흑선(black lines)은 금속분말사출성형(MIM, Metal Powder Injection)에서 분말결합제 상분리 때문에 발생하는 가장 일반적인 표면결함 중 하나로서, 비균일 분말분포를 야기시키며, 대부분의 흑선은 원료를 캐비티로 사출할 때 파트표면상에 발견되곤 한다. 보통 이 결함이 규명되려면, 아주 느린 공정인 씬터링(sintering) 종료까지 기다려야 한다.

흑선으로 표기된 영역은 저농축 분말과 비교적 고농축 결합제를 나타낸다. 씬터링 중, 이러한 영역은 가시적 결함이 되어 파트제품의 기계적 성능을 약화시킨다. 제품설계가 점점 복잡해 짐에 따라, 흑선과 같은 금형결함을 해결하는데 시행착오에 의존한다는 것은 비용낭비적이다. 따라서, 품질보증을 위하여 씬터링 전에 그린파트의 속성을 이해하기를 강력 권장한다.

팬게이트를 사용한 다음의 MIM 파트 사례에서 Moldex3D 분말사출성형(PIM, Powder Injection Molding) 솔루션으로 어떻게 흑선을 제거 하였는지를 소개한다. 분말농도와 전단율 해석결과에 따라, 파트제품 표면은 균일한 농도를 갖는다. 하지만, 게이트 근처는 고전단율로 규명되고, 이 영역에 종종 흑선이 나타나곤 한다. Molex3d PIM솔루션으로, 사용자는 쉽게 메시모델, 재질속성 및 공정조건 간 관계를 수립할 수 있다. 가장 중요한 점은, 사용자가 Moldex3D의 공정파라미터를 최적화하여 흑선 잠재영역을 미리 예견하고 원인을 이해할 수 있다는 점이다.

그림1.(a) 팬게이트의 기하 모델 (b) 분말농도 해석결과 (c) 전단율 해석결과

아래 그림은 흑선의 해석결과와 실 사출품 간 비교를 보여준다. CAE시뮬레이션 솔루션으로 사용자는 실생산 전에 자신의 파트제품 설계와 금형 설계를 보여주거나 검증할 수 있다. Moldex3D에 대해 더 알고 싶으시면, www.moldex3d.com로 방문해 주십시오.

그림2. Moldex3D 시뮬레이션 결과와 실 사출품의 흑선 비교