25-3장, 잔류 응력, 중국 사출 금형

그림 5. 다양한 잔류 응력이 발생하고 동결된 특정 부피가 다른 층이 서로 상호작용하면서 부품이 변형됩니다.

공정 유발 스트레스와 캐비티 내 잔류 스트레스 비교

공정 유도 잔류 응력 데이터는 성형 시뮬레이션에 캐비티 내 잔류 응력 데이터보다 훨씬 더 유용합니다. 다음은 두 용어의 정의와 두 용어의 차이점을 보여주는 예시입니다.

공정으로 인한 잔류 스트레스

부품이 배출된 후에는 금형 캐비티의 구속이 풀리고 부품이 자유롭게 수축 및 변형됩니다. 부품이 평형 상태로 안정된 후 부품 내부에 남아있는 응력을 공정 유도 잔류 응력 또는 간단히 잔류 응력이라고 합니다. 공정 유도 잔류 응력은 유동 유도 또는 열 유도 응력일 수 있으며, 후자가 주요 구성 요소입니다.

캐비티 내 잔류 응력

부품이 여전히 금형 캐비티에 갇혀 있는 동안 응고 중에 축적되는 내부 응력을 캐비티 내 잔류 응력이라고 합니다. 이 캐비티 내 잔류 응력은 사출 후 부품의 수축과 뒤틀림을 유발하는 힘입니다.

예

차동 수축으로 인한 뒤틀림에 설명된 수축 분포는 아래 왼쪽 아래 그림과 같이 이형된 부품의 열 유도 잔류 응력 프로파일로 이어집니다. 왼쪽 상단 그림의 응력 프로파일은 캐비티 내 잔류 응력으로, 성형된 부품이 이형되기 전에 금형 내에 구속된 상태를 유지합니다. 부품이 사출되고 금형의 구속력이 해제되면 부품은 수축 및 휘어져 내장된 잔류 응력(일반적으로 인장 응력)을 방출하고 평형 상태에 도달하게 됩니다(그림 참조). 평형 상태란 부품에 가해지는 외부 힘이 없고 부품 단면의 인장 응력과 압축 응력이 서로 균형을 이루는 상태를 의미합니다. 오른쪽 그림은 부품 두께 전체에 걸쳐 냉각이 균일하지 않아 비대칭 잔류 응력 분포가 발생하는 경우에 해당합니다.

그림 6: 캐비티 내 잔류 응력 프로파일(상단)과 공정 유도 잔류 응력 프로파일 및 사출 후 부품 형상(하단) 비교.

열로 인한 잔류 스트레스 감소

충분한 패킹과 보다 균일한 금형 벽 온도로 이어지는 조건은 열로 인한 잔류 응력을 감소시킵니다. 여기에는 다음이 포함됩니다:
- 적절한 포장 압력 및 기간
- 부품의 모든 표면을 균일하게 냉각합니다.
- 균일한 벽면 두께