Fachhochschule Südwestfalen Hochschule für Technik und Wirtschaft University of Applied Sciences. Spritzgießen. Praktikum 4

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1 Spritzgießen Praktikum 4 1

2 Extruder/Spritzgießmaschine Extruder Spritzgussmaschine Kontinuierlicher Ausstoß mit konstantem Arbeitspunkt zur Herstellung von Meterware Diskontinuierlicher Prozess ohne einen konstantem Arbeitspunkt 2

3 Ablauf Spritzgießvorgang Der Spritzgießvorgang 3

4 Ablauf Spritzgießvorgang (Thermoplast) 4

5 Schneckenverschleiß Schnecken sind grundsätzlich oberflächenbehandelt (Nitrierung, Verchromung, Durchhärtung und Carbidbehandlung) Aufschmelzbereich einer Schnecke 5

6 Parametereinfluss auf die Formteileigenschaften Nachdruckabhängigkeit der Formteilgröße (PA66) Oberfläche bei Änderung der Werkzeugtemperatur (ABS) Formteilgröße als Funktion der Werkzeugtemperatur (PA66) 6

7 Peripheriegeräte Materialversorgung Förderung Dosierung Trocknung Beistellmühlen Werkzeugtemperierung Offene, geschlossene Systeme Wasser, Öl Handling Angußpicker Roboter Förderbänder Sonstiges Flowboxen Heißkanalsteuerung Kaskadensteuerung Betriebsdatenerfassung 7

8 Viskoelastizität und Rheologie (Kriechverhalten) Grundmodelle zur makromechanischen Beschreibung viskoelastischer Stoffe (z.b. Polymere) s Aus den allgemeinen Gleichungen ϭ=f(ε) werden: Schubspannung Ʈ = F/A Deformation/Scherung ɣ = s/h Schergeschwindigkeit dɣ/dt = v/h Zwei-Platten-Modell einer einachsigen Beanspruchung (x-achse) 8

9 Viskoelastizität und Rheologie (Kelvin-Voigt-Modell) Bei Belastung eines elastischen Körpers ergibt sich eine Scherung (nach dem Hookschen Gesetz) von: ɣ = Ʈ/G Bei Belastung eines viskosen Körpers demnach (Newtonsches Verhalten): ɣ = ʃʈ/ɳ. dt Bei Entlastung des Körpers fällt der elastische Anteil sprungartig ab, der viskose Anteil nur langsam und nicht mehr vollständig. Deformationsverhalten von Feststoffen in der Darstellung einer Spannungs- Dehnungs-Kurve 9

10 Viskoelastizität und Rheologie (Maxwell-Modell) Reihenschaltung aus Feder und Dämpfer (Maxwell-Modell) Das Fließverhalten von viskoelastischen Kunststoffschmelzen läßt sich am besten durch eine Parallelschaltung aus einem Federelement und einem Dämpfungselement beschreiben. Bei dieser Reihenschaltung addieren sich die Scherungen, mit den folgenden Zusammenhängen. G = Schubmodul (Pendant zum E-Modul) Hook (Feder) Newton (Dämpfer) 10

11 Viskoelastizität und Rheologie (Allgemeine Modelle) Verallgemeinerter Maxwell Verallgemeinerter Kelvin-Voigt Verallgemeinerter Zehner Verallgemeinerter Burger 11

12 Viskoelastizität und Rheologie (Burger-Modell) Thermoplastverhalten (Burger-Modell) Deformation (Burger-Modell) Belastet man das Modell mit einer Zugspannung, so wird sich zunächst spontan die Feder E1 elastisch dehnen. Gleichzeitig, aber verzögert, werden auch der Dämpfer η1 und die parallel geschalteten Elemente E2 und η2 gestreckt (Maxwell-Modell). Die verzögerte Dehnung nach dem Anlegen einer Belastung wird als Retardation bezeichnet. Wird die anliegende Belastung zurückgenommen entspannt sich E1 spontan und stellt sich zurück. Der Dämpfer η2 wird durch die Feder E2 wieder eingeschoben, allerdings zeitlich verzögert. Die Längenänderung von η1 ist jedoch irreversibel. Diese bleibende Verformung kann nicht rückgängig gemacht werden. Je länger die Belastung anliegt, desto größer ist die Restverformung (irreversibler Anteil). Die Ursache der Restverformung ist das Kriechen des Kunststoffs im molekularen Bereich. Die verzögerte Rückverformung nach der Entlastung wird, unabhängig einer eventuell bleibenden Verformung, als Relaxation bezeichnet. 12

13 Viskoelastizität und Rheologie (Rheologie) Scherspannung und Schergeschwindigkeit Viskositätsverhalten von Flüssigkeiten Alltägliche Beispiele sind auch Newtonsches Verhalten: Wasser Strukturviskoses Verhalten: Yoghurt, Ketchup Dilatantes Verhalten: Schlagsahne 13

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