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제목 테이퍼형 인터록의 기본 ②
작성자 플라스틱코리아
글정보
Date : 2020/06/02 14:05

테이퍼형 인터록의 기본 ②

언제, 어디에, 어떻게 사용해야 하는가

 

지난 호에 실린 본 연재 컬럼 1부에서는 다양한 유형의 테이퍼형 인터록의 장단점을 살펴봤다. 금형에 테이퍼형 인터록을 사용하려면 추가로 알고 있어야할 사항들이 있다. 설치 위치나 방법이 잘못되거나 제대로 유지보수 되지 않으면, 완전히 비효율적이거나 다양한 성형 과정에서 여러 가지 문제를 일으킬 수 있다. 적절히 사용하면 치명적인 금형 손상을 막는 데 큰 도움이 된다.

 

테이퍼형 인터록 금형에 맞추기

구매한 인터록의 서로 접하는 평평한 전면은 접촉에 문제가 없어도, 테이퍼가 들어간 측면에 약간의 간극이 생기는 경우가 적지 않다. 이런 경우는 인터록 암형 쪽 전면 테이퍼의 들어간 면이 적절히 맞물릴 때까지 연마해주면 된다. 

대부분의 경우 원뿔형 인터록 높이는 의도적으로 수형과 암형 쪽 모두에 여분의 높이를 지닌채 출고된다. 인터록 뒷면을 몰드에 장착해 적당한 높이로 연마 후, 포켓 깊이와 인서트 높이에 맞게 조정해주면 된다. 

직사각형 인터록 끝부분은 굳이 맞출 필요없다. 사실, 직사각형 인터록의 길이 공차는 일반적으로 ±0.010인치다. 끝부분 틈새 사이는 잠금 기능에 영향을 미치지 않으며, 오히려 잠금 해제를 쉽게 해준다. 너비 공차는 일반적으로 +0.000/-0.001인치이지만, 높이 공차는 인터록의 암수 각각 ±0.005인치까지 날 수 있다.

따라서, 새로 제작하는 금형에 심 스톡(shim stock)을 사용하지 않으려면 금형 베이스 포켓의 가공에 앞서 인터록 높이를 정확히 측정해 봐야 한다. 직사각형 인터록의 장점 가운데 하나는 사이즈 조정이 쉽다는 것이다. 마모, 골링(galling) 또는 접촉 불량이 발생했을 때 어떤 방향으로든 연마하거나 심(shim)을 댈 수 있다.

 

적절한 전부하(Preload) 양

테이퍼가 들어간 측면들이 맞닿는 것과 동시에 인터록의 전면이 맞닿아야 하는지 여부와 관련해서는 금형부품 공급업체들 및 금형 제작업체들 사이에 의견이 일치하지 않는다. 어떤 이들은 모든 면이 동시에 만나야 하며 이 조건에 부합하도록 인터록을 만들어야 한다고 주장한다. 하지만 어떤 이들은 그렇게 모든 면들이 동시에 만나면 안되기 때문에 0.040인치 정도의 간극을 지니도록 인터록을 만들어야 한다고 주장한다.

업계의 다른 전문가들과 마찬가지로 필자 역시 실제 환경에서 제대로 작동하려면 테이퍼형 인터록에 약간의 전부하(preload)가 주어져야 한다는 의견이다. 일반적으로 10° 테이퍼가 있는 인터록의 경우 0.0010인치의 전부하를 준다. 10° 미만의 테이퍼가 들어간 경우는 전부하를 약간 올려주고, 10°를 넘는 테이퍼는 전부하를 살짝 줄여주면 된다. 전부하의 양을 인터록 전면 사이의 간격 양과 혼동해서는 안된다. 이 둘은 전혀 상관이 없다.

전부하가 너무 크면 인터록 마모가 빨리 진행된다. 마모는 표면 마찰에 의해 초래되고, 접촉 압력 양에 비례하기 때문이다. 접촉 면 크기와는 무관하다. 따라서 크기와 관계 없이 원뿔형 및 직사각형 인터록에 동일하게 원하는 전부하 양을 사용할 수 있다. 전부하 양이 너무 크면 암형 부품에 균열이 발생할 수 있다.

또한 전부하 양이 너무 크면 인터록이 금형 베이스에 자리를 잡고 파고들어가는 현상이 조기에 발생한다. 이런 까닭에서 필자는 전부하가 주어진 암수 인터록 전면 사이의 간격을 0.0005~0.0010인치 미만으로 유지하는 것이 바람직하다고 본다.

 

인터록 강재의 종류 및 경도

원뿔형 인터록 및 직사각형 인터록은 다양한 종류의 강재와 경도로 시중에 나와 있다. 하지만 모든 금형부품 공급업체는 한 종류 인터록의 수형 및 암형 부품을 같은 종류의 강재 및 경도로 만든다. 이론적으로는 인터록 암수 부품의 전면끼리는 서로 마찰하거나 슬라이딩이 발생하지 않는다. 따라서 로크웰 경도에 차이가 나는 다른 종류의 강재를 사용할 필요가 없다.

그러나 실제로는 정렬 불량이 있는 경우(이는 늘 발생한다) 이들 인터록의 암수 전면 사이에 마찰과 미끄러짐이 발생한다. 이 부위에 그리스를 가볍게 입혀주면 인터록 수명을 연장할 수 있다. 금형부품 공급업체가 이런 마찰력을 견딜 수 있도록 설계된 테이퍼형 인터록을 제조해 공급한다면 금형제작자에게 큰 도움이 될 것으로 생각된다.

인터록을 자체 제작하고자 한다면 수형 부품은 58~62 로크웰(Rockwell) C 경도 A-10 또는 O-6같은 흑연 공구강 소재로 만드는 것이 좋다. 장력을 받는 암형 부품은 48~52 로크웰 C 경도를 가진 H-13 또는 420 스테인레스 같이 더 강하고, 더 연성이 높은 공구강으로 만드는 것이 좋다.

 

바람직한 인터록 사용 개수

작은 금형에는 원뿔형 인터록 2개, 중형 금형에는 4 개, 대형 금형에는 6개를 사용하라는 현장에서 통용되는 경험칙이 있다. 필자가 대개의 경험칙에 대해 썩 동의하지 않는다는 것을 많은 독자들이 경험을 통해 알고 있을 것이다. 이것도 필자가 동의하지 않는 “규칙” 가운데 하나다.

원뿔형 인터록의 지름은 일반적으로 1/2, 3/4, 1, 1½ 및 2인치 크기로 공급된다. 소형 금형인 경우 비교적 작은 원뿔형 인터록 2개, 중형 금형은 2개의 중간 크기 인터록, 대형 금형은 2개의 큰 인터록을 사용하는 것이 바람직하다고 필자는 생각한다. 큰 인터록을 두 개 사용하는 것이 작은 인터록 4개를 사용하는 경우보다 전체 지지 면적이 더 크기 때문에 정렬 효과와 수명이 더 우수하다. 예를 들어, 1인치 인터록 2개가 1/2인치 인터록 4개보다 표면적이 30% 더 크기 때문이다.

또한 원뿔형 두 개 이상의 인터록을 사용하는 경우 이들 모두의 위치를 완벽하게 잡아줘야 하며, 이것의 열팽창 정도 차이가 조금도 있어서는 안된다. 그렇지 않으면, 각각의 인터록이 서로를 이기려 하는 상황이 초래될 것이다. 이로 인해 금형이 완전히 닫히지 않아, 마모되거나 파손될 수 있다.

 

캐비티 지지 역할을 해야 하는 인터록

패킹 단계에서 금형 내에 플라스틱 압력이 올라가면 캐비티 측벽은 바깥쪽으로 움직이려 한다. 캐비티 주변 강철의 강도가 충분하지 않을 때 패킹 압력이 너무 높으면 4가지 문제 중 하나가 발생하는 경우가 많다. 최악의 시나리오는 사진 1과 같이 대개 내부 모서리에서 시작해 캐비티에 균열이 발생하는 것이다. 가장 흔한 경우는 성형품 바깥 표면에서 스커핑(scuffing)이 생기는 것이다. 이는 금형이 개방되기 시작하면서 캐비티 벽이 안쪽으로 다시 움직이려 하기 때문에 발생한다.

그리고 세 번째 시나리오로 캐비티 벽이 성형품에 너무 많은 압력을 가해 사진 2에서 보는 바와 같이 B-플레이트, 즉 가동측 형판에서 코어를 고정시켜주는 볼트가 파손되는 경우가 있다. 이런 현상은 높이가 있는 성형품에서 패킹이 과도하게 이루어 졌을 때 흔하게 나타난다.

끝으로, 코어를 고정해주는 볼트 강도는 충분한데 사출기 프레스가 금형을 개방할 만한 힘이 모자라는 다소 당혹스러운 시나리오가 있다. 금형을 개방하기 위해 금형온도를 가열해야 하거나 플라텐 사이에 유압식 보틀 잭(bottle jack)을 넣어 벌려본 경험이 있다면, 이 말이 무슨 뜻인지 알 것이다.

인터록은 상당한 양의 측면 지지력을 제공함으로써 이 모든 문제 발생을 막을 수 있다. 직사각형 인터록은 원뿔형 인터록보다 표면적이 더 크며 더 큰 측면 하중에 견딜 수 있다. 그러나 위에서 캐비티의 측벽이 바깥쪽으로 휘려 하는 위의 시나리오에서는 금형 측면에 수직으로 장착시킨 직사각형 인터록은 이런 현상을 막는데 도움이 되지 않는다.

직사각형 인터록은 금형 측면에 평행하게 장착해야 한다. 그렇게 해야 인터록이 굽 역할을 하면서 플레이트나 인서트가 움직이는 것을 막아준다. 이 경우가 직사각형 인터록을 금형 측면에 직각이 아닌 방향으로 장착해야 하는 유일한 이유다. 하지만 맞물리게 되는 양쪽 표면 사이에 온도 차이가 클 경우에는 문제가 생길 수 있음에 유의해야 한다.

인터록을 적절히 활용하면 키가 큰 쓰레기통을 성형하는 경우처럼 캐비티에 외부로 돌출된 영역이 많을 때 금형 베이스의 크기를 최소화할 수 있다.

 

금형 설치

여러 해 동안 사출성형 분야의 일을 해오면서 필자가 알게된 아주 중요한 요령 하나는 금형 클램프를 완전히 조이기 전에 압력이 가해진 상태에서 금형을 클램핑 하는 것이다. 이렇게 하면 인터록이 제자리를 잡고 금형 양쪽 하프가 정렬을 이루는 데 도움이 된다.

 

인터록 유지보수

인터록이 맞물리는 면에 마모 또는 골링(galling) 흔적이 보이면, 가능한 빨리 바로잡아야 한다. 그렇게 하지 않으면 문제는 더욱 악화될 것이다. 인터록이 맞물리는 전면에 녹이 슬었다면, 서로 닿지 않는 것이다. 이는 인터록이 제 역할을 하지 못한다는 뜻이다.

이런 현상은 일반적으로 인터록이 시간이 지나면서 금형 베이스에 자리를 잡고 파고들어갔을 때 일어난다. 이럴 때는 심(shim)을 대어 인터록을 원래 높이로 만들어야 한다. 인터록의 한쪽 전면이 녹슬고, 다른 쪽은 반짝이고 있다면 사진 3에서 보는 바와 같이, 흔히 열팽창 정도 차이로 인해 발생하는 정렬 문제가 있을 수 있다. 또한 인터록의 암형 부품 내부를 정기적으로 검사해 주어야 한다. 약간의 먼지나 기름 이외의 이물질이 유입됐을 수도 있다.

 

캠(Cams)

금형 양쪽 하프(반쪽)를 정렬하는 데 항상 인터록이 필요한 것은 아니다. 사실 때로는 방해가 될 수도 있다. 예를 들어, 금형에 두 개의 마주보는 캠이 있는 경우에는 캠의 굽과 각진 후면이 이미 인터록 역할을 함으로써 금형을 한 방향으로 정렬해준다. 캠과 같은 방향으로 작동하는 별도의 인터록을 추가하면 서로를 이기려 할 수 있기 때문에 정렬에 도움이 되지 않는다.

이런 까닭으로 캠이 두 개 이상인 금형에서는 원뿔형 인터록 사용을 권장하지 않는다. 원뿔형 인터록은 360도 전체에 걸쳐 금형을 정렬한다. 서로 마주하는 두 개의 캠이 있는 금형은 두 개의 직사각형 인터록을 선택하는 것이 훨씬 더 낫다. 직사각형 인터록은 캠을 중앙에 유지해주어 사진 4에서 보는 바와 같이 측면이 손상되지 않도록 보호해준다.

“+” 형태로 4방향 캠이 있는 금형에는 일반적으로 인터록이 필요 없다. 4개의 캠이 자연스레 플레이트를 양방향으로 정렬해주기 때문이다. 인터록을 추가하면 일정 시간 사용한 캠을 금형 제작자가 교체하는 것이 어려워질 뿐 아니라 그로 인해 얻는 추가적인 이득이 없다.

캠이 하나만 달린 금형은 금형을 양방향으로 정렬하기 위해 반드시 인터록이 필요하다. 캠이 하나일 경우 다량의 측면 하중을 가하게 되어 금형 양쪽 하프 정렬에 잘못이 생길 수 있다. 이같은 측면 하중은 캠을 작동시키는 굽에 가해지는 전부하 및 캠의 전면에 가해지는 사출압력에 의해 발생할 수 있다.

 

나름의 쓸모가 있는 원통형 인터록

이 자리에서 언급할 만한 또 다른 유형의 인터록이 있다. 아마 가장 일찍 발명된 종류의 인터록 가운데 하나로 오늘날에도 여전히 사용되고 있다. 이 인터록은 기본적으로 파팅라인과 평행을 이루며 파팅라인 위에 놓인 둥근 샤프트(shaft)에 지나지 않는다. 금형 양쪽 하프를 조립하고, 파팅라인 네 측면에 구멍을 하나씩 뚫는다. 그런 다음 경화처리한 둥근 샤프트의 짧은 부분을 금형 한쪽에 조인다.

이러한 유형의 인터록은 금형의 파팅라인 상에 대개 캠에 의해 작동하는 둥근 코어 또는 코어 핀이 있는 경우에 큰 이점을 발휘한다. 원통형 표면 위로 셧오프가 이루어지면 핀 중심선을 따라 파팅라인에 플래시가 발생할 위험이 매우 크다. 원통형 인터록의 지름이 코어 핀 지름보다 크게 만들어 주면 금형 양쪽 하프의 정렬 불량으로 인한 코어 핀 손상을 방지 할 수 있다.

사진 5에서 보는 바와 같이 인터록 암형 부품은 금형이 완전히 닫히기 직전에 코어 핀을 치기에 앞서 수형 부품에 부딪히게 된다. 이것은 오랫동안 잊혀졌던 것으로 보이는 또 하나의 “구식”요령이라 할 수 있다. 안타깝게도 많은 이들이 이 유형의 인터록을 싸구려로 여기고, 개도국에서 수입된 저가의 저품질 금형에서나 쓰이는 것으로 생각하는 경향이 있다. 그러나 어떤 경우에서는 이런 유형의 인터록이 수리 비용을 크게 줄여줄 수 있다.

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19485   테이퍼형 인터록의 기본 ① 플라스틱코리아
19602   노즐 바디 온도의 점검 및 제어 플라스틱코리아