성형 부품 설계에서 단 한 가지만 수정해야 한다면, 벽 두께를 수정하십시오. 다른 어떤 설계 결정보다 성형 문제의 원인이 벽 두께에 있는 경우가 더 많으며, 대부분의 제조 제약 조건과 달리 이를 올바르게 설정하는 데는 비용이 전혀 들지 않습니다.

그 이유는 간단합니다. 플라스틱은 식으면서 수축하는데, 두꺼운 부분은 식는 속도가 더 느려 수축 정도도 더 큽니다. 따라서 두께에 약간의 차이가 생기면 수축 정도에도 차이가 발생하고, 이로 인해 내부 응력이 발생하여 싱크 마크, 뒤틀림, 기공 및 치수 불안정 등의 현상이 나타납니다.

일관된 벽면 처리 방식은 이러한 문제들을 한 번에 해결해 줍니다. 이 가이드에서는 ‘일관성’이 실제로 무엇을 의미하는지, 일관성을 깨뜨릴 수밖에 없는 요소들을 어떻게 처리해야 하는지, 그리고 일반적인 자재에 적용되는 범위가 무엇인지에 대해 다룹니다.

핵심 원칙

부품 전체에 걸쳐 벽 두께가 균일하도록 하십시오.

생각하셨던 부분들에서만 대략적으로 균일한 것이 아니라, 모서리, 돌출부 주변, 리브 교차부, 그리고 구조적 요소가 벽과 만나는 곳을 포함하여 모든 곳에서 균일해야 합니다.

변화가 불가피한 경우에는 갑작스럽게 바꾸기보다는 점진적으로 전환하고, 설계상 허용되는 범위 내에서 변화를 최소화해야 한다.

이 단 하나의 원칙만으로도 흔히 발생하는 성형 결함의 대부분을 방지할 수 있습니다. 이 가이드의 나머지 부분은 주로, 이 원칙을 저해하려는 요인들이 존재하는 상황에서 이를 어떻게 유지해 나갈지에 대해 다루고 있습니다.

재료별 일반적인 범위

재질에 따라 유동 특성과 수축률이 다르기 때문에 벽 두께 범위도 달라집니다. 대략적인 지침은 다음과 같습니다.

이 수치는 사양이라기보다는 참고용으로만 간주하십시오. 실제 한계치는 유동 길이, 게이트 위치, 형상 및 구체적인 등급에 따라 달라집니다. 길고 가느다란 유동 경로의 경우, 짧은 거리에서는 충분히 적절한 두께로 채워질 수 있는 조건에서도 제대로 채워지지 않을 수 있습니다.

모든 재료에 걸쳐 두 가지 일반적인 사실이 적용됩니다. 벽이 얇을수록 더 빨리 냉각되어 사이클 시간이 단축되고, 침하 및 뒤틀림 위험이 줄어듭니다. 벽이 두꺼울수록 장거리에서도 더 쉽게 채워지지만, 수축 문제가 발생하고 사이클 시간이 길어집니다.

실질적인 시사점은, 부품의 구조적 요구 사항이 허용하는 범위 내에서 허용 가능한 범위 중 두께가 더 얇은 쪽으로 설계하고, 강성을 확보하기 위해 두께 대신 리브를 사용하는 것입니다.

갈비

리브는 벽 두께를 늘리지 않고도 부재의 강성을 높여줍니다. 리브는 구조적 요구 사항을 충족하면서 벽을 얇게 유지할 수 있게 해주는 주요 수단이며, 치수가 잘못 설정될 경우 싱크 마크가 발생하는 흔한 원인이기도 합니다.

두께. 리브의 두께는 연결되는 벽 두께의 대략 50~60% 정도가 되어야 합니다. 이보다 두꺼우면 리브의 밑부분이 두꺼운 단면이 되어 반대쪽 표면이 가라앉게 됩니다.

움푹 들어가는 현상이 쉽게 나타나는 재료의 경우나 눈에 띄는 표면에는 하한값에 가깝게 설정하는 것이 좋습니다. 눈에 보이지 않는 표면의 구조용 리브의 경우에는 상한값을 적용해도 무방합니다.

키. 일반적으로 벽 두께의 약 3배 정도까지 가능합니다. 더 높은 리브도 만들 수 있지만, 이 경우 성형 및 이젝션이 어려워지고 구조적 이점도 점차 줄어듭니다.

초안. 리브는 양쪽 면 모두에 드래프트가 필요하기 때문에, 높은 리브는 눈에 띄게 가늘어집니다. 이는 밑면 두께 제한과 결합되어 리브의 실제 높이를 제한하게 됩니다.

기저 반경. 리브와 벽이 만나는 부분의 반경을 작게 하면 응력 집중을 줄이고 충진성을 향상시킬 수 있으며, 일반적으로 벽 두께의 약 25% 정도가 적당합니다. 반경이 너무 크면 단면이 두꺼워져 본래의 목적을 달성할 수 없게 됩니다.

간격. 리브 간의 간격은 벽 두께의 최소 두 배 이상이어야 합니다. 간격이 너무 좁으면 금형 내부의 리브 사이 강판이 얇아져, 강도가 약해지고 냉각 효율이 떨어집니다.

가느다란 갈비뼈 여러 개가 두꺼운 갈비뼈 하나보다 낫다. 적절한 크기의 리브 여러 개는 지나치게 큰 리브 하나보다 더 높은 강성을 제공하면서도 처짐 현상을 일으키지 않습니다.

보스

보스는 나사를 받거나, 부품을 고정하거나, 장착 지점을 제공하는 역할을 합니다. 보스는 본질적으로 얇은 벽면에 부착된 두꺼운 구조물이기 때문에, 싱크 마크가 발생하는 두 번째로 흔한 원인이 됩니다.

고체 보스를 벽에 직접 부착하지 마십시오. 이 접합부는 두꺼운 구간으로 변하며, 반대쪽 면에서 눈에 띄게 움푹 패여 있습니다.

표준적인 접근 방식: 보스를 벽에서 약간 떨어뜨려 세우고, 리브나 거셋으로 연결합니다. 이렇게 하면 접합부에 재료가 과도하게 쌓이지 않으면서도 지지력을 확보할 수 있습니다.

보스의 두께 명목 벽 두께를 기준으로 동일한 50~60%의 지침을 따라야 합니다.

코어링. 보스는 단단한 상태보다는 속이 비어 있어야 합니다. 이는 단면이 두꺼워지는 것을 방지하기 위해서이기도 하지만, 속이 비어 있어야 나사를 끼울 구멍이 생기기 때문입니다.

초안 보스의 안쪽과 바깥쪽 모두에 적용됩니다.

기저 반경 보스 접합부에서는 응력 집중이 줄어들며, 보스가 하중을 지탱하기 때문에 이는 중요한 사항입니다.

보스가 상당한 하중을 지탱해야 하는 경우, 플라스틱에 셀프태핑 나사를 사용하는 대신 성형된 나사산 인서트를 사용하는 것을 고려해 보십시오. 이에 대한 자세한 내용은 당사의 가이드에서 다루고 있습니다. 인서트 몰딩.

모서리와 전환

날카로운 내부 모서리는 문제가 됩니다 세 가지 별개의 이유가 있습니다. 첫째, 응력을 집중시켜 부품에 균열이 생기게 합니다. 둘째, 유체 흐름을 제한합니다. 셋째, 모서리 자체는 사실상 두꺼운 단면과 같습니다. 동일한 공칭 두께를 가질 때, 날카로운 모서리는 둥근 모서리보다 더 많은 재료를 포함하고 있기 때문입니다.

내부 모서리에는 반경을 적용해야 하며, 일반적으로 최소한 벽 두께의 약 0.5배 정도여야 하고, 외부 반경은 내부 반경에 벽 두께를 더한 값과 같아야 합니다. 이렇게 하면 모서리 전체에 걸쳐 두께가 균일하게 유지되는데, 이것이 바로 핵심입니다.

두께 간의 전환 점진적으로 이루어져야 합니다. 벽의 두께가 변해야 하는 경우, 갑작스럽게 단차가 생기지 않도록 두께 차이의 최소 3배에 해당하는 거리 동안 서서히 좁아지도록 해야 합니다.

단계적 변화는 수축 불연속성을 유발하며, 이는 응력 집중 및 뒤틀림의 원인이 됩니다.

두꺼운 부위의 코어 가공

디자인상 부피가 반드시 필요한 경우에는, 전체를 채우는 대신 속을 비워내세요.

단단한 플라스틱 덩어리는 바깥쪽부터 안쪽으로 식으면서 내부적으로 수축하게 되며, 이로 인해 표면에 깊은 함몰이 생기거나 내부에 공극이 형성됩니다. 두 경우 모두 대부분의 용도에서는 용납될 수 없습니다.

코어링 공정은 두꺼운 부재를 적정 두께의 벽으로 가공합니다. 또한 냉각해야 할 재료의 양이 줄어들기 때문에 재료비와 사이클 시간을 절감할 수 있습니다.

이는 손잡이, 받침대, 두꺼운 구조적 요소는 물론, 설계자가 냉각 방식을 고려하지 않고 솔리드 볼륨을 그린 모든 부분에 적용됩니다.

유동 길이와 충전

벽 두께는 재료가 이동해야 하는 거리와 상호작용을 일으킵니다.

짧은 구간의 얇은 벽은 쉽게 채워집니다. 반면, 같은 두께라도 유로가 길면 채워지지 않을 수 있는데, 이는 용융물이 이동하면서 식어 점도가 높아지기 때문입니다.

부품의 유로가 긴 경우, 벽 두께를 늘리거나, 게이트 위치를 변경하거나, 여러 개의 게이트를 사용해야 합니다. 이는 소재, 온도, 형상 등이 복합적으로 작용하기 때문에, 단순히 추측에 기반한 계산보다는 성형 업체와 상의해야 할 사항입니다.

부품에 두꺼운 부분과 얇은 부분이 모두 있는 경우, 용융물이 두꺼운 부분을 우선적으로 채워 얇은 부분이 용융물이 부족해질 수 있습니다. 두께를 균일하게 유지하면 이러한 현상을 방지할 수 있으며, 이것이 두께가 중요한 또 다른 이유입니다.

충진된 재료

유리 충전재 및 광물 충전재가 포함된 등급의 경우 상황이 달라집니다.

수축이 방향성을 띠게 된다. 섬유는 유동 방향을 따라 배향되며, 수축률은 이 배향 방향과 직교하는 방향에 따라 차이가 납니다. 이로 인해 뒤틀림을 예측하기가 더 어려워지고, 게이트 위치에 더 민감해집니다.

강성이 더 높다, 따라서 벽을 더 얇게 만들어도 구조적으로 문제가 없을 수 있습니다.

흐름은 대체로 더 나쁘다, 이는 강성 면에서는 이점이 있음에도 불구하고, 충전재가 없는 동등한 제품에 비해 벽 두께를 약간 더 두껍게 해야 할 수도 있습니다.

충진재가 포함된 재료의 경우, 방향성에 따른 영향을 직관적으로 파악하기 어렵기 때문에 유동 시뮬레이션이 충진재가 포함되지 않은 재료보다 더 중요합니다.

디자인 검토

성형 부품을 출하하기 전에:

1. 해당 재료의 공칭 벽 두께가 허용 범위 내에 있는지 확인하십시오.
2. 공칭 치수보다 눈에 띄게 두껍거나 얇은 부분이 있는지 확인하십시오.
3. 이들이 접합되는 벽면을 기준으로 리브의 두께를 확인하십시오
4. 보스 접합부에서 두꺼운 부분이 있는지 확인하십시오
5. 모든 내부 모서리의 반경
6. 필요한 두께 변화 부분은 테이퍼 처리하십시오.
7. 고체 부피를 모두 제거합니다
8. 리브 간격 확인
9. 벽 두께에 비해 가장 긴 유동 경로를 확인하십시오
10. 초안으로 설정된 벽은 높이에 따라 두께가 달라지므로, 초안이 적용되었는지 확인하십시오.

대부분의 설계안은 1차 검토 단계에서 이 중 적어도 세 가지 항목을 충족하지 못합니다. CAD 단계에서 이를 발견하면 오후 한나절이 소요되지만, T1 단계에서 발견하면 금형 수정이 필요합니다.

이 문제가 겉보이는 것보다 더 중요한 이유

가장 흔한 성형 결함의 원인을 살펴보겠습니다. 싱크 마크는 두꺼운 부위에서 발생합니다. 뒤틀림은 수축률의 차이로 인해 발생하며, 대개 두께가 고르지 않거나 냉각이 불균일할 때 나타납니다. 공극은 두꺼운 부위에서 발생합니다. 사출 부족은 얇은 부위와 두꺼운 부위가 유동 공간을 놓고 경쟁할 때 자주 발생합니다.

가장 흔한 결함 네 가지에는 하나의 근본 원인이 공통적으로 있습니다. 벽 두께를 적절하게 설정하면 공구가 제작되기 전에 이러한 결함의 대부분을 사전에 방지할 수 있으며, 바로 이 때문에 그에 드는 노력에 비해 훨씬 더 큰 성과를 거둘 수 있습니다. 당사의 가이드에 따르면 사출 성형 결함 각각이 나타날 때 어떤 모습인지 설명합니다.

디자인 검토 받기

벽 두께 문제는 CAD에서는 수정 비용이 저렴하지만, 실제 철골 구조물에서는 수정 비용이 많이 들며, 겉보기에는 무난해 보이는 모델에서는 간과하기 쉽습니다.

Elite Mold Tech는 견적 제시 전에 DFM 검토를 제공합니다. 플라스틱 부품 생산, 벽 두께, 리브, 보스, 이각 및 게이트를 함께 다루는데, 이는 이 요소들이 서로 독립적이기보다는 상호작용을 일으키기 때문입니다. 의도한 재질을 적용한 부품 파일을 전송하면, 두께가 달라지는 부분과 이에 대한 대처 방법에 대한 구체적인 지침이 제공됩니다.

자주 묻는 질문

Q: 사출 성형 부품의 이상적인 벽 두께는 얼마입니까?

A: 재질에 따라 다르지만, 일반적인 엔지니어링 플라스틱의 경우 대개 약 0.8~3.8 mm 사이입니다. 절대적인 수치보다 중요한 것은 균일성인데, 편차가 가장 흔한 결함의 원인이 되기 때문입니다.

Q: 성형 부품의 리브 두께는 어느 정도여야 합니까?

A: 접합되는 벽 두께의 약 50~60퍼센트 정도입니다. 리브가 두꺼울수록 밑부분의 단면이 두꺼워져, 반대쪽 표면에 함몰 자국이 생깁니다.

Q: 보스들은 왜 싱크 마크를 일으키나요?

A: 벽에 직접 부착된 단단한 보스는 접합부에 두꺼운 단면이 형성되는데, 이 부분은 주변 재료보다 더 많이 수축합니다. 보스를 벽에서 떨어뜨려 놓고 리브로 지지하면 이러한 현상을 방지할 수 있습니다.

Q: 벽 두께를 늘리면 플라스틱 부품의 강도를 높일 수 있나요?

A: 대개는 잘못된 접근 방식입니다. 벽 두께가 두꺼우면 처짐, 뒤틀림, 공극이 발생하고 가공 시간이 길어집니다. 리브를 사용하면 벽 두께를 균일하게 유지하면서 훨씬 더 효율적으로 강성을 확보할 수 있습니다.

Q: 부품 전체에 걸쳐 벽 두께가 달라지면 어떻게 되나요? A: 두꺼운 부분은 냉각 및 수축 속도가 더 느려 내부 응력이 발생하고, 이로 인해 함몰, 뒤틀림 및 기공이 생깁니다. 또한 두꺼운 부분은 먼저 채워지기 때문에, 이로 인해