히 발생하는 결함으로, 제품의 미적 품질뿐만 아니라 특히 섬유 강화 및 다상 혼합 폴리머와 같은 소재의 기계적 특성에도 큰 영향을 미칩니다.

이 문서에서는 용접선에 대한 포괄적인 지식을 제공합니다. 다른 분야에 관심이 있으시다면 사출 성형 결함아래 링크를 클릭하여 자세한 내용을 확인할 수 있습니다.

사출 성형 용접 라인이란?

플라스틱 제품의 초기 설계에는 구멍, 인서트, 보스 포스트, 두께 변화와 같은 피할 수 없는 특징이 존재합니다. 또한 이후 금형 설계에 다중 게이트 설계가 사용되어 금형 내 플라스틱 용융물이 두 방향 이상에서 흐르게 될 수도 있습니다. 두 개의 용융물 흐름이 만나면 용접선을 형성하여 성형 부품의 표면에 선형 표시로 나타납니다.

용접 라인은 일반적으로 멜드 라인과 니트 라인의 두 가지 유형으로 나뉩니다.

플라스틱 부품의 용접 라인 형성 메커니즘

캐비티에서 녹는 플라스틱의 흐름 패턴

용접선에 대해 논의하기 전에 분수 흐름 패턴을 간단히 분석해 보겠습니다. 플라스틱 용융물은 캐비티에서 분수 흐름 원리를 따르며 중앙에서 가장 빠른 흐름과 측면이 느린 흐름으로 분수와 비슷합니다. 분수 흐름의 효과로 인해 캐비티에 처음 들어간 플라스틱 용융물은 게이트 근처에서 응고되고 용융물의 용융 코어 층이 양쪽의 응고된 층에서 튀어나옵니다.

분수 흐름의 형성: 용융물이 캐비티에 들어가면 더 차가운 금형 벽과 접촉하여 냉각되고 응고되어 얇은 표면층을 형성합니다. 표면층에 의해 절연된 코어 층은 더 높은 온도를 유지하며 부품의 하류로 계속 흐르게 됩니다.

용접 라인 결함 생성

용접선 형성 메커니즘은 플라스틱 용융물의 분수 흐름과 관련이 있습니다. 두 개의 용융 스트림이 만나면 먼저 섹션의 중앙에서 접촉합니다. 그런 다음 양쪽으로 퍼지고 마지막으로 위치를 채워 V 자형 홈을 형성합니다. V 홈의 공기가 배출되기 어렵거나 두 용융 스트림이 합쳐지는 온도가 너무 낮으면 V 홈 위치에 눈에 띄는 용접 선이 형성됩니다.

용접 라인용 솔루션

1. 사출 성형 공정에서:

2. 금형 설계에서

게이트 시스템: 콜드 러너, 핫 러너 및 게이트 최적화를 통해 용접 라인을 효과적으로 최적화합니다:

1). 콜드 러너:

원형 또는 사다리꼴 러너를 사용하여 압력 손실을 최소화하세요.

콜드 슬러그 웰이 적절히 길고 전환이 원활하게 연결되어 있는지 확인합니다.

길이를 최소화하면서 단면적을 최대화하세요.

2). 핫 러너:

순차 게이팅에는 핫 러너 시퀀스 밸브를 사용하면 용접 라인을 효과적으로 숨길 수 있습니다. 예를 들어 아래 그림과 같이 메인 게이트인 핀 밸브 2가 먼저 열립니다. 용융물이 1과 3을 통과한 후 핀 밸브 1과 3이 열리면서 게이트 사이에 용접선이 형성되는 것을 방지합니다. 피할 수 없는 용접 라인의 경우 순차 밸브를 사용하면 용접 라인을 보이지 않는 표면으로 성공적으로 이동할 수 있습니다. 이 기술은 부품의 백쉘에 두 개의 핫 러너 시퀀스 밸브를 동시에 열어 두 개의 게이트 사이에 용접 라인을 형성하는 가전 및 자동차 산업에서 널리 사용됩니다.

3). Gates:

압력 손실이 큰 핀포인트 게이트, 서브 게이트, 혼 게이트는 필수적이지 않은 상황에서 사용하지 마세요. 사이드 게이트 및 팬 게이트와 같이 압력 손실이 적은 게이트를 사용하고 합리적인 설계 조건에서 게이트 폭과 두께를 가능한 한 크게 설계하세요.

4). 게이트의 수를 적절히 배치합니다:

여러 개의 게이트가 있는 대형 부품의 경우 용접 라인이 불가피한 경우 게이트 수를 늘려 용융물의 흐름 길이를 줄여 용융 전면의 온도를 높이고, 소형 부품의 경우 게이트 수를 줄여 용융물의 흐름 수를 최소화합니다.

5). 프로세스 제한:

외관 요건을 충족하지 않는 불가피한 용접선의 경우, 채우기 끝의 배기 슬롯을 열거나 플래시를 일으키지 않고 배기 슬롯을 깊고 넓게 해보십시오.

배기 슬롯을 늘려도 상황이 완전히 개선되지 않으면 금형에서 철분을 줄여 오버플로 웰을 여는 것을 고려하세요.

6). 냉각 채널을 적절히 배치합니다:

냉각 채널에서 용접 라인까지의 적절한 거리는 일반적으로 냉각 채널 직경의 약 1.5배입니다. 크기와 변형을 고려해야 하는 경우, 별도의 고온 수로 채널이 있는 인서트 피스를 용접 라인 위치에 배치하고 다른 부분은 상온 수로에 연결하여 용접 라인을 효과적으로 개선할 수 있습니다. 별도의 수로 배치에는 공간이 허용되는 경우 인서트 채널을 열거나 공간이 충분하지 않은 경우 우물 또는 급수탑을 여는 방법이 포함됩니다.

7). 빠른 가열 및 냉각 금형:

몰드 코어에 두 세트의 수로를 연결하고, 하나는 고온 고압 스팀용 수로입니다. 사출하기 전에 고온 고압 스팀을 잠시 사용하여 금형 코어 온도를 사용된 재료의 Tg 이상으로 올립니다. 냉각 및 설정을 위해 다른 수로 세트를 냉수에 연결하여 단시간에 금형을 냉각하고 설정합니다. 이 유형의 금형은 용접 라인을 효과적으로 제거 할 수 있지만 금형 및 냉각 장비에 대한 높은 표준이 필요합니다. 작동 원리는 그림 9에 나와 있습니다.

3. 제품 구조에서

1. 구멍 기능을 최소화합니다.
2. 벽 두께를 최대화하여 충전 저항과 고르지 않은 벽 두께를 줄입니다.
3. 보스 포스트 위치의 용접 선이 갈라지면 보스 포스트를 두껍게 만드는 것이 좋습니다.
4. 용접선 위치에 보강 리브를 추가하여 후속 용융 흐름이 용접선을 리브 안으로 누르도록 합니다.
5. 제품 설계 시 용접선 강도를 고려하여 강도가 필요한 영역에 용접선이 생기지 않도록 하세요.
6. 삽입 위치를 조정하여 용접선 위치를 변경합니다.
7. 그러나 아래 그림과 같이 벽 두께가 고르지 않으면 용접선이 교묘하게 약화될 수 있습니다.
8. 금형 캐비티에서 용융된 재료 흐름이 흐름 방향과 평행한 리브와 만나면 용접선이 그려지는 경우가 많으며, 이를 일반적으로 고객은 흐름 표시라고 부릅니다. 아래 그림에 표시된 예가 이를 증명합니다.

4. 자료에서

프로젝트를 전환하거나 금형 및 제품 구조를 변경할 수 없는 경우, 고객은 종종 공급업체에 용접 라인을 개선하기 위해 재료 특성을 최적화해 달라고 요청합니다.

1. 유동성을 높이는 것이 첫 번째 선택입니다.
2. 자료에서 분말이나 첨가제의 비율을 줄이세요.
3. 구멍이 있는 부품의 경우 페인트가 없는 재료를 사용하지 마십시오.
4. 내열성이 약한 재료의 경우 고온 사출 성형이 가능하도록 열 안정제를 포뮬러에 더 많이 추가합니다.

용접 라인 해결 사례 연구

전기 제품의 상부 커버를 성형할 때 용접선이 검은색으로 변했습니다. 사용된 재료는 다음과 같습니다. PC 및 ABS 3판 몰드 핀 포인트 게이트를 사용했습니다. 진주 효과 소재를 사용했기 때문에 진주색이 외관에 영향을 미쳐 최대 수렴 각도로도 개선이 제한적이었고 성형 공정에서 개선의 여지가 거의 없었습니다.

문제 분석:

쇼트 샷 상태에서 큰 수렴 각도 (일부는 180 °에 가까움)에서도 여전히 뚜렷한 용접 선이 나타나고 용접 선이 검은 색으로 변하여 앞서 언급 한 수렴 각도 이론과 모순됩니다. 그 이유는 사용된 재료에 진주광택 안료가 포함되어 있어 수렴 지점에서 방향이 정해지고 침전되어 어두워지는 효과가 발생했기 때문입니다. 수렴 각도가 더 커져도 용접 라인에서 진주광택 파우더의 침전 상태를 개선할 수 없었습니다.

솔루션:

이 경우 게이트 위치를 이동하고 뒷면의 흐름 채널을 열어 용접 라인을 보이지 않는 표면으로 이동했습니다.

펄 효과 소재를 사용할 때는 용접선 및 니트선을 완화하기 위해 다음 사항을 고려하세요:

1. 날카로운 부분과 갑작스러운 전환을 피하고 최대한 부드럽게 모양을 디자인하세요.
2. 팬 게이트와 핀 밸브를 사용하여 과도한 용접선을 효과적으로 방지하세요.
3. 콜드 슬러그 우물이 충분히 큰지 확인하고, 게이트 수를 최소화하고, 공정을 단축하세요.
4. 성형 공정 중에 더 높은 금형 및 재료 온도를 사용합니다.
5. 섹션별로 사출할 때는 용융 유속이 각 부분마다 균일한지 확인합니다.
6. 제품 구조 설계에서 구멍은 원형이며 흐름 방향을 따라 배열됩니다.
7. 구멍 주위에 아트 슬롯을 디자인하고 디자인하는 동안 용접선이 보이지 않는 표면에 나타나도록 합니다.

결론

플라스틱 사출 성형에는 용접선이 내재되어 있습니다. 제품 요구 사항으로 인해 이를 제거하기 어려운 경우가 많습니다. 하지만 제품 설계자, 금형 기술자, 사출 성형 작업자가 함께 노력하면 반드시 성공할 수 있습니다.