KR970000927B1 - 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

용융재료의 금형 성형에 있어서의 유동해석 평가방법

제1도는 성형품 형상모델을 3차원의 미소요소로 분할한 상태의 그래픽 표시도.

제2도는 제1도에 표시하는 형상모델에서의 충전패턴의 등시간선도.

제3도는 제1도에 표시하는 형상모델에서의 충전패턴의 등압력선도.

제4도는 제1도에 표시하는 형상모델에서의 충전패턴의 등온도선도.

제5도는 이 발명에 의한 용융재료의 금형 성형에 있어서의 유동해석 평가방법을 실시하기 위한 수지재료 온도를 파라미터로 하는 충전시간에 대한 최대수지 압력특성의 한 실시예를 표시하는 특성곡선도.

제6도는 결정성 수지재료를 사용한 경우의 제5도와 같은 충전시간에 대한 최대수지 압력 특성을 표시하는 특성 곡선도.

제7도는 이 발명 평가방법의 다른 실시예를 표시하는 것으로 수지재료 온도를 파라미터로 하는 금형온도에 대한 최대수지 압력 특성 곡선도.

제8도 이 발명 평가 방법의 또 다른 실시예를 표시하는 것으로 수지재료 온도를 파라미터로 하는 금형온도에 대한 최대수지 압력 특성 곡성도이다.

이 발명은 수지 등의 용융 재료를 금형 성형하는 경우에 고품질의 성형품을 얻기 위한 용융재료의 최적성형 조건을 평가판정하는 방법에 관한 것으로 특히 소요의 용융 재료 온도에서의 적정한 최대 용융 재료 압력과 금형 온도의 범위를 판정하는 평가방법에 관한 것이다. 종래, 수지재료에 의한 사출성형에 있어서 금형 내의 수지유동해석(simulation)을 하는 경우 제1도와 같이 성형품의 형상모델을 미소요소로 분할하고 유한 요소법, 경제요소법, 차분법, FAN법의 수치해석법을 사용하여 유체의 운동 방정식, 연속식 및 에너지식을 연산하는 방법이 일반적으로 이용되고 있다.

이와 같은 금형 내에서의 수지유동 해석방법에서는 사용하는 수지의 선택과, 성형기의 운전조건으로서 수지온도, 금형온도, 충전속도를 입력하여 연산함으로써, 수지의 충전진행상황(시간)을 표시하는 충전패턴(제2도 참조), 압력분포(제3도 참조), 온도분포(제4도 참조)를 각각 소정의 계산으로 구하게 된다.

그러나 상술한 종래의 수지유동 해석방법에서는 압력조건의 적성여부 또한 보다 적정한 입력조건의 유무 혹은 몇개의 입력조건 중 어느 조건이 최적인가를 판정하는 수단이 알려져 있지 않으며 따라서 연산결과의 적부판정은 해석결과와 실제성형과의 대비를 반복함으로써 얻게 된 경험적 노하우(know how)에 의존하지 않을 수 없었다.

이와 같이, 종래의 금형 내에서의 수지 유동 해석방법은, 사용하는 수지에 대하여 경험적으로 얻어진 수지온도, 금형온도, 충전속도를 입력하여 성형품의 형상(제품두께, 게이트의 위치나 개수, 러너(runner)의 치수)의 적부를 판정하는 것을 주목적으로 하여 사용되고 성형조건의 적부평가에 관하여는 시험해 보지 않고 있다.

그런데 이와 같은 금형 내에서의 수지 유동 해석 방법은, 수지성형품의 설계가 완성한 단계에서 금형을 제작하기 전에 프로그램 상에서의 연산에 의하여 성형의 가부, 난이를 판정하고 그 성형품을 생산하기 위하여 요구되는 조건을 구하는 것을 목적으로 하는 것이며 금형 형상에 관한 적부(제품 두께, 게이트의 위치나 개수, 게이트나 러너 치수)를 판정할 뿐만 아니라 적정 성형 조건 범위나 최적성형 조건을 산출하여 최종적으로는 성형기의 운전조건을 모두 결정하는 것이 요망되고 있다.

따라서 이 발명의 목적은 소요의 형성금형에 대한 용융재료의 유동해석을 위하요 소요의 용융재료 온도에 대한 적정한 최대 용융 압력과 금형 온도의 범위를 판정하는 용융 재료의 금형 성형에 있어서의 유동 해석 평가 방법을 제공하는 데 있다.

이 발명에 의한 용융재료의 금형 성형에 있어서의 유동해석 평가방법은, 성형품 형상 모델을 미소요소로 분할하고, 유한요소법, 경제요소법, 차분법, FAN법을 포함하는 수치해석법을 사용하여 금형 내 용융재료의 유동해석을 하는 시스템에 있어서, 1 또는 2 이상의 용융재료 온도조건에 대하여 각각 복수의 충전시간 또는 금형온도를 부여하여서 해석하며, 획득된 용융 재료 압력 분포의 연산결과에 의하여 각 요소의 최대 용융 재료 압력의 함수를 구하고, 이들 함수를 디스플레이장치에 그래픽 표시하여 소정의 용융 재료온도에서의 적정한 용융 재료 압력과 충전시간의 범위를 평가 판정하는 것을 특징으로 한다.

상기 평가방법에 있어서, 충전시간을 변수로 한 최대 용융 재료 압력의 함수 Pn=f_n1(t)는 그 미분치 dPn/dt의 절대치에 한계치를 부여하고, 상기 함수를 평가하여 적정한 용융 재료 압력과 충전시간의 범위를 판정할 수가 있다.

또 금형 온도를 변수로 한 최대 용융 재료 압력의 함수 Pn=f_n2(Tm)에 대하여 금형온도 Tm가 용융 재료 고화 온도 Tc에 기준한 한계치를 부여하고, 상기 함수를 평가하여서 적정한 용융 재료 압력과 금형 온도의 변동 범위를 판정할 수가 있다.

또한 금형 온도를 변수로 한 최대 용융 재료 압력의 함수 Pn=f_n2(Tm)는 그 미분치 dPn/dTm에 한계치를 부여하고, 상기 함수를 평가하여서 적정한 용융 재료 압력과 금형 온도의 변동 범위를 판정할 수도 있다.

상기 평가 방법에 있어서 얻은 용융 재료 압력 분포의 연산결과에 의하여 각 용융 재료 온도 조건마다 각 금형 온도에 대한 각 요소의 평가 대상부에 서의 최대 용융 재료 압력을 구하고, 인접하는 2점의 금형 온도 Tn, Tn+1과 이에 대응하는 최대 용융 재료 압력 Pn, Pn+1의 데이터로부터 각각 편차 △Tn(=Tn+1-Tn) 및 △Tn(=Pn+1-Pn)와의 편차의 비△Pn/△Tn를 구하여 이것을 순차 반복하며, 이들의 편차비의 증가구배 △Sn(=Pn+1/△Tn+1-△Pn/△Tn)를 순차 구하고 이 증가구배 △Sn의 정부가 역전하는 점의 금형온도 T_B를 산출하고, 산출된 금형온도 T_B를 경계로 하여 금형 온도를 변수로 하는 최대 용융 재료 압력의 함수를 2개의 다른 함수 Pme₁=f₁(T) Pso1=f₂(T)로서 나타낼 수 있다.

이 경우 상기 2개의 다른 함수 Pme1=f₁(T), Pso1=f₂(T)를 디스플레이장치에 그래픽 표시하여 소정의 용융 재료 온도에서의 적정한 용용 재료 압력과 금형 온도의 변동 범위를 평가 판정 할 수가 있다.

또한 상기 금형 온도를 변수로 한 최대 용융 재료 압력의 2개의 다른 함수 Pme1=f₁(T), Pso₁=f₂(T) 중 어느 한쪽의 미분치 dPme1/dT 또는 dPso₁/dT에 한계치를 부여하고, 상기 함수를 평가하여 적정한 용융 재료 압력과 금형 온도의 변동 범위를 판정할 수가 있다.

이 발명에 의한 용융 재료의 금형 성형에 있어서의 유동 해석 평가방법에 의하면 금형 온도의 변화에 대한 용융 재료 압력 분포의 연산 결과에 의하여 성형품 형상모델의 미소분할된 각 요소의 최대 용융 재료 압력에 대하여 충전시간 또는 금형 온도를 변수로 한 함수로서 구하고, 이들 함수를 디스플레이장치에 그래픽 표시하여 적정한 최대 용융 재료 압력과 충전시간 또는 금형 온도의 범위를 평가 판정할 수가 있다.

또 금형 온도를 변수로 한 최대 용융 재료 압력의 함수에 대하여 금형 온도가 용융 재료 고화 온도에 기준한 한계치를 부여한다든가 상기 함수의 미분치에 한계치를 부여함으로써 금형 온도 변동 시의 최대 용융 재료 압력의 안정성을 고려한 적정한 용융 재료 온도와 금형 온도의 범위를 판정할 수가 있다.

또한 충전 완료 시의 용융 재료에 대한 용융 영역과 응고 영역의 경계를 정하는 금형 온도를 산출하여 상기 함수를 각각의 영역에 대해 다른 함수로서 표시한다든가, 상기 함수의 미분치에 한계치를 부여함으로써 금형 온도 변동 시의 최대 용융 재료 압력의 안정성을 고려한 적정한 용융 재료 온도와 금형 온도의 범위를 판정할 수가 있다.

그리고 일반적으로 용융 재료로서 예를 들면 수지 재료의 금형 성형에 있어서의 유동해석 판정기준으로서 다음과 같은 성형조건의 설정을 필요로 하고 있다.

(1) 충전시간은 짧은 쪽이 좋다.

(2) 충전압력은 낮은 쪽이 좋다.

(3) 수지온도는 낮은 쪽이 좋다.

(4) 금형온도는 낮은 쪽이 좋다.

즉 충전공정에서는 고온의 용융수지가 저온의 금형으로 충전되므로 충전 중에 수지가 냉각되어서 온도가 저하하고, 점도가 증가하여 유동성이 저하되어 간다.

이 때문에, 충전속도가 느리면, 압력전달이 불충분하게 되고, 금형 캐비티(cavity) 말단부근에서 유동에 의해 생긴 표면의 요철이 금형 캐비티 표면과 밀착안되고 플로마크(flow mark)로서 남게 된다든가, 냉각과정에서의 수축을 보충하여 채우지 못하고 수축캐비티를 발생시킨다든가, 수지류가 합류하는 용융부의 재융착이 불충분하게 되어 용융라인이 발생한다든가, 용융부의 강도 부족이 생기는 등 성형 상의 불량이 발생하기 쉽게 된다. 그래서 될 수 있는 한 단시간에 충전을 완료시키는 것이 바람직하나 충전속도를 너무 빠르게 하면 유동 중의 전단발열에 의한 수지의 국부적인 가열에 의한 열화(劣化)나 이에 수반하여 함유되어 있는 희발분이 기화하여 성형품 표면에 형성되는 실버스트리크(silver streak), 금형 캐비티 내의 잔존 공기를 수지류가 밀봉하여 단열 압축하는 데 따른 가스버닝(gas burning), 단면적이 급격히 확대하는 부분에서 충분히 유로가 충만되지 않고 대상류(帶狀流 : Zonal flow)가 형성되어 이것이 접혀서 생기는 젯팅(jetting) 등의 불량현상이 발생한다.

따라서, 이들의 성형 불량을 발생시키지 않고 될 수 있는 한 단시간에 충전을 완료시키는 수단으로서 금형캐비티 내의 유로단면적의 변화에 따라 충전속도를 다단으로 프로그램하고 금형 내 유동속도가 너무 빠른 곳이 생기지 않도록 설정하는 제어가 일반적으로 적용된다.

또 충전압력은 충전을 하는 경우에 어떤 점도의 용융재료를 어떤 온도의 금형에 어떤 충전속도로 충전한 때의 부하저항으로서 발생하는 것으로 충전을 하는 사출실린더의 유압으로 표시되든가 금형 내에서 실측하는 용융수지 압력으로 표시되든가 한다.

즉 이 충전압력은 충전의 난이를 나타내는 파라미터이며, 이것이 낮은 것은 용이하게 충전가능하다는 것을 표시하며 바람직한 상태이다.

그리소 연속성형에 있어서는 충전압력치가 매숏(shot) 안정되어 있는 것이 변동이 적은 안정된 품질의 성형이 이루어지고 있는 것을 표시한다.

또한 수지온도와 금형 온도는 공히 수지유동의 난이를 나타내는 겉보기 점도에 관계하는 성형조건이며 양자 공히 높은 쪽이 겉보기 점도가 낮게 되어 충전은 쉽게 된다.

한편 충전완료 후, 성형품을 냉각하며 금형에서 인출하는 사출성형의 사이클동작을 고려하면 이들의 온도가 높은 것은 성형 사이클을 지연시키게 된다.

따라서 용융수지점도가 어느 레벨에 억제되고 충전압력의 크기도 그 안정성도 충족된다면 이들 수지와 금형의 온도조건은 될 수 있는 대로 낮은 쪽이 좋다는 것이 된다.

다음은 이 발명에 의한 용융재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가방법의 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하면서 이하 상세하게 설명한다.

이 발명에 있어서, 소정의 성형품의 형상 모델에 대한 금형 내의 수지유동해석을 하는 수순은 종래의 시뮬레이션 법과 같다.

즉 제1도와 같이 금형 내의 수지 유동해석을 하기 위하여 성형품의 형상모델의 요소분할을 하고(도시예에서는 3각형 요소를 사용하고 있지만 4각형 요소를 사용하는 경우도 있다), 유한 요소법을 적용한다.

이 성형품의 형상모델에 대하여 게이트 G의 위치와 개수를 설정하고 필요에 따라 러너를 설치함으로써 유동해석을 위한 금형측 형상의 설정을 완료한다.

여기서 사용하는 수지를 선정하여 수지물성 데이터를 입력한 후 수지온도, 금형온도, 충전속도 등의 성형 조건을 입력하여 해석으로 이행한다.

여기까지의 수순은 종래의 금형 내의 수지유동 해석과 같다.(제2도 내지 제4도 ).

실시예 1

이 실시예에서는 금형온도를 고정(60℃)하고 수지 온도를 1종 또는 2종 이상 예를 들면 200℃, 220℃, 260℃의 3종류로 선정하고 각 수지온도마다 충전시간을 0.2,0.5,1,2,3초의 5종으로 변동시킨 성형조건을 설정하고 순차 해석연산을 한다.

이 결과 얻어진 연산 데이터 중 충전 완료 시의 수지 압력 분포 데이터를 사용하여 상기 형상모델의 각 요소의 최대 수지 압력을 채취하여 그 충전 시간에서의 데이터로 한다.

이 수순을 반복하여 구한 데이터를 그래프화하면 일정한 금형온도 조건에서의 수지온도를 파라미터로 하고 충전시간을 횡축으로 하며 또한 최대 수지 압력을 종축으로 하여 제5도와 같은 특성 곡선도를 얻게 된다.

제5도에 표시하는 특성곡선을 식으로 나타내면 다음과 같다.

Pn=f_n1(t) (n=1,2,3) ·················· (1)

또제5도에서 Pm는 사용하는 성형기에서 취급할 수 있는 상한 수지압력을 표시하며 Tm는 사용하는 성형기에서 취급할 수 있는 상한 충전속도에서의 충전시간이다.

따라서 성형가능 범위는 PnPm의 수지 압력과 ttm의 충전시간이 된다.

또한 제5도에서의 각 특성곡성의 구배 즉 충전시간을 변수로 한 최대 용융 수지 압력을 나타내는 함수의 충전시간의 미분치 dPn/dt는 충전시간이 변동한 경우 충전 완료 시의 수지온도 변동의 안정성을 표시한다. 따라서 이 값도 적은 쪽이 바람직하다.

그런데, 이와 같은 충전 시간의 변동에 대한 충전 완료 시의 수지 온도의 안정성 dPn/dt는 사용하는 수지의 물성과, 성형품의 두께, 형상에 의하여 그 경향이 여러가지로 변동되는 것이기 때문에 절대치를 몇 이하로 하지 않으면 안된다는 식의 절대평가가 될 수 있는 것은 아니지만 수지압력이나 충전시간을 변동시킬 때 어떠한 변화 경향을 나타내는 가를 파악하는 것이, 보다 적정한 성형 조건을 구하는 데 중요하다.

그러므로 제5도에 표시하는 그래프를 액정, CRT, 플라즈마, EL의 디스플레이 장치에 그래픽 표시하는 것이 적성조건 판정에 효과적이다.

또 제5도에 표시하는 그래프를 디스플레이장치에 그래픽 표시함으로써 상술한 dPn/dt의 변화 경향이 파악될 수 있는 동시에 이들 함수를 수식화하며 구해두면은 상기 dPn/dt에 한계치를 부여하고 대화식 조작에 의하여 디스플레이장치에 표시한 다음 수지온도에 적정 범위를 한정시켜 갈 수가 있다.

즉, 제5도에서 1점쇄선으로 표시한 곡선 Fa는 상술한 미분치 dPn/dt에 소정의 한계치를 부여한 경우를 표시하며 각 최대 수지 압력 특성 곡선마다 허용 충전시간의 한계가 명백하게 된다.

실시예 2

이 실시예에 있어서는 결정설 수지재료를 사용하여 금형 온도를 고정(60℃)하고 수지 온도를 200℃, 220℃, 260℃의 3종류로 선정하고 각 수지온도마다 충전 시간을 0.5,1,1.5,2,3,4초의 6종으로 변동시킨 성형 조건을 설정하고 실시예1과 마찬가지로 순차 해석연산을 한다.

이 결과 얻은 연산 데이터에 기준한 특성곡선은 제6도와 같다.

따라서 이 실시예에 있어서도, 제5도와 같은 특성곡선도가 얻어진다.

이 경우 사용하는 수지 종류가 다르기 때문에 제5도에 표시하는 특성곡선과 상이하며 제6도에 표시하는 특성곡선은 모두 아래로 돌기한 특성이 있다.

이 때문에 충전 시간이 변동한 경우의 최대 수지 압력의 안정성을 표시하는 최대 수지 압력의 함수 Pn=f_n1(t)의 미분치dPn/dt는 정부(正負) 양쪽에서 한계를 부여하는 것이 필요하게 되며 dPn/dt의 한계치를 절대치로서 부여하는 것이 된다.

따라서 이 경우 제5도에 표시하는 특성 곡선과 마찬가지로 각 최대수지 입력특성곡선 마다 허용충전시간의 한계를 표시하는 미분치 dPn/dt에 소정의 한계를 부여한 곡선 Fb, Fc를 구할 수가 있다.

실시예 3

이 실시예에서는 수지온도를 220℃, 260℃의 2종류로 선정하고 각 수지온도 마다 금형 온도를 10℃~240℃의 범위에서 변화시킨 복수의 성형조건을 설정하며 순차해석연산을 한다.

이 결과 얻어진 충전완료시의 수지압력 분포 데이터를 사용하여, 상기 형상모델의 각 요소의 최대 수지 압력을 채취하여, 그 금형 온도에서의 데이타로 한다.

이 수순을 반복하여 구한 데이터를 그래프화하면 수지온도를 파라미터로 하고 금형 온도를 횡축으로 하며 또한 최대 수지 압력을 종축으로 하여 제7도와 같은 특성 곡선도를 얻게 된다.

Pn=f_n2(Tm) (n=1,2) ················· (2)

또 제7도에서 T_L는 사용 수지의 고화온도 T_C를 기준으로 하여 만든 한계치이며 이보다 높은 온도에서는 생상성을 확보한 성형이 불가능하다고 판단되는 영역이 되는 것이다. 또한 제7도에서 각 특성 곡선의 구배 즉 금형 온도를 변수로 한 용융 수지 압력을 나타내는 함수의 금형 온도 미분치 dPn/dTm는 금형 온도가 변동한 경우의 수지 압력 변동의 안정성을 표시한다. 따라서 이 값은 작은 쪽이 바람직하다.

그런데 이와 같은 사용 수지의 고화온도 T_C에 기준한 한계치 T_L나 금형 온도의 변동에 대한 최대 수지 압력의 안정성 dPn/dTm는, 사용하는 수지의 물성과, 성형품의 형상에 의하여 그 경향이 여러 가지로 변화하는 것이기 때문에 절대치롤 및 이하로 하지 않으면 안된다는 식의 절대평가를 할 수 있는 것은 아니지만 수지 압력이나 금형 온도를 변화시켰을 때 어떠한 변화 경향을 나타내는 가를 파악하는 것이 보다 적정한 성형 조건을 구하는 데 중요하다.

따라서 제7도에 표시한 그래프를 액정, CRT, 플라즈마, EL의 디스플레이장치에 그래픽 표시하는 것이 적정 조건 판정에 효과적이다.

또 제7도에 표시하는 디스플레이장치에 그래픽 표시함으로써 상술한 한계치 T_L나 dPn/dTm의 변화경향이 파악될 수 있는 동시에 이들 함수를 수식화하여 구해 두면, 상기 한계치 T_L나 dPn/dTm의 한계치를 부여하여 대화식 조작에 의하여 디스플레이장치에 표시한 다음 금형 온도의 적성 범위를 한정해 갈 수가 있다.

실시예 4

이 실시예에서는 수지온도를 220℃, 260℃의 2종으로 설정하고 각 수지온도마다 금형온도를 10℃~240℃ 범위에서 변화시킨 복수의 성형 조건을 설정하고 순차 해석연산을 한다. 이 결과 얻어진 충전 완료 시의 수지 압력 분포 데이터를 사용하여 상기 형상모델의 각 요소의 최대 수지 압력을 채취하여 그 금형 온도에서의 데이터로 한다.

이 수순을 반복하여서 구한 데이터를 그래프화하면 수지 온도를 파라미터로 하고 금형온도를 횡축으로 하며 또한 최대 수지 압력을 종축으로 하여 제8도에 표시한 특성 곡선도를 얻게 된다.

그래서 제8도에 표시한 특성곡선에 기준하여 각각 인접하는 2점의 금형온도와, 이에 대응하는 최대수지 압력을 구한다.

예를 들면 인접하는 금형 온도를 Tn, Tn+1로 하고 이에 대응하는 최대수지 압력을 Pn, Pn+1로 한다.

이들의 데이터로부터 금형온도의 편차 △Tn 및 최대 수지 압력의 편차 △Pn를 다음 식에 의하여 구한다.

△Tn=Tn+1-Tn ··················(3)

△Pn=Pn+1-Pn ··················(4)

그리고 상기 식(3)(4)의 결과로부터 최대 수지 압력의 편차 △Pn와 금형온도의 편차 △Tn 및 이들 편차비 △Pn/△Tn를 구한다.

마찬가지로 다음의 인접하는 금형 온도(Tn+1, Tn+2)와 이에 대응하는 최대 수지 압력(Pn+1, Pn+2)의 데이터로부터 금형 온도의 편차 △Tn+1 및 최대 수지 압력의 편차 △Pn+1을 구하는 동시에 이들 편차비 △Pn+1/△Tn+1을 순차 구한다.

이와같이 하여 이들의 연산결과로부터 상기 편차비의 증가구배 △Sn를 다음 식으로 구한다.

Sn=△Pn+1/△Tn+1-△Pn/△Tn ··············(5)

이하 마찬가지로 상기 식(5)에 기준한 연산을 실시하여 상기 구배 △Sn의 정부가 역전하는 점의 금형 온도 T_B를 산출한다.

이 금형온도 T_B는 용융 수지재료의 금형으로의 충전완료시에 있어서 비유동층의 생성상황과 관련하는 것이다.

즉, 금형온도 T_B보다 고온 측의 비유동층의 생성이 적은 용융 영역이 되고 또 금형온도 T_B보다 저온축은 비유동층의 생성이 많은 응고영역이 된다.

그런데 제8도에 표시한 특성곡선을 식으로 나타내면 다음과 같다.

Pn=f(T) ························(6)

따라서 상기 식(6)에서 표시되는 특성곡선은 상술한 금형 온도 T_B를 경계로 하여 각각 용융 영역 및 응고 영역에 속하는 2개의 다른 함수로서 다음 식으로 나타낼 수가 있다.

Pme1=f1(T) ·····················(7)

단 : TTB

Pso1=f2(T) ·····················(8)

단 : TT_B

이와 같이 하여 이 실시예에 의하면 소정의 용융 재료 온도에서의 적정한 용융 재료 압력과 금형온도의 변동범위를 용융 영역과 응고 영역으로 분할하여 평가판정을 할 수가 있다. 예를 들면 일반성형에서는 용융 영역을 제외하고 평가하면 되며 또 핫 러너(hot runner)와 같은 완전한 용융부에 있어서는 응고영역을 제외하고 평가할 수가 있다.

또 상기 식(7)(8)에서 각각 표시되는 함수의 금형 온도 T의 미분치 dPme1/dt 및 dPso1/dT는 금형 온도가 변동한 경우의 충전 완료 시에 있어서의 수지 압력 변동의 안정성을 표시한다. 그러므로 이 값은 작은 쪽이 바람직하다.

그런데 제8도와 같이 금형 온도를 변수로 하는 최대 수지 압력의 상기(7)(8)에 기준한 함수 Pme1=f₁(T), Pso1=f₂(T)의 곡선형상은, 사용하는 물성과, 성형품 형상에 의하여 그 경향이 여러 가지로 변화하는 것이기 때문에, 상기 각 미분치 dPme1/dT, dPso1/dT의 한계치를 절대치로서 부여한 평가기준의 작성은 곤란하지만 금형 온도에 의하여 어떻게 최대수지 압력이 변화해 가는지 또 용융영역과 응고영역이 어떻게 분할되는가의 경향을 파악하는 것이 보다 적정한 성형조건을 구하는 데 중요하다.

따라서 제8도에 표시한 그래프를 액정, CRT, 플라즈마, EL의 디스플레이장치에 그래픽 표시하는 것이 적성 조건 판정에 효과적이다.

또 제8도를 표시하는 그래프를 디스플레이장치에 그래픽 표시함으로써 상술한 용융 영역과 응고영역의 경계를 표시하는 금형 온도 T_B나 dPme1/dT, dPso1/dT의 변화경향을 파악할 수 있는 동시에 이들 함수를 수식화하여 구해 두면 상기 dPme1/dT, dPso1/dT에 한계치를 부여하고 대화식 조작에 의하여 디스플레이장치에 표시한 다음 적정범위를 한정해 갈 수가 있다.

상술한 여러 가지 실시예에서 명백한 바와 같이 이 발명에 의하면 수지온도와 금형 온도에 대하여 용융 수지 점도를 소정레벨에 유지할 수 있는 동시에 금형 온도의 변동에 대해 최대 수지 압력의 안정성이 충족될 수 있는 적정조건 하에 수지 온도와 금형 온도의 범위를 용이하게 판정할 수가 있다.

따라서 이 발명에 의하면 성형품 형상모델에 관한 수지의 유동해석의 경우 고품질의 성형품을 얻기 위한 성형조건을 간단한 그래픽 표시로 용이하게 판정할 수가 있는 동시에 이 판정결과에 기준하여 각종 적정한 성형 조건의 선택을 할 수가 있어 용융 수지의 금형 성형 프로그램 작성에 이바지하는 효과는 대단히 크다.

그리고 상술한 실시예에 있어서는 용융 수지의 금형 성형에서의 유동해석 평가 방법에 관하여 설명하였지만 이 발명은 이 실시예에 한정되는 것이 아니고, 수지 이외의 용융 재료의 금형 성형 예를 들면 다이캐스트 기(die costing)로의 응용도 가능하며 기타 이 발명의 정신을 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 실제 변경을 할 수 있는 것은 물론이다.

Claims (7)

1. 성형품 형상모델을 미소요소로 분할하고 유한요소법, 경제요소법, 차분법, FAN법을 포함하는 수치해석법을 사용하여 금형내의 용융재료의 유동해석을 하는 시스템에 있어서, 1또는 2 이상의 용융 재료 온도 조건에 대하여 각각 복수의 충전시간 또는 금형 온도를 부여하여서 해석을 하고, 획득된 용융 재료 압력분포의 연산결과에 의하여 각 요소의 최대 용융 재료 압력의 함수를 구하며, 이들 함수를 디스플레이장치에 그래픽 표시하며 소정의 용융 재료 온도에서의 적정한 용융 재료 압력과 충전시간의 범위를 평가 판정하는 것을 특징으로 하는 용융 재료의 금형 성형에 있어서의 유동 해석 평가 방법.
2. 제1항에 있어서, 충전시간을 변수로 한 최대 용융 재료 압력의 함수 Pn=f_n1(t)는 그 미분치 dPn/dT의 절대치에 한계치를 부여하고 상기 함수를 평가하여 적정한 용융 재료 압력과 충전시간의 범위를 판정하여서 되는 용융 재료의 금형 성형에 있어서의 유동해석 평가 방법.
3. 제1항에 있어서, 금형 온도를 변수로 한 최대 용융 재료 압력의 함수 Pn=f_n2(Tm)에 대하여 금형온도 Tm가 용융 재료 고화온도 T_C에 기준한 한계치를 부여하고 상기 함수를 평가하여서 적정한 융용재료 압력과 금형온도의 변동범위를 판정하여서 되는 용융 재료의 금형성형에 있어서의 유동해석 평가 방법.
4. 제1항에 있어서, 금형온도를 변수로 한 최대 용융 재료 압력의 함수 Pn=f_n2(Tm)는 그 미분치 dPn/dTm에 한계치를 부여하고 상기 함수를 평가하여서 적정한 용융 재료 압력과 금형온도의 변동 범위를 판정하여서 되는 용융 재료의 금형 성형에 있어서의 유동해석 평가 방법.
5. 제1항에 있어서, 획득된 용융 재료 압력 분포의 연산결과에 의하여 각 용융 재료 온도 조건마다 각 금형 온도에 대한 각 요소의 평가 대상부에서의 최대 용융 재료 압력을 구하고, 인접하는 2점의 금형온도 Tn, Tn+1과 이에 대응하는 최대 용융 재료 압력 Pn, Pn+1의 데이터로부터 각각 편차 △Tn(=Tn+1-Tn) 및 △Pn(=Pn+1-Pn)와 편차비 △Pn/△Tn를 구하여 이것을 순차 반복하며, 이들의 편차비의 증가 구배 △Sn(=△Pn+1/△n+1-△Pn/△Tn)를 순차 구하여 이 증가구배 △Sn의 정부가 역전하는 점의 금형온도 T_B를 산출하고, 산출된 금형 온도 T_B를 경계로 하여 금형 온도를 변수로 하는 최대 용융 재료 압력의 함수를 2개의 다른 함수 Pme1=f₁(T), Pso₁=F₂(T)로서 나타내는 것을 특징으로 하는 용융 재료의 금형 성형에 있어서의 유동 해석 평가 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 2개의 다른 함수 Pme1=f₁(T), Pso₁=f₂(T)를 디스플레이장치에 그래픽 표시하여서 소정의 용융 재료 온도에서의 적정한 용융 재료 압력과 금형 온도의 변동 범위를 평가 판정하여서 되는 용융 재료의 금형 성형에 있어서의 유동 해석 평가방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 금형 온도를 변수로 한 최대 용융 재료 압력의 2개의 다른 함수 Pme1=f₁(T), Pso₁=f₂(T)중 어느 한 쪽의 미분치 dPme1/dT 또는 dPso1/dT에 한계치를 부여하고 상기 함수를 평가하여서 적정한 용융 재료압력과 금형 온도의 변동 범위를 판정하여서 되는 용융 재료의 금형 성형에 있어서의 유동해석 평가방법.

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