의료 장비, 소비재 전자 제품, 자동차 제조 분야에서 플라스틱 부품은 경량, 저렴한 비용, 높은 설계 유연성이라는 장점 때문에 다양한 제품의 핵심 부품이 되었습니다. 그러나 플라스틱 부품의 CNC 가공은 항상 까다로운 문제인 변형에 직면해 왔습니다. 휨, 굽힘, 치수 편차와 같은 문제는 부품 불량률을 증가시킬 뿐만 아니라 생산 주기를 지연시키고 비용 투입을 증가시킬 수 있습니다. 전문 CNC 서비스 제공업체인 Elite Mold Tech는 10년 이상 업계에 깊이 뿌리내리고 있습니다. 플라스틱 가공 변형의 문제점을 해결하기 위해, 재료 전처리부터 완제품 배송까지의 전체 체인 솔루션을 개발하여 전 세계 고객에게 고정밀, 고안정성 플라스틱 부품 가공 서비스를 제공하고 있습니다.
플라스틱은 금속과 물리적 특성이 크게 다르므로 가공 중 변형의 원인이 더 복잡합니다. 근본 원인을 정확하게 파악해야 효과적인 대책을 수립할 수 있습니다.
대부분의 플라스틱 원료(시트 및 로드 등)는 압출 또는 사출 성형 중 불균일한 냉각 속도와 불균일한 힘으로 인해 잔류 응력을 형성하며, 이는 압축된 스프링과 유사합니다. CNC 가공 중 공구가 재료의 일부를 제거하면 원래의 응력 균형이 깨지고 잔류 응력이 나머지 재료를 변형시킵니다.
- 대형 얇은 벽 부품: 휴대폰 케이스 및 계기판과 같이 가공 후 중앙이 튀어나오고 가장자리가 휘어지는 "안장형" 변형이 발생하기 쉽습니다.
- 복잡한 구조 부품: 리브와 구멍이 있는 부품은 불균일한 응력 해소로 인해 국부적인 왜곡이 발생할 수 있으며, 구멍 위치 편차가 0.2-0.5mm에 달합니다.
응력 감지 장비를 통해 응력 분포를 직관적으로 관찰하여 후속 어닐링 처리에 대한 정확한 근거를 제공할 수 있습니다.
플라스틱의 열전도율은 금속의 1/10-1/100에 불과하며(예: 알루미늄의 열전도율은 237W/(m·K)인 반면 ABS의 열전도율은 0.25W/(m·K)에 불과함), 연화점이 낮습니다(대부분의 플라스틱은 80-150°C에서 연화됨). 가공 중 공구와 재료 사이의 마찰열이 빠르게 발산되지 않아 다음과 같은 일련의 문제가 발생합니다.
- 국부적 용융: 절삭 영역의 온도가 연화점을 초과하면 플라스틱이 공구 가장자리에 달라붙어 "빌트업 에지"를 형성하여 과도한 표면 거칠기(Ra 값 최대 3.2μm 이상)를 유발합니다.
- 차등 열팽창: 부품의 서로 다른 영역에서 불균일한 가열은 0.1%-0.5%의 열팽창률 차이를 유발하고 냉각 후 불일치한 수축은 영구 변형을 유발합니다.
예를 들어, POM 재료를 가공할 때 스핀들 속도가 너무 높으면(5000rpm 초과), 절삭 영역의 온도가 불과 10초 만에 120°C까지 상승하여 부품 치수 편차가 0.3mm 이상 발생할 수 있습니다.
플라스틱의 탄성 계수는 금속보다 훨씬 낮습니다. 예를 들어, PC의 탄성 계수는 2.2GPa로 강철의 1/20에 불과합니다. 금속 가공에 전통적으로 사용되는 강성 클램핑 방법은 쉽게 변형을 유발할 수 있습니다.
- 단일점 클램핑: 얇은 벽 부품에 고정 장치가 가하는 집중된 압력은 "활 모양" 굽힘을 유발하며, 해제 후 0.1-0.8mm의 반발이 발생합니다.
- 지지되지 않는 클램핑: 긴 스트립 플라스틱 부품을 가공할 때 양쪽 끝만 고정하면 절삭력으로 인해 중간 부분이 처져 가공 후 과도한 직진도 편차가 발생합니다.
한 고객은 1.5mm 두께의 PC 보드를 바이스로 클램핑하여 가공 후 1.2mm의 평탄도 편차를 유발했으며, 배치된 200개의 부품이 모두 폐기되었습니다.
서로 다른 플라스틱의 특성 차이는 가공 안정성에 직접적인 영향을 미치며, 그중 수분 흡수 및 배치 변동이 두 가지 주요 요인입니다.
- 수분 흡수 변형: 나일론 및 PEEK와 같은 재료는 1%-3%의 수분 흡수율을 갖습니다. 수분을 흡수한 후 부피가 팽창하고 가공 중 건조 후 수축하여 0.5%-1%의 치수 편차가 발생합니다. 예를 들어, 나일론 66 부품은 60% 습도의 환경에 24시간 동안 두면 크기가 0.3mm 증가합니다.
- 배치 차이: 동일한 등급의 플라스틱이라도 서로 다른 제조업체는 원료 순도 및 첨가제 비율이 다르므로 기계적 특성(예: 인장 강도 차이 최대 10%)이 변동하고 동일한 가공 매개변수에서 일관되지 않은 변형이 발생할 수 있습니다.
전문 기술 팀, 첨단 장비 구성 및 풍부한 실무 경험을 바탕으로 "전처리 - 가공 - 검사 - 후처리"의 전체 체인 변형 제어 시스템을 구축하여 서로 다른 플라스틱 재료 및 구조 부품에 대한 맞춤형 솔루션을 제공하고 있습니다.
재료 특성에 따라 개인화된 어닐링 공정을 공식화하여 분자 사슬이 느린 가열, 보존 및 냉각을 통해 완전히 이완되도록 합니다.
- PC 재료: 120°C에서 2-3시간 유지하고 냉각 속도를 5°C/시간으로 제어하면 잔류 응력을 80% 이상 줄일 수 있습니다.
- PMMA 재료: 80-90°C에서 4시간 유지하면 가공 후 "균열" 및 "휨" 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다.
- POM 재료: 60-70°C에서 1-2시간 유지하면 가공 후 "잔류 응력 균열"을 방지할 수 있습니다.
온도 제어 정확도가 ±1°C인 프로그래밍 가능한 정온 어닐링로를 사용하여 안정적인 어닐링 효과를 보장합니다.
흡습성 플라스틱의 경우 "보관 - 건조 - 가공"의 폐쇄 루프 관리를 설정합니다.
- 보관 환경: 항온 항습 창고(온도 20-25°C, 습도 30-40%), 제습기 및 실시간 온도 및 습도 모니터링 시스템 장착;
- 건조 공정: 열풍 순환 건조기를 사용하고 재료에 따라 매개변수를 조정합니다.
- 나일론 6/66: 80-90°C에서 6-8시간 건조하여 수분 함량을 0.1% 미만으로 줄입니다.
- PEEK: 120-130°C에서 4-6시간 건조하여 가공 중 기포 또는 팽창이 없도록 합니다.
- ABS: 70-80°C에서 4시간 건조하여 가공 후 표면에 "은색 줄무늬"가 생기는 것을 방지합니다.
건조 후 재료는 수분 측정기로 테스트하며 자격이 있는 경우에만 가공 공정에 들어갈 수 있습니다.
각 배치의 입고 원료에 대해 포괄적인 성능 테스트를 수행합니다.
- 기계적 특성: 만능 시험기를 통해 인장 강도 및 굴곡 탄성 계수를 테스트하여 가공 요구 사항을 충족하는지 확인합니다.
- 열적 특성: 시차 주사 열량계(DSC)를 사용하여 유리 전이 온도 및 용융 온도를 테스트하여 절삭 매개변수 설정의 근거를 제공합니다.
- 외관 및 치수: 원료 표면의 긁힘 및 불순물을 확인하고 시트 두께 공차를 측정하여 균일성을 보장합니다.
우리는 "만능" 매개변수 설정을 포기하고 플라스틱의 경도, 내마모성 및 열 감도에 따라 솔루션을 맞춤화합니다.
귀하의 메시지는 20-3,000 자 사이 여야합니다!
