핀 포인트 게이트 위치가 몰드 사출성형의 보압공정과 냉각공정에서 발생하는 휨 변형에 대한 영향 연구

Abstract

본 논문에서는 사출성형의 불량 요소 중 하나인 휨 변형(warpage)이 게이트(gate) 위치에 따라 미치는 영향을 연구하였다. 사출 금형에서의 위치 제한이 없고 게이트 주변의 잔류응력이 적고, 게이트 제거가 용이하여 생산성이 우수한 핀 포인트 게이트를 2점에서 6점까지 균일하게 적용하였다. 연구에 사용한 제품의 재질은 치수정밀도가 우수한 비결정성 수지인 PC(Poly Carbonate)와 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) V0급 난연제를 혼합하여 적용한 사각 박스형상에서 내부 보강 리브(rib)를 제외하여 휨 변형의 원인을 분석하였다. PTC의 Pro-engineer를 이용하여 3D모델링(modeling) 설계 후 Autodesk의 Moldflow를 사용하여 사출성형(injection molding) 해석 시뮬레이션을 진행하였다. 보압 공정에서 게이트 위치에 따라 발생할 수 있는 X, Y, Z축 방향의 휨 변형을 비교 분석하였다. 금형의 안전율을 위해 형체력(clamp force)에 기반한 안정적인 게이트 위치를 선정하여 수냉식 냉각해석을 하였다. 냉각해석 조건으로 금형 상부에 위치한 캐비티(cavity)와 하부에 위치한 코어(core)의 온도 변화에 따른 휨 변형을 분석하였고, 보압과 냉각공정 단계의 차이점을 비교 분석하였다. 실험 제품의 길이방향에 내부 휨 보강용 리브(rib)가 없기 때문에 휨 변형 개선에 대한 효과적인 결과를 얻기에는 미흡하였다. 그러나 게이트 위치에 따른 금형압력, 냉각온도, 시간에 따라 발생하는 휨 변형의 영향을 해석 시뮬레이션을 통해 확인할 수 있는 연구가 되었다.