Study for Mechanical Strength according to Thickness of Specimen in the Ceramic Injection Molding Process

The importance of shape design for strength is highly regarded when applied to thin plate products in Ceramic Injection Molding (CIM), such as cases for electronic goods. This study analyzed the characteristics of the mechanical strength of CIM product by measuring the flexural strength and elastic modulus through a 3-point bending test according to the thickness of a thin plate test piece prepared by CIM. The specimen with a thickness of 0.48mm required a 82.9~94.5N fracture load, whereas a 1.0mm thick test piece required 233.6~345.8N. The increase in thickness by 0.5mm resulted in a 3-fold increase in the fracture load, whereas the elastic modulus decreased by 20%. The thicker the specimen, the lower relative density and surface hardness of the specimen. This is because the thicker the specimen, the lower the powder fraction of the ceramic mixture, and the material properties partially change after sintering.

세라믹 사출공정에서 시편의 두께에 따른 기계적 강성 연구

세라믹 사출공정(CIM)으로 성형되는 전자제품 케이스와 같은 판상 제품은 강도 보장을 위한 형상설계가 매우 중요하다. 본 연구에서는 CIM으로 성형된 판상 시편의 두께에 따른 3점 굽힘 시험을 통해 굽힘 강도 및 탄성계수를 도출하여 기계적 특성을 분석했다. 두께 0.48mm 시편은 파단하중이 82.9~94.5N이고, 1.0mm 시편은 233.6~345.8N으로 측정되었다. 시편의 두께가 0.5mm 증가했을 때, 파단하중은 3배가 증가하고 탄성계수는 20%가 감소하는 경향을 확인할 수 있었다. 또한 비커스 경도시험을 통해 시편의 두께가 두꺼워질수록 상대밀도와 표면경도가 작아지는 것을 보였다. 이러한 현상은 두께가 두꺼울수록 소결공정 이후 세라믹 혼합물 중 세라믹 분말의 체적분율이 작아지기 때문으로, 이에 따라 기계적 물성이 부분적으로 변할 수 있음을 실험과 해석결과 비교 분석을 통해 밝혔다.