사출금형에 있어서 냉각 설계(3)

[보조 구병규]

지난번에 언급하였듯이 냉각 홀은 최대한 성형부 표면에 가까와야하는데요.

이때 주의할 점은 냉각홀로 인한 구조가 사출압등 하중을 견뎌야 하는 것이지요.

이 경우는 허용응력을 기준으로 성형부 표면과 냉각홀 사이의 간격을 결정합니다.

이때 사용 수식은 양쪽 고정보에서 규일한 압력하중(여기서는 약 1400Kgf/cm^2:사출기 최대 압력)을 받을때 중심부분에서의 최대 허용응력(700Kgf/cm^2:)을 지정하므로써 성형부 표면과 냉각홀 사이의 거리를 결정합니다.

S=WD/8Z

W=약 1400Kgf/cm^2:사출기 최대 압력

D=냉각홀 지름

Z=단면계수

S=허용응력

로부터 직경 10mm 냉각홀의 경우 성형부 표면으로 부터 약 13mm 정도 떨어지면 안전하다 할 수 있습니다.

하지만 압력하중 지체가 실제 경우보다 상당한 안전률이 있으므로 일반적으로 냉각홀 직경 12mm까지는 약 10mm 두께를 유지하면 안전하다고 봅니다.

또는 대부분의 경우는 사출기 용량별로 냉각홀 직경을 결정하는게 합리적이므로 냉각홀 직경 만큼 표면에서 두께를 유지하게끔 설계하기도 하지요.

사출기 용량별 냉각홀 직경은 50 - 150 TON:6,8mm, 150 - 500 TON:10mm, 500 - TON:12,14 mm 정도로 하지요.

사출기 용량별로 냉각홀 직경을 결정하는 이유는 제품크기와 냉각 펌프의 용량별로 REYNOLDS NUMBER가 TURBULENT FLOW범위를 유지할 수 있도록 설계하기 때문이지요.

그럼 다시 지난번에 빠트린 내용을 보완하고 넘어 가지요.

이론적으로 냉각홀은 가늘수록 홀사이 간격이 촘촘할수록 성형부의 온도분포를 균일하게하는데 도움이 될텐데요.

실제로는 위에 언급하였듯이 제품크기별 사출기별로 냉각홀 크기를 결정하고 냉각홀 사이의 거리는 냉각홀 직경의 3 - 5배 정도로 하는 것이 효율적이지요.

지금까지 성형부의 냉각에 대해서 알아봤는데요. 사출 금형에서는 구조상 고정측 가동측과 같이 온도편차로 인한 BUSHING 및 GUIDE PIN 위치가 틀어져 서로 물거나 긁힘 발생 과도한 마모 발생등이 일어날 수 있는 구조가 많이 있습니다.

지난번 슬라이드 냉각문제를 언급하며 열팽창에 대해 언급했던 적이 있는데요.

소위 "가지리"는 이러한 슬라이딩 부위의 온도 편차 발생으로 많이 발생한답니다.

그래서 여러가지 방법으로 이러한 온도편차를 줄이기 위해 노력하는데요.

아주 극단적으로 다른 두가지 경우를 소개하지요.

제 경험상 유럽 금형들에서는 거의 기본 사양으로 요구하는 경우가 많은데요.

첫번째로 단열판이지요. 단열판은 일반적으로 사출기 금형 취부판과 금형상 고정판 사이에 많이 설치하게 되는데요. 그 이유는 사출기 자체는 거의 실내온도와 같기 때문에 일반적으로 금형에서 온도를 뺏어가기 때문에 금형전체를 사출기와 단열 시키기 위하여 사용합니다.

두번째는 HR750 등 열전도도가 우수한 재료를 수압판으로 사용하여 고정측 가동측간의 온도 편차해소, 큰 슬라이드 경우 바닥편과 경사부 연마편에 HR750등을 활용하여 온도 편차해소 방안이 있습니다.

또 어떤 경우에는 부품간 유격을 크게하여 온도편차 문제를 해결하기도합니다.