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웰드라인은 흐려졌는데, 부품은 여전히 그 자리에서 깨진다

몰드닥터가 거의 맞히면서도 끝내 한 끗 빗나가던 두 번째 문제가 웰드라인이었다.

웰드라인을 물으면 답은 거의 매번 똑같이 돌아온다. 용융 온도를 올려라. 금형 온도를 올려라. 더 빠르게 채워라. 틀린 말은 아니고, 웬만한 부품에선 그대로 먹힌다.

정작 걸리는 건 그걸 다 해 놓은 경우였다. 온도도 다 올렸고 웰드라인도 거의 안 보이는데, 부품은 여전히 그 자리에서 깨졌다.

정석 처방은 어디서 나왔나

유동 선단(플로 프론트) 두 개가 만난다. 각각 이미 식기 시작한 스킨을 달고 도착한다. 이 이음매가 버티려면, 고분자 사슬이 경계면을 오가며 확산해서 양쪽을 엮어 붙여야 한다.

용융 온도가 높을수록 이 확산이 더 활발해진다. 실제로 작동하는 기전이고, 무강화 수지에선 만질 수 있는 주된 레버가 사실상 이것뿐이다. PP와 HDPE에서는 문헌이 용융 온도를 웰드라인 강도의 지배 인자로 꼽는다.

같은 효과가 눈에 보이는 형태로도 나타난다. 두 선단이 만난 표면에 작은 V자 홈이 남는데, 이게 겉으로 드러나는 메쉬마크다. 용융 온도를 올릴수록 이 홈이 얕아진다. 10도 올릴 때 대략 7μm에서 3μm로 줄었다는 수치를 본 적이 있다.

그건 홈을 잰 값이다. 강도를 잰 값이 아니다. 이 구분을 놓지 않는 것, 그게 이 글의 거의 전부다.

How a weld line knits, unfilled resin versus glass-filled In unfilled resin, polymer chains diffuse across the plane where two flow fronts meet, so melt temperature raises weld strength. In glass-filled resin the fibers arrive lying parallel to that plane and none cross it, leaving a resin-only interface, so packing pressure is the setting that moves strength. Unfilled chains diffuse across the joint chains cross → melt temperature raises weld strength more heat, more diffusion across the plane Glass-filled fibers lie parallel to the joint none cross → packing pressure raises weld strength heat improves the look, not what it carries

여기서 갈라진다

수지에 유리섬유를 넣는 순간, 겉보기는 똑같은 불량인데 그 밑에서 기전이 바뀐다.

섬유는 웰드 면을 가로지르지 못한다. 유동 선단을 따라 흐르다가, 두 선단이 정면으로 부딪치면 섬유는 그 면 양쪽에서 면과 나란히 눕는다. 계면에 남는 건 수지와 수지가 맞닿은 것뿐이고, 이음매를 가로질러 하중을 받아 줄 섬유는 하나도 없다.

열은 섬유를 움직이지 못한다. 수지 확산은 여전히 도와서 신율이 좋아지고 선도 더 깨끗해 보이지만, 정작 웰드라인의 인장 강도는 거의 꿈쩍하지 않는다.

유리섬유 30% 강화 PA6에서, 웰드라인 인장 강도를 실제로 움직이는 세팅은 보압이다. 용융 온도는 신율을 움직인다. 같은 시험에서 나온 서로 다른 두 결과인데, 한쪽을 읽고 다른 쪽까지 얻은 걸로 착각하기 쉽다.

숫자 하나

2024년에 발표된 PA6-GF30 시험을 보면, 모재가 110MPa, 웰드라인이 65~73MPa로 나왔다. 유지율로 치면 대략 60~66% 언저리다.

유리섬유 강화 웰드라인에 50~80% 손실이라고 인용된 것도 보게 된다. 이건 내가 확인해 본 측정값이 뒷받침하는 것보다 폭이 넓은 주장이다. 유지율은 수지에 따라, 유리섬유 함량에 따라, 두 선단이 만나는 각도에 따라 달라진다. 어떤 단일 수치든 규격이 아니라 출발점 추정치로만 다루고, 숫자가 중요하면 직접 그 부품을 재라.

확실한 건 방향이다. 유리섬유 강화 부품의 웰드라인은 모재보다 확연히 낮은 하중밖에 못 견디고, 어떤 세팅을 조합해도 그 간극 자체를 없애진 못한다.

실제로 뭘 해야 하나

수지에 유리섬유가 안 들었으면, 정석 답 그대로다. 용융 온도가 먼저, 그다음 금형 온도다.

유리섬유가 들었으면, 온도에 손대기 전에 보압부터 본다. 강화 그레이드에서 웰드라인 강도에 측정된 효과가 있는 세팅이 보압이고, 필요한 값보다 낮게 걸려 있을 가능성이 제일 큰 것도 보압이다.

그리고 부품이 바로 그 자리에서 하중을 받아야 한다면, 답은 아예 세팅에 없다. 웰드라인은 두 유동 선단이 만나는 자리에 생기고, 그 자리를 정하는 건 게이트 위치다. 게이트를 옮기면 웰드라인도 아무 상관 없는 자리로 옮겨 간다. 이건 다이얼 하나 돌리는 것보다 느리고 비싼 금형 변경이라, 바로 그래서 자꾸 미뤄지고 그 대신 세팅만 또 한 바퀴 손보게 된다.

Which lever moves a weld line If the resin has no glass, melt temperature is the lever. If it is glass-filled and the weld does not carry load, packing pressure comes first. If it does carry load, gate position is the real answer and process settings will not reach base material properties. Weld line Glass-filled resin? no Melt temperature chains diffuse across the joint the usual answer holds here yes Does the weld carry load? no Packing pressure heat still cleans up the look yes Gate position packing pressure narrows the gap settings alone won't close it

끝내 변하지 않는 것

위의 어떤 것도 모재의 물성을 되돌려 주지 않는다. 세팅은 간극을 좁힐 뿐이다. 없애 주진 않는다.

내가 제일 신경 쓰는 실패는 조용한 쪽이다. 선이 안 보이게 되고, 외관 클레임이 사라지고, 다들 다음으로 넘어가는데, 견디는 하중은 조금도 안 변한 그대로다. 하중을 받는 부품이라면, 안 보이는 웰드라인도 여전히 웰드라인이다.

앱에는 이렇게 넣었다

이제 몰드닥터는 웰드라인을 유리섬유 함량에 따라 가른다. 유리섬유가 없으면 용융 온도로 보낸다. 있으면 보압을 온도보다 앞에 세우고, 설명에 깨진다거나 강도가 필요하다는 말이 나오면 게이트 위치를 맨 앞으로 끌어올리면서 세팅만으로는 모재에 못 닿는다고 분명히 못 박는다.

그리고 선이 깨끗해 보인다고 해서 해결된 문제로 치던 것도 그만뒀다.

몰드닥터는 불량 사진과 공정 세팅을 받아 유력한 원인과 조정할 것을 추정한다. 위의 로직이 그 일부다.

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