Electrohydraulic servo control of a reciprocating screw type plastic injection molding machine is studied using analogue injection ram controller.
Effects of process variables such as injection rate, melt temperature, hydraulic packing pressure, and shot size on the molded product quality are investigated. Flow orientation and pressure course in the cavity affecting shrinkage and mechanical properties are analyzed as process conditions that should be controlled.
It is found that the injection rate directly affects orientation and hence shrinkage of the molded product, thus appropriate control of injection rate is critical. Optimal packing time depends primarily on the geometry of cavity, and maximum cavity pressure, which determines weight and thermal shrinkage of molded product, depends on shot size. It is also found that shot size significantly affects cavity pressure and packing time, and hence any defect of molding product such as flash and sinkmark can be eliminated by proper control of shot size adjust. Significance of sensing elements of servo system on response and control accuracy is discussed.
Results of the experiments show that considerable improvement in quality control, particularly shrinkage control and reduction of cycle time are achieved by servo control system, but variation in non-feedback variables i.e. barrel temperature, mold temperature and total cycle time affect reproductivity. So, precision injection molding requires "total control" of the molding process.
사출 성형 공정의 공정인자와 공정제어체계의 제품의 품질에 미치는 영향에 대하여 실험적으로 해석하였다.
현대유압기계(주)에서 제작한 3.5 oz 용량의 reciprocating screw type injection molding machine과 injection ram의 서보 제어를 위하여 MOOG Co.에서 제작한 Analogue Injection Ram Controller와 servo valve 등을 기존 유압회로에 부착하여 실험하였다. 특히 성형 공정상태로써 cavity pressure course, flow orientation을 측정, 제어함으로써 공정인자들, 즉 사출속도, packing & holding pressure-time, shot size 등의 제품의 수축과 사출공정의 재현성에 대하여 미치는 영향을 나타내었다. 실험의 결과로써, 사출속도는 유동중의 orientation에 가장 큰 영향을 미치는 인자로써 제품의 성형 후의 수축량을 변화시키며, 사출속도의 closed loop system에 의한 programming함으로써 플라스틱의 적당한 cavity 충진과 공정상태의 재현성, 전체적인 cycle time을 향상시킬 수 있었다.
shot size는 cavity pressure를 결정하는 인자로써 제품의 결함인 flash, sinkmark 등을 조절할 수 있는 인자이며, 자동조절이 필요하다. 한편, 공정상태의 재현성의 향상을 위하여는 사출주기, barrel temp., mold temp. 등을 정확하게 제어하여야 한다. 결론적으로 사출기에서의 공정제어는 여러 공정인자들의 복합적이며 전체적인 제어가 필요하다.
