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사출 웰드라인은 금형 온도 세팅 하나만 바꿔서 해결되는 경우가 생각보다 적습니다. 같은 조건인데 라인이 사라지지 않을 때는 온도 값보다 온도가 떨어지는 위치를 먼저 봐야 합니다.
같은 금형인데 거래처마다 클레임이 갈렸던 이유
금형 현장에서 웰드라인 문제를 반복적으로 보면서, 원인 진단 순서를 속도나 압력보다 온도 분배에서 먼저 잡아야 한다는 걸 알게 됐습니다. 한 번은 같은 금형, 같은 조건으로 찍은 제품인데 특정 시기에만 거래처 클레임이 들어온 적이 있었습니다. 처음엔 작업자가 사출 조건을 임의로 바꿨다고 의심했습니다. 조건이 같은데 결과가 달라지면 사람 손을 먼저 의심하게 되니까요.
그런데 조건 이력을 확인해 보니 변경된 값이 하나도 없었습니다. 대신 그 시기에 계절이 바뀌면서 냉각수 입수 온도가 달라졌다는 걸 뒤늦게 알아챘습니다. 같은 금형 온도 세팅값을 쓰더라도 냉각수 자체 온도가 낮아지면, 금형 표면 온도는 세팅값보다 더 떨어집니다. 세팅값과 실제 표면 온도가 같다는 전제 자체가 틀렸던 겁니다.
웰드라인은 왜 특정 위치에만 생기는가
웰드라인은 용융 수지가 게이트에서 갈라져 두 갈래로 흐르다가 다시 만나는 지점에서 생기는 약한 결합선입니다. 이 지점에서 두 흐름의 온도가 충분히 높게 유지되지 않으면, 완전히 섞이지 못하고 표면에 선이나 노치로 남습니다. 그래서 웰드라인 위치는 무작위가 아니라 게이트 구조와 제품 살 두께에 따라 거의 고정된 자리에서 반복됩니다.
속도를 올려도 라인이 더 선명해졌던 경험
웰드라인이 특정 위치에 반복적으로 나타나서, 처음엔 사출 속도를 올리면 두 흐름이 충돌하기 전에 더 빨리 채워져서 라인이 옅어질 거라고 봤습니다. 일반적으로는 속도를 높이면 용융물이 더 빠르게 흐르면서 웰드라인 형성을 줄이는 방향으로 작용한다고 알려져 있어서, 그 방향이 맞다고 생각했습니다.
그런데 속도를 일부 올렸더니 오히려 라인이 더 선명해지고, 위치도 거의 그대로였습니다. 이상하다 싶어서 게이트 위치와 제품 형상을 다시 보니, 두 흐름이 만나는 지점 자체가 살 두께 차이 때문에 온도가 먼저 떨어지는 구간이었습니다. 속도를 올리는 건 이미 식고 있는 흐름 전선을 더 빨리 밀어붙이는 것밖에 안 됐던 셈입니다. 그래서 속도 대신 그 구간 쪽 금형 온도를 부분적으로 높이는 방향으로 바꿨고, 이후 같은 조건에서 라인이 눈에 띄게 옅어지는 걸 확인하면서 온도 분배가 속도보다 먼저라는 기준을 갖게 됐습니다.
많은 분들이 웰드라인을 속도나 압력 문제로 먼저 봅니다. 저도 처음엔 그렇게 봤습니다. 그런데 실제로는 그 위치의 국부 온도가 더 결정적인 경우가 많습니다.
냉각수 온도까지 봐야 세팅값이 의미를 갖는다
냉각수 라인에 온도 보정 장치를 추가하고 나서야, 계절과 무관하게 웰드라인 정도가 일정하게 유지되는 걸 확인할 수 있었습니다. 금형 온도 컨트롤러에 표시되는 세팅값은 목표값일 뿐, 실제 캐비티 표면 온도를 그대로 보장하지는 않습니다. 냉각수 입수 온도, 가동 시간에 따른 금형 자체 온도 누적, 주변 환경 온도가 모두 그 사이 간극을 만듭니다.
특정 계절이나 특정 시간대에만 웰드라인이 심해진다면, 온도 컨트롤러 세팅값보다 그 값이 실제로 전달되는 환경 조건 쪽을 먼저 좁혀서 봐야 합니다. 세팅값만 보고 판단하면 같은 숫자인데 결과가 다른 이유를 끝까지 못 찾습니다.
온도를 올리는 것만으로 끝나지 않는 경우
여기서 한 가지 짚어둘 부분이 있습니다. 금형 온도를 무조건 높이면 웰드라인이 줄어든다고 단정할 수는 없습니다. 온도를 과도하게 높이면 냉각 시간이 길어지고, 사이클 타임과 치수 안정성 쪽에서 다른 문제가 따라올 수 있습니다. 또한 유리섬유 등 보강재가 들어간 소재는 보강재 함량이 높아질수록 웰드라인 부위의 강도 저하가 더 두드러지는 경향이 있다고 알려져 있어, 온도 조정만으로 강도 문제까지 완전히 해결되지는 않습니다. 조건을 바꾸기 전에 어떤 부작용이 따라올 수 있는지부터 따져야 합니다.
국부 온도가 의심될 때 바로 확인할 수 있는 기준
웰드라인이 항상 같은 위치에서 반복된다면, 원인을 사출 조건 전체보다 그 위치 주변의 살 두께 변화와 게이트 거리에서 먼저 좁혀야 합니다. 또한 가동 초반 제품과 안정화 이후 제품에서 웰드라인 정도가 다르게 나타난다면, 세팅값이 아니라 금형 표면 온도가 시간에 따라 달라지고 있다는 신호로 봐야 합니다.
- 웰드라인 위치가 매번 같은 자리라면 살 두께 차이 구간을 먼저 점검
- 같은 조건인데 시간대별로 라인 정도가 다르면 금형 표면 온도 누적 확인
- 계절별로 편차가 생기면 냉각수 입수 온도 변화 확인
웰드라인 원인을 점검했다면, 게이트 위치와 러너 설계 기준을 함께 살펴보는 것도 도움이 됩니다. 보강재가 들어간 소재를 쓰는 경우라면 웰드라인 부위의 강도 저하 경향도 별도로 챙겨볼 만한 주제입니다.
금형 온도보다 먼저 봐야 할 게 있다면
웰드라인은 금형 온도 세팅값 하나로 해결되는 문제가 아닙니다. 그 위치가 왜 거기서 생기는지, 세팅값이 실제로 그 지점까지 전달되고 있는지를 먼저 좁혀야 합니다. 속도나 압력은 그 다음에 조정할 변수입니다. 같은 조건에서 결과가 달라진다면, 숫자가 아니라 숫자가 도달하는 환경부터 의심해 보시길 권합니다.