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3. 플라스틱의 설계 - 플라스틱 설계의 10가지 미신 - 8) 강성을 얻으려면 메탈 인서트를 사용하라.
  • 글쓴이 관리자
  • 작성일 2016-07-05 15:10:38
  • 조회수 150233

미신#8 강성을 얻으려면 메탈 인서트를 사용하라.
스페이스 관계로 원하는 강도나 강성에 필요한 만큼 충분한 양의 플라스틱 사용이 불가능한 경우, 간단한 문제 해결책으로 종종 메탈 인서트가 선택되지만 이것이 항상 좋은 것은 아니다.

한가지 예로, 아세탈 내마모 수지와 금속부품을 결합시킨 자동차 좌석 벨트 고리가 있는데 여기서 아세탈 내마모 그레이드는 표면강도와 함께 벨트와의 마찰 저항성을 고려하여 선택되었다.

최초 디자인은 그림 18과 같은데 여기서 스로트 내부에 구부러진 아세탈 부분의 기능은 벨트가 고리사이로 이동시 벨트의 움직임을 죽이기 위한 것이다. 그림 19에서 보듯이 수지는 약 0.02 cm / cm 정도 성형후 수축하는 특성이 있는데 메탈 인서트가 양쪽에서 꽉 붙잡고 있어 수축할 수가 없다. 따라서 2% 정도의 인장변형이 생기고 수지의 인장강도에 가까운 응력이 발생하게 된다.  오랜 시간이 지나면 이 높은 응력으로 인하여 양 끝 부분이 파괴되고 만다.  또한 구부러진 부분은 높은 인장 수축응력 때문에 더 이상 구부러져 있지 못하고 곧게 펴지고 만다.  

이 문제 해결을 위하여 인티그럴 핀 (Integral Pin)을 구부러진 부분에 추가 시켰으나 그럼에도 불구하고 높은 응력이 발생하는 근본 문제를 해결하지 못하여 이 제품은 아세탈 수지로는 성공하지 못하였다. 그렇다고 설계를 변경할 만한 충분한 시간도 없어 결국 성형 후 수축이 적고 탄성률이 낮은 개질된 내충격 그레이드 나일론을 사용하여 문제를 해결하였다.

 

그림18.
자동차좌석 벨트 고리의 원래 디자인. 스로트 내부에 구부러진 아세탈 부분이 보임

그림19.
성형품의 모양. 성형후 수지의 수축이 발생함.

그림20.
곧게 펴지려는 현상을 방지하기 위하여 인티그럴 핀을 추가. 개질된 내충격 그레이드 나일론을 사용


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