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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 성인하
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 한남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
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플라스틱 제품은 가볍고 녹슬지 않으며 최근 가볍고 강도가 좋은 고분자 수지가 개발됨에 따라 가공에도 용이하여 각종 산업이나 생활에도 빼놓을 수 없을 만큼 가치가 높아지고 있으며 기술이 급속하게 발전함에 따라 국방, 항공, 생활용품 등 사용처가 기하급수적으로 늘어나고 있다.
플라스틱 가공 방법 중 가장 많이 사용 되고 있는 사출성형은 가공되는 플라스틱 제품들이 소비자의 요구에 맞게 점점 소형화 및 정밀 / 표면 품질 기준 향상이 중요한 요소가 되었는데 전통의 사출현장은 기술자의 노하우로 주먹구구식 개선 및 생산을 하여 그에 따라 불량률이 크게 증가 하고 있다.
본 논문에서는 전통의 사출성형의 불량률을 줄이기 위한 방법 중 하나인 진공가압사출 성형의 시스템의 최적화에 대한 연구를 진행 하였다.
본 논문은 크게 실험과 시뮬레이션으로 나눠 지는데, 실험은 진공가압사출성형의 캐비티 내부 압력유지를 위해 현업에서는 파팅면에 고무실링을 하여 어느 정도의 압력을 유지한 채 사출을 한다. 고무실링을 대신할 특수 윤활제를 이용하여 압력을 유지하고, 나아가 파팅면 보다 큰 공차를 갖는 이젝트 핀에도 윤활제를 적용하여 밀폐를 할 것이다. 여기서 두 타입의 윤활제를 실제와 유사한 조건을 이용하여 검증 하는 실험을 진행 하였다.
시뮬레이션은 진공 및 가압 사출 시에 배압 및 가압을 하는 위치에 따라 유동이 달라지는데 특정 조건 별로 최적의 홀 위치를 유추해 내는 시뮬레이션을 진행 하였다.
우선, 윤활제 검증 결과 이젝트핀과 같은 상대운동부의 공차 틈에 도포할 테프론계 윤활제의 경우 약 140 MPa의 압력을 견디는데 이것은 박판사출 성형 금형의 무게인 통상 100∼300 kg을 유지 하며 20000 cycle의 왕복운동을 견뎌 낼 수 있고, 금형의 파팅면의 도포할 구리스계 윤활제의 경우 두께를 공차에 맞게 적당하게 도포해주면 형태를 유지할 수있다고 판단된다. 검증된 윤활제를 이용하여 실제 금형에 적용 후 KTC의 시험 성적서에 근거하여 캐비티 내부 압력이 유지되는 것을 확인하였다.
시뮬레이션 결과 진공 사출의 경우 게이트 기준 반대쪽 면에서 캐비티 내의 압력을 뽑아내거나 미성형이 예상되는 곳에 배압홀을 만들어 주는 경우가 가장 효율이 좋았으며 제품 크기에 따른 배압의 크기(- 10∼30 kPa)와 사출조건을 이용하여 사출을 진행 할 때 기존의 사출과 비교하였을 때 충진율이 약 5% 차이가 났다. 가압 사출의 경우 게이트 기준 같은 방향으로 가압홀을 만드는 경우가 가장 효율이 좋았으며 제품의 크기에 따른 가압의 크기(10∼40 MPa)와 최적의 사출조건을 이용하여 사출을 진행 할 때 기존의 사출과 비교하였을 때 충진율이 약 10% 차이가 났다.
동일한 프로세스에서 재료의 물성인 점도를 다르게 한 시뮬레이션 결과 점도가 낮을 재료일수록 진공가압 사출의 효율이 뛰어 났으며 고점도 물질로 갈수록 진공가압 효과가 미미해 지는 것을 확인 가능 하지만 현장에서 주로 사용되는 수지에는 적용 가능하다고 판단되며 충진율과 유동속도의 관계는 어느정도 경향은 비슷하지만 절대적인 관계는 아니라고 판단된다.
본 논문에서 다룬 윤활제 및 시뮬레이션으로 파악한 홀 위치에 대한 경향을 토대로 미성형이나 기계적 성질에 영향을 주는 불량을 줄이는데 크게 기여할 것이다.
플라스틱 가공 방법 중 가장 많이 사용 되고 있는 사출성형은 가공되는 플라스틱 제품들이 소비자의 요구에 맞게 점점 소형화 및 정밀 / 표면 품질 기준 향상이 중요한 요소가 되었는데 전통의 사출현장은 기술자의 노하우로 주먹구구식 개선 및 생산을 하여 그에 따라 불량률이 크게 증가 하고 있다.
본 논문에서는 전통의 사출성형의 불량률을 줄이기 위한 방법 중 하나인 진공가압사출 성형의 시스템의 최적화에 대한 연구를 진행 하였다.
본 논문은 크게 실험과 시뮬레이션으로 나눠 지는데, 실험은 진공가압사출성형의 캐비티 내부 압력유지를 위해 현업에서는 파팅면에 고무실링을 하여 어느 정도의 압력을 유지한 채 사출을 한다. 고무실링을 대신할 특수 윤활제를 이용하여 압력을 유지하고, 나아가 파팅면 보다 큰 공차를 갖는 이젝트 핀에도 윤활제를 적용하여 밀폐를 할 것이다. 여기서 두 타입의 윤활제를 실제와 유사한 조건을 이용하여 검증 하는 실험을 진행 하였다.
시뮬레이션은 진공 및 가압 사출 시에 배압 및 가압을 하는 위치에 따라 유동이 달라지는데 특정 조건 별로 최적의 홀 위치를 유추해 내는 시뮬레이션을 진행 하였다.
우선, 윤활제 검증 결과 이젝트핀과 같은 상대운동부의 공차 틈에 도포할 테프론계 윤활제의 경우 약 140 MPa의 압력을 견디는데 이것은 박판사출 성형 금형의 무게인 통상 100∼300 kg을 유지 하며 20000 cycle의 왕복운동을 견뎌 낼 수 있고, 금형의 파팅면의 도포할 구리스계 윤활제의 경우 두께를 공차에 맞게 적당하게 도포해주면 형태를 유지할 수있다고 판단된다. 검증된 윤활제를 이용하여 실제 금형에 적용 후 KTC의 시험 성적서에 근거하여 캐비티 내부 압력이 유지되는 것을 확인하였다.
시뮬레이션 결과 진공 사출의 경우 게이트 기준 반대쪽 면에서 캐비티 내의 압력을 뽑아내거나 미성형이 예상되는 곳에 배압홀을 만들어 주는 경우가 가장 효율이 좋았으며 제품 크기에 따른 배압의 크기(- 10∼30 kPa)와 사출조건을 이용하여 사출을 진행 할 때 기존의 사출과 비교하였을 때 충진율이 약 5% 차이가 났다. 가압 사출의 경우 게이트 기준 같은 방향으로 가압홀을 만드는 경우가 가장 효율이 좋았으며 제품의 크기에 따른 가압의 크기(10∼40 MPa)와 최적의 사출조건을 이용하여 사출을 진행 할 때 기존의 사출과 비교하였을 때 충진율이 약 10% 차이가 났다.
동일한 프로세스에서 재료의 물성인 점도를 다르게 한 시뮬레이션 결과 점도가 낮을 재료일수록 진공가압 사출의 효율이 뛰어 났으며 고점도 물질로 갈수록 진공가압 효과가 미미해 지는 것을 확인 가능 하지만 현장에서 주로 사용되는 수지에는 적용 가능하다고 판단되며 충진율과 유동속도의 관계는 어느정도 경향은 비슷하지만 절대적인 관계는 아니라고 판단된다.
본 논문에서 다룬 윤활제 및 시뮬레이션으로 파악한 홀 위치에 대한 경향을 토대로 미성형이나 기계적 성질에 영향을 주는 불량을 줄이는데 크게 기여할 것이다.
목차
1. 서론 11.1 연구 배경 및 목적 11.2 연구 범위 31.3 선행 연구 42. 이론적 배경 52.1 사출 52.2 가압 사출 92.3 진공 사출 92.4 수치 해석 103. 윤활제 검증 113.1 윤활제의 필요성 113.2 마찰/마모 테스트 123.3 점착력 테스트 254. 진공가압 시스템 최적화 294.1 CAE를 이용한 최적화 294.2 CAE 조건 334.3 CAE 결과 375. 결과 및 토의 496. 참고 문헌 53국문요약 55Abstract 57
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