자동차 사출성형 부품의 공정 흐름

내부 및 외부의 대부분의 부품은 센터콘솔 사출성형. 내부 플라스틱 부품에는 일반적으로 계기판 부속품, 시트 부속품, 바닥 부속품, 루프 부속품, 스티어링 휠 부속품, 도어 내부 부속품, 백미러 및 다양한 버클과 고정 장치가 포함됩니다. 외부 플라스틱 부품에는 전면 및 후면 조명, 공기 흡입 그릴, 펜더 및 백미러가 포함됩니다. 다음은 자동차 사출 성형 부품의 공정 흐름 및 관련 중요 매개변수입니다.

1 정의

사출성형 공정은 용융된 원재료를 채우고, 가압하고, 냉각하고, 성형에서 꺼내는 등의 공정을 거쳐 일정한 모양의 반제품을 만드는 공정을 말합니다.

2 프로세스 흐름

사출성형 공정은 다음과 같습니다.
1 충전 단계
충전은 전체 사출 성형 사이클의 첫 번째 단계입니다. 시간은 금형이 닫힐 때 사출 성형이 시작되는 순간부터 금형 캐비티가 약 95%까지 채워질 때까지입니다. 이론적으로 충전 시간이 짧을수록 성형 효율이 높아집니다. 그러나 실제 생산에서는 성형 시간(또는 사출 속도)이 여러 조건에 따라 달라집니다. 충전은 고속 충전과 저속 충전으로 나눌 수 있습니다.
1) 고속 충진
고속 충진 중 전단 속도가 높고, 플라스틱의 점도는 전단 희석으로 인해 감소하여 전체 유동 저항이 감소합니다. 국부 점성 가열은 또한 응고 층의 두께를 더 얇게 만듭니다. 따라서 유동 제어 단계에서 충진 거동은 종종 충진할 부피에 따라 달라집니다. 즉, 유동 제어 단계에서 고속 충진으로 인해 용융물의 전단 희석 효과가 큰 반면 얇은 벽의 냉각 효과는 명확하지 않아 속도 효과가 우세합니다.
2) 저속 충전
열전도가 저속 충진을 제어할 때 전단 속도가 낮고 국부 점도가 높으며 유동 저항이 큽니다. 뜨거운 플라스틱 보충 속도가 느리고 유동이 느리기 때문에 열전도 효과가 더 분명하고 열은 차가운 금형 벽에 의해 빠르게 제거됩니다. 소량의 점성 가열과 결합하면 응고층의 두께가 더 두꺼워져 얇은 벽에서 유동 저항이 더욱 증가합니다.
2 홀딩 단계
유지 단계의 기능은 지속적으로 압력을 가하고, 용융물을 압축하고, 플라스틱의 밀도(농축)를 높이고, 플라스틱의 수축 거동을 보상하는 것입니다. 유지 공정 동안 금형 캐비티가 이미 플라스틱으로 채워져 있기 때문에 배압이 높습니다. 압력 유지 및 압축 공정 동안 사출 성형기의 나사는 느리고 약간만 앞으로 움직일 수 있으며 플라스틱의 흐름 속도도 비교적 느립니다. 이때의 흐름을 압력 유지 흐름이라고 합니다. 압력 유지 단계에서 플라스틱은 금형 벽에 의해 더 빨리 냉각되고 응고되고 용융물 점도가 빠르게 증가하기 때문에 금형 캐비티의 저항이 매우 큽니다. 압력 유지의 후반 단계에서는 재료 밀도가 계속 증가하고 플라스틱 부품이 점차 형성됩니다. 압력 유지 단계는 게이트가 응고되고 밀봉될 때까지 계속되어야 합니다. 이때 압력 유지 단계의 캐비티 압력이 가장 높은 값에 도달합니다.
압력 유지 단계에서는 높은 압력으로 인해 플라스틱이 부분 압축성을 보입니다. 고압 영역에서 플라스틱은 더 조밀하고 밀도가 더 높습니다. 저압 영역에서 플라스틱은 더 느슨하고 밀도가 낮기 때문에 밀도 분포는 위치와 시간에 따라 변합니다. 압력 유지 과정에서 플라스틱 흐름 속도는 매우 낮고 흐름은 더 이상 주도적인 역할을 하지 않습니다. 압력은 압력 유지 과정에 영향을 미치는 주요 요인입니다.

3 냉각 단계

사출 성형 금형에서 냉각 시스템의 설계는 매우 중요합니다. 이는 성형된 플라스틱 제품이 일정한 강성으로 냉각되고 응고되어야만 탈형 후 외부 힘에 의해 플라스틱 제품이 변형되는 것을 방지할 수 있기 때문입니다. 냉각 시간은 전체 성형 주기의 약 70%~80%를 차지하므로 잘 설계된 냉각 시스템은 성형 시간을 크게 단축하고 사출 성형 생산성을 향상시키며 비용을 절감할 수 있습니다. 부적절하게 설계된 냉각 시스템은 성형 시간을 늘리고 비용을 증가시킵니다. 불균일한 냉각은 플라스틱 제품의 뒤틀림과 변형을 더욱 유발합니다. 용융물에서 금형으로 유입되는 열은 일반적으로 두 부분으로 소산되며, 그 중 5%는 복사 및 대류를 통해 대기로 전달되고 나머지 95%는 용융물에서 금형으로 전도됩니다. 금형 내 냉각수 파이프로 인해 플라스틱 제품의 열은 열 전도를 통해 금형 캐비티 내 플라스틱에서 금형 프레임을 통해 냉각수 파이프로 전달된 다음 열 대류를 통해 냉각수에 의해 제거됩니다. 냉각수에 의해 제거되지 않은 소량의 열은 금형에서 계속 전도되고 외부 세계와 접촉한 후 공기 중으로 소산됩니다. 사출 성형의 성형 사이클은 금형 폐쇄 시간, 충전 시간, 유지 시간, 냉각 시간 및 탈형 시간으로 구성됩니다. 이 중 냉각 시간이 가장 큰 비중을 차지하며 약 70%~80%입니다. 따라서 냉각 시간은 성형 사이클의 길이와 플라스틱 제품의 출력에 직접적인 영향을 미칩니다. 탈형 단계에서 플라스틱 제품의 온도는 플라스틱 제품의 열 변형 온도보다 낮은 온도로 냉각되어 외부 탈형력으로 인한 잔류 응력이나 뒤틀림 및 변형으로 인해 플라스틱 제품이 이완되는 것을 방지해야 합니다.

4 탈형 단계

탈형은 사출 성형 주기의 마지막 단계입니다. 제품이 냉간 성형되었지만 탈형은 여전히 제품 품질에 매우 중요한 영향을 미칩니다. 부적절한 탈형 방법은 탈형 중에 제품에 고르지 않은 힘을 가하고 배출 중에 제품이 변형될 수 있습니다. 탈형에는 이젝터 탈형과 스트리퍼 탈형의 두 가지 주요 방법이 있습니다. 금형을 설계할 때 제품의 구조적 특성에 따라 적절한 탈형 방법을 선택하여 제품 품질을 보장하십시오. 이젝터 탈형을 사용하는 금형의 경우 이젝터를 가능한 한 균일하게 설정해야 하며 탈형 저항이 가장 크고 플라스틱 부품의 강도와 강성이 가장 큰 위치를 선택하여 플라스틱 부품의 변형 및 손상을 방지해야 합니다. 스트리퍼 플레이트는 일반적으로 푸시로드 자국이 없는 깊은 캐비티 얇은 벽 용기 및 투명한 제품의 탈형에 사용됩니다. 이 메커니즘의 특징은 크고 균일한 탈형력, 매끄러운 움직임, 명확한 잔여 자국이 없다는 것입니다.
세 가지 중요한 매개변수
사출성형과 관련된 중요한 매개변수는 다음과 같습니다.
1 사출성형 압력
사출 성형 압력은 사출 성형 시스템의 유압 시스템에 의해 제공됩니다. 유압 실린더의 압력은 사출 성형기의 나사를 통해 플라스틱 용융물로 전달됩니다. 압력 하에서 플라스틱 용융물은 사출 성형기의 노즐을 통해 수직 흐름 채널(일부 금형의 경우 주 흐름 채널), 주 흐름 채널, 금형의 분기 흐름 채널로 들어가고 게이트를 통해 금형 캐비티로 들어갑니다. 이 공정을 사출 성형 공정 또는 충전 공정이라고 합니다. 압력의 존재는 용융물의 흐름 공정에서 저항을 극복하거나 반대로 흐름 공정의 저항은 사출 성형기의 압력으로 상쇄되어 충전 공정의 원활한 진행을 보장해야 합니다. 사출 성형 공정 동안 사출 성형기의 노즐에서의 압력은 전체 공정에서 용융물의 흐름 저항을 극복하기 위해 가장 높습니다. 그 후, 압력은 흐름 길이를 따라 용융물 파면의 전단까지 점차 감소합니다. 금형 캐비티 내부의 배출이 양호하면 용융물 전단의 최종 압력은 대기압입니다.
용융 충진 압력에 영향을 미치는 요인은 여러 가지가 있으며, 이를 세 가지 범주로 요약할 수 있습니다.
1) 물질적 요인
예를 들어 플라스틱의 종류와 점도 등
2) 구조적 요인
게이팅 시스템의 유형, 개수 및 위치, 금형 캐비티 모양, 제품 두께 등과 같은 사항입니다.
3) 성형의 공정요소
2 주입시간
여기서 사출 시간은 금형 개폐와 같은 보조 시간을 제외한 플라스틱 용융물이 캐비티를 채우는 데 필요한 시간을 말합니다. 사출 시간은 매우 짧고 성형 주기에 거의 영향을 미치지 않지만 사출 시간의 조정은 게이트, 러너 및 캐비티의 압력 제어에 큰 영향을 미칩니다. 합리적인 사출 시간은 용융물이 이상적으로 채워지도록 돕고 제품 표면 품질을 개선하고 치수 공차를 줄이는 데 큰 의미가 있습니다. 사출 시간은 냉각 시간보다 훨씬 낮아야 하며 냉각 시간의 약 1/10~1/15입니다. 이 규칙은 플라스틱 부품의 총 성형 시간을 예측하는 기준으로 사용할 수 있습니다. 금형 흐름 분석을 수행할 때 분석 결과의 사출 시간은 용융물이 나사에 의해 완전히 밀려 캐비티를 채울 때만 공정 조건에서 설정된 사출 시간과 같습니다. 캐비티가 채워지기 전에 나사 압력 유지 스위치가 발생하면 분석 결과가 공정 조건 설정보다 커집니다.
3 사출 온도
사출 온도는 사출 압력에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 사출 성형기의 배럴에는 5~6개의 가열 섹션이 있으며 각 원료에는 적절한 가공 온도가 있습니다(자세한 가공 온도는 재료 공급업체에서 제공한 데이터를 참조하십시오). 사출 온도는 일정 범위 내에서 제어해야 합니다. 온도가 너무 낮으면 용융물이 잘 가소화되지 않아 성형품의 품질에 영향을 미치고 공정의 어려움이 증가합니다. 온도가 너무 높으면 원료가 쉽게 분해됩니다. 실제 사출 성형 공정에서 사출 온도는 종종 배럴 온도보다 높습니다. 더 높은 값은 사출 속도와 재료의 성능과 관련이 있으며 최대 30°C에 도달할 수 있습니다. 이는 용융물이 사출 포트를 통과할 때 전단에 의해 발생하는 높은 열로 인해 발생합니다. 금형 흐름 분석을 수행할 때 이 차이를 보상하는 방법은 두 가지가 있습니다. 하나는 공기에 사출할 때 용융물의 온도를 측정하는 것이고 다른 하나는 모델링에 노즐을 포함하는 것입니다.
4. 압력과 시간을 유지하다
사출 성형 공정이 끝나려고 할 때, 스크류는 회전을 멈추고 앞으로만 움직입니다. 이때 사출 성형은 유지 단계에 들어갑니다. 압력 유지 공정 동안 사출 성형기의 노즐은 부품의 수축으로 인해 비어 있는 부피를 채우기 위해 캐비티에 재료를 지속적으로 공급합니다. 캐비티가 압력 유지 없이 채워지면 부품은 약 25%만큼 수축되고 특히 리브가 너무 많이 수축되어 수축 흔적이 형성됩니다. 압력 유지 압력은 일반적으로 최대 충전 압력의 약 85%이며 실제 상황에 따라 결정해야 합니다.

5 역압력

배압은 스크류가 역전되어 재료를 저장하기 위해 후퇴할 때 극복해야 하는 압력을 말합니다. 높은 배압을 사용하면 착색제의 분산과 플라스틱의 용융에 도움이 되지만 스크류 수축 시간이 길어지고 플라스틱 섬유의 길이가 줄어들며 사출 성형기의 압력이 증가합니다. 따라서 배압은 낮아야 하며 일반적으로 사출 압력의 20%를 초과하지 않아야 합니다. 폼 플라스틱을 사출할 때 배압은 가스가 형성하는 압력보다 높아야 합니다. 그렇지 않으면 스크류가 배럴 밖으로 밀려납니다. 일부 사출 성형기는 용융 중 스크류 길이의 감소를 보상하기 위해 배압을 프로그래밍하여 입력 열을 줄이고 온도를 낮출 수 있습니다. 그러나 이러한 변화의 결과를 예측하기 어렵기 때문에 기계에 상응하는 조정을 하는 것이 쉽지 않습니다.

결론

자동차의 경량화와 저에너지 소비에 대한 개발 요구로 인해 자동차 부품의 재료 구성은 플라스틱에서 강철로 크게 바뀌었습니다. 국내외에서 자동차 플라스틱의 적용을 판단하면, 센터콘솔 사출성형 자동차 생산 기술 수준을 나타내는 중요한 지표가 되었습니다.