사출성형기 선정 방법(형체력, 스트로크, 금형 두께)
설비 중심의 제조, 생산 현장에서 생산 제품에 맞는 설비의 선정은 부품의 품질 확보는 물론이고 효율적인 공장 운영에 있어 매우 중요한 요소일 것입니다.
사출성형기 선정에 있어서도 다양한 측면에서 점검해 보아야 하는데 사출성형기 선정 방법에 대해 정리해 보면 성형하고자 하는 제품에 사용되는 성형 재료의 종류, 제품의 형상이나 크기, 금형 사이즈 등을 고려하여 어떤 기업에서 제작한 사출기 및 형식을 선택하느냐가 될 것입니다.
사출성형기 선정에 있어 점검해 보아야 할 내용
- 제품 설계 - 사출 용적, 사출량, 사출 압, 사출률, 사출 속도, 형체력, 가소화 능력
- 금형설계 - 스크루 직경, 형체력, 타이바 간격, 형체 행정거리, 형판 간격, 클램핑 탭 치수, 최소 금형 두께
- Others - 가소화 능력, 배압/스크루 회전수
형체 장치의 주요 사양
형체결력, 형체력
형 체결력(Clamping Force), 형체력(Mold Clamping Force)은 금형을 체결하는 힘의 최대 능력을 나타내고 수지 내압에 의한 금형 벌어짐에 대응하는 힘이며 TON으로 표시한다
- 형체력이 부족하면 제품에 Burr가 발생한다.
- 필요 이상의 형체력을 사용할 경우 가스 빼기 불량 등에 의해 성형 불량의 원인이 되며 금형 수명 단축에도 영향이 미친다.
- 직압식 기계에서 형체력은 회로의 유입에 의해 쉽게 조절이 가능하며 성형 중에도 항상 일정하게 유지할 수 있다
- 토글식의 경우에는 타이바의 신장량에 의해 형체력이 변하므로 성형 공정 중에 형체력에 변화가 발생한다.
F > P * A * N / 1000 * 1.2
F - 형체력(ton)
P - 금형 내 평균 압력(kgf/㎤) - 재료 별 단위 면적 당 요구되는 힘
A - 제품의 투영 면적(㎤) - 스푸루, 런너, 게이트 면적 포함
N - 캐비티수
1.2 - 여유율
수지 종류별 계산된 형체력의 80% 수준에서 형체력을 선정해야 합니다
형개력(Opening Force)
냉각 완료 후에 형판을 열어 금형을 이형시키기 위한 힘의최대 능력을 나타내며 ton 단위로 표시합니다
형개력이 부족하면 냉각 완료후 금형이 열리지 않을 수 있으며 직압식 형체력의 10~15% 수준, 토글식 형체력의 20~25% 수준
타이바 간격, 형판 치수
타이바 간격은 타이바 간의 내측 거리를 가로(㎜) * 세로(㎜)로 나타내며 부착할 수 있는 최대 금형 크기와 관련이 있으며(직압식, 토글식은 타이바 간격을 늘릴 수 없다) 형판 치수는 형판의 크기를 가로(㎜) * 세로(㎜)로 나타내며 부착할 수 있는 금형 사이즈와 관련이 있습니다.
형체 스트로크(Clamping Stroke)
형 개폐 시 이동 형판의 최대 이동거리를 나타내며 형체 스트로크가 작을 경우 제품 취출을 위한 스페이스가 불가능할 수 있고 형체 스크로크 범위 내에서 형개 위ㅍ치를 조절할 수 있습니다.
통상 성형품 길이의 2.2 ~ 2.5배로 선정하지만 스푸루 길이나 성형품의 취출 방법에 따라 다를 수 있습니다
최대 최소 금형 두께
최소 두께 이하의 금형을 부착하면 형체력을 발생시키지 못하므로 성형기를 제대로 사용할 수 없으므로 금형 두게 와 맞는 성형기 선정이 되어야 하고 금형 제작 시 반드시 금형 두께 또한 톤수별 표준화하여야 합니다
직압식 성형기에서 최소 금형 두께 이하로 형판을 전진하면 설비에 중대한 손상 이발 생활 수도 있으며 토글식 설비에서는 최소, 최대 금형 사이즈가 모두 준수되어야 합니다.
금형 중량
일반적으로 금형 중량은 형체력의 1%로 제한되며 금형 중량이 형체력의 1%를 초과할 때에는 금형 무게에 따른 처짐이 발생하여 형체 서보 모터의 고부하를 발생시킬 수 있으며 프레임의 변형 및 진동, 볼스크루 지지 베어링의 파손이 발생할 수 있습니다
이동 형판의 처짐에 의해 금형 가이드 바의 마모 및 파손이 생길 수 있습니다
형판 최대 간격
형개 완료 상태에서 확보할 수 있는 고정 형판과 이동 형판 사이의 최대 공간거리이며 성형 제품의 형태와 금형의 두께, 취출 로봇 사용 여부에 따라 최대 형판 간격을 고려하여야 합니다
토글식 설비의 경우에는 금형 두께 조절장치 범위 내에서 금형 두께와 토글 장치의 형개 폐 스크로크의 합에 의해 형판 최대간격이 달라집니다.
형개폐 속도
형개폐 속도란 금형을 열거나 닫는 최고 속도(m/min)를 말하며 최고 속도는 펌프 토출 유량과 부스터 실린더 사이즈에 의해 결정됩니다.
차동 회로를 사용할 경우에는 펌프 토출 유량과 실린더 램 사이즈에 의해 속도가 결정됩니다
저속 속도는 브레이크 기능을 사용한 최소 속도를 나타내고 형개 폐 속도는 사이클 타임에 영향을 줍니다
전동 사출 성형기는 모터의 최대 회전수, 풀리의 감속 비, 볼스크루의 리드 등에 따라 속도 조절이 가능합니다
압출력(Ejector Force)
금형에서 제품을 취출 하기 위해 압출 실린더로부터 금형에 가해지는 힘을 나타내고 압출력이 부족하면 금형으로부터 제품을 취출 하지 못할 수 있고 통산 형체력의 3%를 압출력으로 산정합니다.
압출 스트로크(Ejector Stroke)
금형에서 제품을 취출 하기 위한 압출 실린더의 행정거리(㎜)를나타내며 필요 압출 스트로크는 제품의 형태와 금형 구조에 따라 달라지므로 설비 선정 시 반드시 고려되어야 하고 압출 스트로크 범위 내에서 압출 전후진 거리는 임의로 설정할 수 있습니다.
사출성형기 설비를 중심으로 생산 활동을 하는 기업에서 생산 제품의 품질 확보를 위한 사출성형기 선정에 있어 고려해야 할 요소인 사출성형기의 형체력, 타이바 간격, 형판 치수, 형체 스트로크, 금형 두께, 압출력, 형개 폐 속도 등에 대해 LS엠트론 사출성형기 선정 기준을 토대로 공부해 보았습니다.
사출장치 주요 사양, 이론 사출 용적, 중량 및 사출 공정의 압력, 속도, 사출량, 압력과 속도와의 관계 등 사출 공정 중심에 대한 내용은 추가하여 공부하고 정리해 볼 것입니다.
