Plastic 제품의 성형법 - 성형품의 치수변화

3.1 성형품의 치수 변화 (part 2)

2) 치수의 측정

 성형품의 치수 측정에 있어서 개인오차가 나와 정확한 정밀도를 잡기 어렵다. 성형품의 정도 검사 방법과 주의사항에 대해서 알고 싶다. 치수 측정에는 각종 일반 금속용의 측정공구가 사용되지만 상대가 plastic이면 약간의 측정 접촉 압력에도 변형되어 올바른 치수를 알 수 없다. 투영기나 공구 현미경으로는 헤어 라인의 굵기를 구분하여 보는 것과 에지(edge)의 흐릿함과 광원의 열복사에 의한 치수 변화 등으로 오차를 내기 쉽다. 측정 오차나 미스는 다음의 원인에도 기인한다.

 ① 측정기 자체의 차 : 정기적으로 검사한다.

 ② 개인의 습관에 의한 차 : 훈련하여 일치시킨다.

 ③ 눈금 읽기 불량, 기록 오류, 계산 틀림, 부주의

 ④ 환경, 온도 차 : 고정도의 것을 항온실 내에 넣어 수일 후 측정한다.

 마이크로미터는 100mm 이하에서는 JIS로 측정 압력 400~600g이라고 되어 있으므로 기어 외경 등은 매우 측정하기 어렵고 원통 부품도 변형된다. 마이크로미터는 한계 게이지와 같이 사용하고 가볍게 성형품(눈에 보기에)이 정지될 정도일 때를 측정 치수로 하고 싶으나, 여러 사람에게 동일한 물건을 측정시키면 10mm에서 ±0.02 정도의 차가 생긴다. 계약상의 치수는 상호 간에 측정법을 협정해 두며, 또 동일 물건을 측정하여 회사 간의 차, 개인차를 될 수 있는 한 보정해 둘 필요가 있다. 다이얼 게이지는 스프링 힘으로 움직이므로 측정 단자를 크게 움직인 위치에서는 여분의 측정 압력이 걸리므로 처음의 0.5~1mm의 범위를 사용하는 것이 좋다. 마이크로 콤퍼레이터 225g±45g, 또는 레버식 인디케이터(마이크로 테스터) 20g을 사용하면 좋다. 버니어 캘리퍼스는 최근 공업기술원 계량 연구소의 지도로 정측 정력 버니어 캘리퍼스가 개발되어 시판되고 있지만 측정 압은 70g이다. 특히 시험 작업 시는 성형 조건이 확정된 정상적인 성형품을 샘플로 한다. 정산이라는 것은 그 조건에서 30 쇼트 또는 수 시간을 사출 한 것이다. 일반적 주의는 다음과 같다.

 ① 성형 직후는 치수 변화가 크므로 규정 시간이 지나간 후에 잰다.

 ② 측정 압력을 최소한으로 한다.

 ③ 습기를 흡수하는 것이나 정밀 측정은 항온·항습 실에서 1~2일 방치한 후에 잰다.

 ④ 도면의 기준선은 성형품에는 없으므로 이를 정하는 방법이 문제가 된다. 기준선이 성형품의 바깥에 있는 것도 있다.

 ⑤ 구멍의 중심은 구하기 어렵다. 구멍은 굽어졌거나 크기가 출입구와 가운데가 다른 것이 있다.

 ⑥ 직교하는 기준선을 사용한 투영기에서 측정은 문제가 되는 경우가 많다.

 ⑦ PL(Parting Line) 면은 일반적으로 순 평면이 아니므로 기준면이 되지 않는다. 끝 단은 거스러미가 생기기 쉽다.

 ⑧ 빼기 구배가 있다.

 ⑨ 수지의 흐름 방향에 따라 수축이 다르다.

 ⑩ 모서리 각 부분은 둥글게 되기 쉽다.

 ⑪ 방전 가공 면의 치수는 성형품에서는 금형의 음각부를, 금형의 측정에서는 양각부를 측정하는 것이 된다. 수축률의 계산에 틀리기 쉽다.

 ⑫ 피측정물의 성형 조건과 측정 방법을 상세히 기록하고 샘플은 일정 기간 보관한다.

 구멍의 치수는 실용상으로 미끄럼 운동, 회전, 압입에 쓰이므로 게이지를 사용하는 것이 적합하다. 관통 중량을 규정할 필요가 있다. 현장 측정용 게이지는 공작용을 사용하고 검정용은 별도로 보관하여 사용하지 않는다. 양산 중의 치수 검사에는 제품에 따라 공기 마이크로미터를 사용하면 무접촉으로 빨리 측정할 수 있고, 치구를 연구하면 들어간 것도 측정할 수 있다.

 

3) 치수 한계

 정밀 금속 부품을 plastic화 하고 싶다. 그렇다면 현재의 기술 수준으로 본 금형 정도, 성형품의 정도의 한계는 어떻게 정하는가? 형상에 따라 다르나 간단한 것은 한계가 가능하지만, 한 개의 성형품 중에 몇 군데의 엄격한 치수가 있는 경우는 적용하지 않는 것이 좋다. Plastic은 연한데도 설계자는 금속과 같은 엄격한 치수를 넣고 있으나, 많은 기능상의 불량은 근거도 없는 엄격한 치수를 넣는 데서부터 발생한다. JIS B0406 보통 치수 차(단조 가공)의 해설에는 다음과 같이 씌어 있다. 성형품의 치수 한계를 정하는 데 좋은 참고가 된다. “보통 치수 차에 관해서 실제 공장에서 일어나는 문제는 설계자가 어떤 근거도 없이 엄밀한 수치를 기재하면 그 제품의 품질이 향상된다고 오인하는 것이다. 또 숙련공은 공차가 지시 안 된 치수에 대해서도 무의식적으로 가능한 한 정밀하게 가공하려고 노력하는 경향이 있고, 게다가 경험이 많은 검사자라 할지라도 사내 규격에 쓰여 있는 허용된 기준보다도 예상 이상으로 엄중한 검사를 하고 있다. 따라서, 보통 치수 차를 쉽게 해석하면, 공장에 있어서는 사용에 익숙해진 정밀도로서의 치수 차로 인식하고 있으며, 설계에서는 어느 치수에 특정 치수 차를 기재해야만 할까를 지정하고 있다.

 

4) 성형품의 내·외경 치수 정도

 원통 모양 성형품의 내 외경 치수 정도가 잘 안 나온다. 그 원인은 무엇인가? 성형 조건이나 금형 수정에 의한 해결책에 대하여 알고 싶다. 안 지름은 금형의 양각에 구속되어 수축하기 어려우므로 일반적으로 치수가 크게 된다. 살 두께가 얇은 경우는 내 외경이 서로 비례하지만 기어와 같이 내 외경이 크게 다른 경우는 안 지름의 제어가 어렵다. 일반적으로 안 지름의 핀은 크게 만들어 시험을 하여 깎아 수정한다고 말하지만, 밀어 박는 핀이 아니고 형을 관통하고 있는 경우는, 구멍을 작게 해야 하므로, 반대로 작게 만들어 구멍을 핀과 함께 키우는 것이 좋다. 긴 안 지름은 양산에서 크게 변동하므로, 시험 사출에서 간단히 수정하면 사이클의 단축이 불가능하다. 핀은 가늘기 때문에 축열 되기 쉽다. 전열면적이 길이에 비하여 작기 때문이다. 핀의 뿌리 부분으로부터 에어를 불어내어 식히는 냉각과 온도조절이 필요하다. 구멍이 너무 클 경우에는 다음과 같은 해결 방법이 있다.

 ① 사출 압력을 높인다.

 ② 금형 온도를 높인다.

 ③ 부분적으로 금형 온도를 다르게 한다.

 ④ 금형 온도의 불균일을 조사한다.

 ⑤ gate의 형상을 조사한다.

 ⑥ 밀핀이 원활하고 균일하게 공랭 되어 있는가.

 ⑦ 교정 치구를 사용한다.

 ⑧ 2차 압력의 전환 시점을 조정한다.

 ⑨ 2차 압력을 낮게 한다.

 ⑩ 다점 gate로 한다.

 ⑪ 언더컷이 있는지 확인한다.

 ⑫ 사이클을 길게 한다.

 

5) 멀티-Cavity의 수축 편차

 작은 정밀부품을 다수개취로 하고 있으나 cavity 간의 정도가 불균일하여 곤란하다. 성형품의 원가 절감을 생각하여 다수의 cavity로 하여 큰 기계를 사용하면 정밀도가 나오지 않아 실패한다. Cavity가 1개 증가함에 따라 정도는 5%가 저하된다고 알려져 있다. 대형 기계가 되면 형 개폐 시간도 늦고 금형비는 높고 형의 교환 횟수가 증가하여 금형의 보수도 어렵다. 필요한 정도와 로트 수를 생각하여 cavity 수, 기계의 대소를 결정하며 기업 이미지와 특징을 고려하여 정하는 것이 좋다. 성형품에 따라 기계를 선정하는 것을 원칙으로 한다.