• The Korean Journal of Rheology
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• v.8 no.1
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• pp.58-68
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• 1996

고분자 가공에서 가장널리 사용되고 있는 사출공정은 비등온의 싸이클 공정이므로 사출조건에 따라 성형품은 다양한 형태의 열이력과 변형이력을 받게 되고 그 결과 최종성형 품의 기계적 물성이 현저히 달라지게 된다. 그러므로 우수한 물성을 갖는 성형품을 얻기위 해서는 열이력과 변형이력에 연관되어 나타나는 미세구조의 변화와 잔류응력을 최소화할수 있는 최적 성형조건의 선정이 대단히 중요하게 된다. 본 연구에서는 수치모사실험을 기초로 설정한 성형조건의 범위에서 다양한 사출성형실험을 수행하여 얻은 시편을 대상으로 미세구 조의 변화와 잔류응력에 미치는 성형조건의 영향을 조사함으로써 최적성형조건을 선정하기 위한 방안을 찾고자 하였다. 편광현미경을 사용하여 관찰한 결정성 고분자수지 시편의 내부 구조는 전형적인 skin-core 구조를 보일뿐만아니라 충전속도, 사출온도, 금형온도, 및 gate로 부터의 위치 변화에 따라 미세구조가 현저히 변함을 알수 있었으며 광탄성법과 layer removal method를 이용하여 조사한 무정형 고분지수 시편의 잔류응력은 금형온도와 사출압 에 가장 영향을 많이 받으며 두께 방향으로 parabola한 분포를 가짐을 알수 있었다. 이상의 결과로부터 사출조건의 변화에 따라 잔류응력과 내부구조가 현저히 변하게 되며 이는 성형 품의 물성에 직접적인 영향을 미치고 있음을 알수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.105-105
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• 2010

자동차 차체부품에 적용되는 플라스틱 소재는 강도와 내마모성, 내충격성의 충분한 물성확보가 필요하며, 이에 플라스틱 소재의 기계적 특성 향상을 위해 유리 섬유가 다량 함유된 복합소재적용이 증가하고 있다. 반면 플라스틱이 고강도화함에 따라 제품 성형을 위한 사출 금형을 손상시키는 사례가 빈번하게 발생하고, 소재의 유동성 저하에 따른 사출 불량이 증가하고 있어 고강성 플라스틱 복합소재에 대응하는 고경도, 고내마모 특성이 부여된 사출 금형의 개발이 시급한 실정이다. 특히 사출 금형에 사용되는 소재는 기존 소재에 비해 우수한 내마모성과 함께 고광택을 유지하는 것이 더욱 중요해졌으며, 이에 따라 유럽, 일본과 국내 연구진에 의해 다양한 연구가 진행되고 있다. 그 중에서도 일본에서 개발되어 국내에도 소개된 래디칼 질화는 기존 질화법에 표면의 화합물 층만을 제어하는 것으로 다소의 표면 광택 효과는 있으나, 플라스틱 사출에 그대로 적용하기에는 무리가 따르므로 그 용도가 극히 제한적이다. 본 연구에서 적용한 나노 질화기술은 0.1torr 이하의 고진공에서 고밀도의 플라즈마 에너지를 발생시키는 방법으로 화합물층이 없는 나노 크기의 질화층을 소재 표면에 형성시키는 기술로서, 처리 후에도 표면의 색상 및 광택의 변화가 없는 것을 특징으로 한다. 또한 표면 경도 및 피로 특성을 향상시킴으로써 금형의 내구 수명을 향상시킬 것으로 기대된다. 본 연구에서는 KP4 금형 소재를 사용하여 플라즈마 이온 질화 시험 조건에 따른 소재의 경도 및 내마모 특성을 파악하고, 미세 조직 분석 및 XRD 분석 등을 통해 내마모 특성 향상에 대한 기본 특성을 평가하였다. 또한 인장시험을 통해 인장강도, 항복강도 및 연신율을 파악하고, 이를 토대로 고주기 피로시험을 실시함으로써 S-N curve를 얻고, 이를 통해 피로 강도 및 피로 수명에 미치는 나노 질화 처리의 영향을 파악하고자 하였다. 플라즈마 이온 질화 시험은 질소와 수소 비율($N_2:H_2$), 진공도, Screen bias voltage, Bias voltage를 변화시켰으며, 챔버 온도는 $400^{\circ}C$로 고정하였으며, 처리시간도 3시간으로 고정하였다. 질소와 수소의 비율은 3:1일 때 최고의 내마모 특성을 보였으며, 진공도는 내마모 특성에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 관찰되었다. KP4의 초기 경도값은 약 302 Hv인 반면 최적의 나노 질화처리를 거친 시편에서는 800Hv 이상의 Vickers 경도값을 보였다. SEM 미세조직 분석과 EPMA를 통한 성분 분석을 시행한 결과 표층으로부터 약 $1.5{\mu}m$의 나노질화층을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2009.06a
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• pp.901-902
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• 2009

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.43.1-43.1
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• 2009

다이캐스팅과 같이 가압 사출방식을 이용한 제품 성형 공정에서 관심의 대상이 되어왔던 연구 주제 중 하나는 어떻게 하면 금형 내에 충진되는 용탕의 유동을 층류성으로 제어할 수 있을까 하는 문제이다. 그러나 다이캐스팅 공정에서 일반적인 용탕의 사출속도로는 그 유동 특성을 제어하기가 거의 불가능하다. 이러한 사출속도의 설정 및 게이트의 형상설계를 하는데 있어서 대부분 경험적인 자료를 이용하고 있어 공정의 효율성을 극대화하고 있지 못한 실정이다. 본 연구에서는 용융 마그네슘합금이 금형내에 충진 될 때 유체의 유입속도 및 탕구형상이 유동에 미치는 영향을 전산유체역학을 이용하여 충진 및 응고해석을 하였고, 예견되는 제품의 결함 및 결함제어 가능성을 진단함으로써 개선방안을 제안하고 최종적으로 금형설계 제작에 반영하여 실제 주조된 제품을 해석결과와 비교하였다. 또한, 본 연구에서 주조된 전자기부품의 미세조직을 관찰하고, 인장강도 및 파괴 특성을 관찰 하였다. 실험결과 빠른 응고속도에 따른 조직의 미세화 효과로 항복강도, 인장강도 그리고 경도 특성이 우수하게 관찰되었다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2009.05a
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• pp.870-873
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• 2009

본 연구에서는 미세 무광부식 패턴을 갖는 HD Switch Panel 부품을 설계하고 금형을 제작하였다. 이를 위하여 사출성형 Simulation(CAE)을 이용하여 사출성형 공정의 문제점과 부품의 변형량을 예측 하였다. 또한 금형표면의 가열온도와 실제 금형온도의 비교함으로써 공정변수 조절을 통한 사출성형 조건의 최적화를 달성할 수 있었다. 한편, 순간금형표면가열을 이용한 성형기술인 E-MOLD를 적용하여 자동차 내장부품용 HD Switch Panel을 제작하였고, 전자현미경과 원자현미경을 이용한 표면 평가를 통하여 무광부식 패턴의 전사율 향상으로 인한 무광 특성이 향상됨(2.5이상$\rightarrow$1.5~1.7)을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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• 2004.10a
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• pp.849-849
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• 2004

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2003.06a
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• pp.356-358
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• 2003

본 연구에서는 일반사출과 MmSH방식 두 가지의 사출성형공정을 이용하여 나노 패턴 구조물을 제작하였다. 성형품에 나타난 나노패턴의 진사성은 MmSH방식을 이용한 PC 성형품에서 가장 우수했다. 일반사출공정에서 HIPS로 제작된 성형품은 나노패턴의 전사가 잘 형성되었고, PC의 경우 전사가 잘 이루어지지 않았다. 연구 결과 수지의 유동성이 좋고, 금형표면 온도가 높을수록 나노패턴의 전사성은 향상됨을 알 수 있었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.5
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• pp.575-582
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• 2010

In recent years, several rapid-mold-heating techniques that can be used for the injection molding of thin-walled parts or micro/nano structures have been developed. High-frequency induction heating, which involves heating by electromagnetic induction, is an efficient method for the rapid heating of mold surfaces. The present study proposes an integrated numerical model of the high-frequency induction heating process and the resulting injection molding process. To take into account the effects of thermal boundary conditions in induction heating, we carry out a fully integrated numerical analysis that combines electromagnetic field calculation, heat transfer analysis, and injection molding simulation. The proposed integrated simulation is extended to the injection molding of a thin-wall part, and the simulation results are compared with the experimental findings. The validity of the proposed simulation is discussed according to the ways of the boundary condition imposition.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2008.11a
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• pp.1124-1128
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• 2008

Thin-wall injection molding is associated with many advantages, including increased portability, the conserving of materials, and the reduction of the molding cycle times. In the application of the thin-wall molding, a considerable reduction of the effective flow thickness results in filling difficulty. High-frequency induction is an efficient way to overcome this filling difficulty by means of heating the mold surface by electromagnetic induction. The present study applies the induction heating to the injection molding of thinwalled micro structures with high aspect ratio. The feasibility of the proposed heating method is investigated through a numerical analysis. The estimated filling characteristics of the micro-features are investigated with variations of mold temperature and part thickness, of which results are also compared with experimental measurements.

• Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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• 2005.09a
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• pp.147-152
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• 2005

In recent industry, according to pursuit the miniaturization and high-precision of machine part with development of new technology as IT, BT the development of mold manufacturing technology for mass production is accompanied. In this study, the spiral type injection mold with a $200{\mu}m$ thickness shape is made for investigation of influence for injection molding process variables and the flow length is measured through an experiment. Beside, the result of each experiment Is compared with the analysis result of CAE. Taguchi method is used in this experiment and the obtained data are analyzed using ANOVA method.