사출물의 웰드라인(Weld Line)이란 무엇인가?
작성자 : pdcman 분류 : 시제품 | 장비/시제품활용 작성일 : 2018.03.14 11:01:22 조회 : 12892 키워드 : WELDLINE,웰드라인,사출물,가공성형,시제품
(질문의배경)
시사출 제품을 확인해 보니 제품의 표면상에 미세한 라인들이 형성되어 있었다. 웰드라인으로 사출불량으로 처리된다고 한다. 웰드라인이 형성되는 이유와 해결 방법은?
(요약)
웰드라인이란 사출과정에서 형성되는 불량으로 다양한 원인이 있기 때문에 설계자와 사출전문가의 노하우를 통해 해결 할 수밖에 없다. 일반적으로 주원인으로는 제품애에 홀 또는 두께 편차에 의해 생성될 때가 있으며, 수지와 첨가제의 상용성 또는 가스 발생에 의해 웰드라인이 생성된다. 또한 가혹한 조건에서 사출에 의한 가스 발생 또는 수지의 온도, 압력 등이 너무 낮은 경우, 금형에 가스 분출 홀이 충분하지 않은 경우에 발생되는 경우도 다반사다.
<그림1> 웰드라인 / 출처: https://www.appliancedesign.com
(웰드라인 생성 시 문제점)
사출과정에서 생성된 웰드라인은 크렉과 같이 보여 외관상 좋지 않으며, 성형품에 있어서 웰드라인 부분의 강도가 가장 취약하므로 가능한 한 제품에 웰드라인이 생기지 않도록 설계해야 한다. 웰드라인의 형성이 불가피할 경우에는 강도면에서 문제가 없는 부분, 혹은 응력이 그다지 관계되지 않는 부분에 위치하도록 설계해야 한다.
(웰드라인 생성 시 해결 방법)
수지의 건조성과 압력을 높여주고 Gate의 위치를 바꿔주는 방법도 있다. 가스에 의해 발생한 경우에는 가급적 낮은 온도에서 사출하여 가스가 발생하지 않도록 한다. 또한 가스 분출홀을 강화한다. 웰드라인이 나타나는 위치에 보스, 돌출핀, 탭 등을 설치하여 제품에 나타나는 웰드라인을 옮기고 사출 후 이를 제거하여준다. 홀 주위의 웰드라인은 피할 수 없으나 홀 주위에 두께를 늘려 강도를 증가시키고 그 폭을 작게 한다.
설계적으로 제품 두께 편차가 클 경우 두께가 두꺼운 부위에 수지가 먼저차고 얇은 부위에 수지가 늦게 충전되어지기 때문에 얇은 부위의 중심에 웰드라인이나 기포가 발생하기 쉽다. 이런 경우 두께의 편차를 줄이든가 Flow leader를 설치하여 수지의 흐름을 조절하는 방법을 적용한다. 다른 방법으로는 게이트 위치를 눈에 띄지 않는 곳으로 이동하고 사출 속도를 빠르게 하고 금형온도와 수지온도, 사출압력을 올리는 방법도 있으나 사출 및 금형설계, 기구설계 전문가와 논의해 진행한다.
(기타 사출불량 명칭)
미성형(충전부족 shot short), 플래시(flush): 성형품에 여분의 수지가 붙는 현상, 싱크마크(sink mark): 성형품의 표면에 발생하는 오목 현상, 태움(black spots): 금형내의 공기가 압축되어서 고온으로 되어, 그 열로 수지가 되는 현상. 플로우마크(flow mark): 성형재료의 유동궤적을 나타내는 줄무니가 생기는 현상. 흑줄(black streak) : 성형품의 내부에 검은 줄 모양으로 되어 나타나는 현상 등을 말한다. 기타 이외에도 여러 가지 명칭이 있으나 통상적으로 많이 발생하는 순이다.
Tip
웰드라인이 생성되는 부분을 해결하지 못할 경우 인위적으로 디자인적인 데코를 사용하여 마감을 하거나 상표를 부착하여 마감처리해 주면 불량 부분을 시각적으로 해결 할 수 있다. 하지만 이와 같은 방법은 초기 컨셉과는 달리 적용되는 부분이라 가급적이면 디자인 컨셉에 맞는 표면처리가 나와 주어야 한다.
<참고자료·문헌>
- https://www.youtube.com/watch?v=96UQcUkcIO4 플라스틱 사출 성형 불량 유형 정리 / 이론적으로 설명한 유튜브 동영상
- https://starletzzang.blogspot.kr/ Engineering Box / 웰드라인 Weld Line의 발생원인과 해결방법
- 웰드라인을 가진 사출 성형품의 구조 설계 방법론 개발, 김현영, 아주대학교 2015년
<전문용어>
웰드라인(Weld Line), 싱크마크, Gas Vent, Flow leader, 크렉