분할 고무 금형: 복잡한 탈형 및 치수 제어를 위한 전략적 설계

고무 성형 영역 내에서 원하는 부품의 형상은 툴링 전략의 가장 중요한 요소입니다. 단순하고 얕은 부품은 직선형 2플레이트 금형에서 효율적으로 생산될 수 있지만 산업용 고무 부품의 상당 부분은 단일 캐비티 블록에서 제거되는 것을 물리적으로 방지하는 언더컷, 복잡한 윤곽 또는 복잡한 내부 형상을 특징으로 합니다. 이러한 근본적인 제조 제약은 기본 캐비티가 여러 개의 제거 가능한 섹션으로 분할되는 설계 철학인 분할 고무 몰드에 의해 해결됩니다. 이러한 전략적 세분화는 절충안이 아니라, 성형할 수 없는 부품의 생산을 가능하게 하고, 치수 충실도를 보장하고, 유지 관리를 용이하게 하며, 도구 수명을 연장하기 위한 계산된 엔지니어링 접근 방식입니다. 분할 설계를 채택하기로 한 결정은 최종 부품의 복잡성과 제조 타당성 및 비용의 균형을 맞추는 중요한 시점을 나타냅니다.

엔지니어링 동인: 단일 캐비티가 부족한 경우

분리된 고무 금형을 활용하는 원동력은 탈형 장애물을 나타내는 특정 부품 특성에서 발생합니다. 가장 일반적인 원인은 언더컷, 즉 금형의 기본 개방 방향과 평행하게 놓여 배출을 방지하는 기계적 잠금 장치를 생성하는 오목부 또는 돌출부입니다. 여기에는 고정 링용 내부 홈, 씰의 외부 립 또는 복잡한 플랜지가 포함됩니다. 언더컷 외에도 구배 각도 제한이 심한 부품, 강제 배출 중에 찢어지기 쉬운 섬세하고 얇은 벽 섹션 또는 정밀한 내부 기능이 필요한 부품에는 분할 설계가 필요한 경우가 많습니다. 이러한 경우, 제거를 위해 엘라스토머 부품을 강제로 변형시키는 대신 경화 후 부품 주변에서 금형 캐비티를 분해합니다. 이 접근 방식은 성형 주기의 단순성보다 부품 무결성과 기하학적 정확성을 우선시합니다.

아키텍처 원리 및 핵심 구성

분할 금형이라는 용어는 동일한 핵심 원리를 기반으로 하는 툴링 아키텍처 제품군을 설명합니다. 즉, 캐비티는 주 금형 분할선과 구별되는 분할선으로 알려진 하나 이상의 분할 평면을 따라 분할됩니다.

가장 기본적인 구성은 수직 분할로, 단순한 상자형 부품이나 외부 언더컷이 있는 부품에서 흔히 볼 수 있습니다. 여기서 캐비티 블록 자체는 두 개 이상의 조각으로 분할되어 함께 미끄러져 완전한 모양을 형성한 다음 수평으로 수축되어 부품이 분리됩니다. 더 복잡하고 일반적인 변형은 측면 작용 코어가 있는 분할 캐비티 금형입니다. 이 시스템에서 1차 캐비티는 고정 및 이동 금형 반쪽에 위치하지만 언더컷 형상은 별도의 코어 인서트에 의해 형성됩니다. 이러한 측면 코어는 기계적으로 또는 유압식으로 작동하여 사출 전에 위치로 이동하고 주 금형이 열리기 전에 수축하여 부품 배출에 필요한 간격을 만듭니다.

내부 언더컷이 깊거나 나사산 기능이 있는 구성 요소의 경우 접을 수 있거나 나사를 풀 수 있는 코어 시스템이 통합될 수 있습니다. 이러한 정교한 메커니즘을 통해 분할된 코어는 경화 후 방사형으로 수축하거나 나사 결합에서 회전할 수 있습니다. 이러한 분할 세그먼트 사이의 연동 표면을 설계하고 가공하는 것이 중요합니다. 플래시를 방지하기 위해 주입 압력 하에서 완벽하게 밀봉되어야 하며 바인딩이나 과도한 마모 없이 깨끗하게 분리되어야 합니다.

안정적인 기능을 위한 중요한 엔지니어링 매개변수

분할 금형의 성능과 수명은 표준 도구 이상의 요소에 의해 결정됩니다.

세그먼트 정렬 및 잠금:독립된 캐비티 세그먼트는 상당한 톤수와 내부 압력 하에서 클램핑 및 주입 중에 완벽한 정렬을 유지해야 합니다. 이는 강화된 인터록, 테이퍼형 웨지 또는 정밀 가이드 핀 및 부싱을 통해 달성됩니다. 잘못된 정렬로 인해 분할선의 불일치가 발생하여 부품에 허용할 수 없는 플래시("증인선")가 발생하고 공구강의 마모가 가속화됩니다.

작동 시스템 신뢰성:움직이는 코어 또는 세그먼트가 있는 금형의 경우 기계적(각진 핀, 도그-레그 캠), 유압 또는 공압식 작동 시스템의 신뢰성이 가장 중요합니다. 이러한 시스템은 마찰과 재료 수축을 극복할 수 있는 충분한 힘으로 일관되고 시기 적절한 움직임을 제공해야 합니다. 실패하면 일반적으로 금형이 부서지거나 생산이 중단됩니다.

재료 선택 및 열처리:분할 금형의 세그먼트, 특히 작은 코어 핀과 슬라이딩 부품은 국부적으로 극심한 응력과 마모를 받기 쉽습니다. 이는 주 몰드 베이스보다 더 높은 등급의 더 견고한 공구강(예: H13, S7)으로 제작되는 경우가 많으며 특수 열처리 및 표면 경화(질화, TiN 코팅)를 거쳐 내마모성을 강화하고 슬라이딩 표면의 마손을 방지합니다.

복잡한 공동에서의 벤팅:분할된 캐비티에서는 효과적인 환기가 더욱 어려워집니다. 플래시 채널을 생성하지 않고 갇힌 공기가 빠져나갈 수 있도록 분할 세그먼트의 교차점에서 환기 경로를 신중하게 설계해야 합니다. 이러한 영역의 부적절한 환기는 미성형 또는 재료 연소의 일반적인 원인입니다.

복잡한 툴링을 위한 공급업체 선택

견고한 분할 금형을 확보하려면 동적 툴링에서 성형업체의 능력을 평가해야 합니다.

기계 설계 전문 지식:공급업체는 캐비티 가공뿐 아니라 움직이는 금형 부품의 운동학을 설계하고 검증하는 데 있어 검증된 경험을 입증해야 합니다.

정밀 제조 및 조립:미크론 수준의 공차에 일치하는 세그먼트를 제조할 수 있는 능력과 최종 조립 기술 및 이동 시스템의 "시험"이 필수적입니다.

고장 모드 분석:유능한 파트너는 마모 지점, 액추에이터 및 슬라이드의 유지 관리 일정, 손쉬운 서비스 가능성을 위한 기능 설계에 대해 적극적으로 논의합니다.

만연한 문제와 실패 모드

분할 금형의 향상된 기능으로 인해 특정 실패 모드가 발생합니다. 분할선의 플래시는 마모, 오염 또는 세그먼트의 부적절한 조임력으로 인해 발생하는 가장 일반적인 문제입니다. 움직이는 코어의 고착이나 결속은 열팽창, 부적절한 윤활 또는 정렬 불량으로 인해 발생할 수 있습니다. 사이드 액션의 작동을 위해 시간을 할당해야 하므로 사이클 시간 증가는 종종 절충안이 됩니다. 마지막으로 단순한 금형에 비해 설계, 가공, 조립에 소요되는 초기 비용과 리드 타임이 더 높다는 점이 중요한 고려 사항입니다.

산업 응용 분야: 복잡한 부품 설계 가능

분할 고무 몰드는 복잡한 밀봉 및 댐핑 솔루션을 요구하는 분야에서 없어서는 안 될 요소입니다. 자동차 산업에서는 내부 회선이 있는 액슬 부츠, 금속 인서트가 있는 복잡한 엔진 마운트, 복잡한 립 프로파일이 있는 창 씰을 성형하는 데 사용됩니다. 항공우주 응용 분야에는 플랜지가 있는 성형 덕트와 내부 형상이 있는 진동 절연 장치가 포함됩니다. 소비재 부문에서는 언더컷이나 다중 재료 구성 요소가 포함된 오버몰드 그립을 생산하기 위해 이러한 금형을 사용합니다. 기본적으로 2D 프로파일의 단순한 압출로 설명할 수 없는 고무 부품에는 일종의 분할 성형 기술이 필요할 수 있습니다.

미래 궤적: 통합 및 인텔리전스

분할 금형 기술의 진화는 신뢰성, 정밀도 및 통합성을 높이는 데 중점을 두고 있습니다. 복잡하게 분할된 공동 내의 충전, 보압 및 냉각 단계를 모델링하기 위한 시뮬레이션 소프트웨어의 사용이 표준이 되어 공구강을 절단하기 전에 환기 또는 응력과 관련된 잠재적인 문제를 예측합니다. DLC(Diamond-Like Carbon)와 같은 고급 표면 처리 및 코팅이 슬라이딩 표면에 적용되어 마찰과 마모를 대폭 줄이고 수명을 연장합니다. 또한 위치, 온도 및 압력을 실시간으로 모니터링하기 위해 센서 기술을 이동 코어에 통합하면 예측 유지 관리 및 프로세스 최적화가 가능해 이러한 복잡한 도구를 Industry 4.0 스마트 제조 영역에 더 가깝게 이동할 수 있습니다.

결론

분할 고무 몰드는 고급 제조의 핵심 원칙을 보여줍니다. 즉, 부품 단순성과 성능을 달성하기 위해 툴링 복잡성을 투자합니다. 이는 엘라스토머 재료의 탈형에 따른 물리적 한계를 해결하기 위한 의도적인 엔지니어링 솔루션입니다. 제조업체는 캐비티를 전략적으로 분할함으로써 현대 기계 시스템에 필수적인 정교한 고가치 고무 부품을 생산할 수 있는 능력을 확보합니다. 엔지니어와 조달 전문가의 경우, 점점 더 까다로워지는 설계 및 성능 사양을 충족하기 위해 자신의 능력을 성공적으로 활용하려면 분할 금형의 설계 논리, 중요한 성공 요인 및 유지 관리 요구 사항을 이해하는 것이 필수적입니다.

FAQ / 일반적인 질문

Q: 분할 금형은 단순 금형에 비해 부품당 비용에 어떤 영향을 미치나요?

A: 부품당 비용은 두 가지 반대 요인의 영향을 받습니다. 분할 금형 자체는 복잡한 설계, 더 많은 부품, 연장된 가공/조립 시간으로 인해 초기 비용이 상당히 높습니다. 이로 인해 부품당 상각 툴링 비용이 증가합니다. 그러나 복잡한 형상의 경우 대체 접근 방식에 필요한 높은 스크랩 비율이나 2차 가공 작업을 피하는 유일한 실행 가능한 방법인 경우가 많습니다. 충분한 양의 생산을 위해서는 더 낮은 변동 비용과 보장된 부품 품질로 인해 더 높은 툴링 투자가 정당화됩니다.

Q: 분할선의 플래시를 완전히 없앨 수 있나요?

A: 실제로 움직이는 분할선에서 플래시 절대 영점을 달성하는 것은 매우 어렵고 비용이 많이 드는 경우가 많습니다. 목표는 적용 분야에 있는 그대로 허용되거나 최소한의 예측 가능한 2차 마무리 작업(예: 가벼운 텀블링)으로 제거할 수 있는 수준으로 이를 최소화하는 것입니다. 고정밀 가공, 최적의 클램핑력, 완벽한 정렬로 플래시를 눈에 띄지 않거나 쉽게 관리할 수 있는 수준으로 유지합니다. 사양에서는 완전히 없는 것이 아니라 허용 가능한 플래시 한계를 정의해야 합니다.

Q: 분할 금형은 사출 성형에만 사용됩니까, 아니면 압축/이송에도 사용됩니까?*

A: 분할 금형 설계는 세 가지 기본 고무 성형 공정 모두에 적용 가능합니다. 압축 성형에서 분할 캐비티 블록은 일반적으로 언더컷이 있는 부품을 형성하는 데 사용됩니다. 여기서 세그먼트는 조립되고 컴파운드가 로드된 다음 분해되어 경화된 부품을 제거합니다. 트랜스퍼 및 사출 금형은 더 높은 자동화를 위해 작동식 측면 코어를 더 자주 사용합니다. 성형 공정의 선택은 분할 시스템의 특정 기계 설계에 영향을 미칩니다.

Q: 고주기 분할 금형에서 가장 일반적인 실패 지점은 무엇입니까?*

A: 가장 빈번한 고장 지점은 작동 구성 요소와 슬라이딩 마모 표면입니다. 각진 핀은 전단될 수 있고, 유압 실린더는 누출될 수 있으며, 코어와 결합 하우징의 경화된 표면은 결국 마모되거나 마모되어 유격과 플래시가 증가할 수 있습니다. 윤활, 슬라이드 웨이 청소 및 이러한 구성 요소 검사에 초점을 맞춘 강력한 예방 유지 관리 프로그램은 금형 수명을 극대화하는 데 중요합니다.