hűtés során Termomechanikai görbék

Polimer alapanyagok áttekintése

2

Polimerek viselkedése fűtés/hűtés során Termomechanikai görbék

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Polimertechnika Tanszék

Anyagismeret

Anyagismeret

Polimerek feldolgozás-technológiái

Budapest 2012. május 4.

Technológiák csoportosítása

3

Leggyakoribb feldolgozási technikák

Folyóképesség meghatározása: MFI mérés [g/10 perc]

Anyagismeret

Anyagismeret

Technológiai különbség a hőre lágyuló és a hőre nem lágyuló polimerek feldolgozása között

4

1


5


Sajtolás

Sajtolás GMT

GMT

Anyagismeret

SMC

Anyagismeret

SMC


7


8

Extrúzió

Anyagismeret

Kalanderezés

Anyagismeret

6

2


9

10


Anyagismeret

Melegalakítás

Anyagismeret

Fröccsöntés


11

12

Technológiák csoportosítása

Fúvás Extrúziós fúvás

Fröccsfúvás

Sajtolás Kalanderezés

. 

Extruzió Fröccsöntés

MFI

Anyagismeret

Anyagismeret

Szálgyártás



Ömledék állapotban

Mw

Melegalakítás Üreges alkatrészgyártási technikák

Termoelasztikus állapotban

Térhálós polimerek gyártástechnológiái Polimer kompozitok

3

Előkészítő lépések

•

SZÁRÍTÁS

•

ANYAGFELSZÍVÁS, SZÁLLÍTÁS

Polimerfeldolgozás és gépei

•

ANYAGADAGOLÁS

BMEGEPT4113

•

GRANULÁLÁS, DARÁLÁS

•

KEVERÉS


14

Anyagismeret

Polimerfeldolgozás előkészítő lépései

Szárítás

•

15

Szárítás

Higroszkopikus műanyagok (PA, PET, PC, PBT, ) jelentős

16

Meleglevegős szárítás

nedvességfelvétele miatt a megfelelő szárításuk elengedhetetlen. •

Fontos a nem higroszkópos anyagok szárítása is, amennyiben pl. nagy páratartalmú térben voltak tárolva, felületükön pára csapódott le.

•

A szárítás hatékonysága a levegő harmatpontjától függ. Az iparban a meleglevegős és a szárazlevegős eljárás terjedt el.

Anyagismeret

Anyagismeret

•

4

17

Szárítás

Keverő berendezések

Szárazlevegős szárítás

18

Száraz keverékek keverőberendezései

Anyagismeret

Anyagismeret

Fluid-ágyas örvénykeverő

19



Folytonos ömledék keverőberendezések – Ikercsigás extruderek

Anyagismeret

Anyagismeret

Szakaszos ömledék keverőberendezések

20

Banbury-típusú belső keverő

5

21

Granulálás, darálás

Granuláló berendezések


Elvi felépítése

Gyakorlatban

Anyagismeret

Extrúzió

Alapfogalmak

Extrúzió: • • •

•

24

Plasztifikáló egység = csiga + henger

Folyamatos 1 D-s termékek Megfelelő ömledékszilárdságú anyagból

Szakaszai: • • •

Anyagismeret

Plasztifikáló egység

Alakítható állapotba hozás Alakadás Alakrögzítés

Extrúdercsiga részei:

Anyagismeret

•

23

Kompresszió elérhető (=menetárok térfogatának csökkentése): • • •

Mag átmérőjének növekedésével (magprogresszív, ábra) Menetemelkedés szögének csökkenésével (szögdegresszív) Menetszárny szélesség-növekedéssel

6


25

26


Anyagtól függő csiga konstrukciók (pl.)

Henger: • • • •

Amorf anyagok

Vastagfalú cső Nagy szilárdságú, kopás- és korrózióálló Behúzó szakaszban hornyolt kialakítás + intenzív hűtés Anyagszállítás feltétele: µcsiga-műanyag < µhengerfal-műanyag

Anyagismeret

Anyagismeret

Részben kristályos anyagok


27

Plasztifikálási folyamat

Csigakialakítások • •

Egycsigás kialakítás Kétcsigás (ikercsigás) kialakítás

Anyagismeret

Ellentétes irányban Anyagismeret

28


•

Azonos irányban

Gáztalanító extrúdercsiga

7

29


30

Extrúzió elméleti háttere

Csigakialakítások

Ömledékáramlás az extrúderben

• •

Különleges kiszállító szakaszú (homogenizáló) csigák Ömledék szétválasztó csiga (Maillefer-csiga)

•

Moduláris csiga





Anyagismeret

Anyagismeret

+

p  h3 Vt ~  l

V s ~ hn

a

V torló .

V sodró

Torló áram

32


Az extrúder termikus viszonyai Súrlódásból származó hő:

Kívülről bevezetett hő:

Wkin = F·Δl

Qf = m·c·T Egyszerűsített munkadiagram:

T 

Qf mc

~

Qf n

~

1 n

T ~

N ~ n ~ n n

Anyagismeret

Anyagismeret

-

.

Zártsági fok:

31

Extrúdercsiga karakterisztikája

Nyomás alakulása a csiga mentén:







Sodró áram




V  V s  Vt  Vr

8

Extruderszerszámok

33

Extruderszerszámok

A

plasztifikálóegység végén – leggyakrabban körkeresztmetszetű – anyagáram átalakítása bármilyen szabályos vagy szabálytalan anyagárammá, majd lehűtve félkész vagy késztermékké (lemez, cső, profil, stb.) Az extruderszerszámok az anyagáramot az alábbi szakaszokon vezetik át: • • •

34

Szélesrésű szerszám ( ≥ 0,5 mm) Akár 3 m széles, ill. akár 15 mm vastag lemez gyártása Fő feladat a kör-keresztmetszetű ömledék eloszlatása oly módon hogy a szerszámból kilépő anyagáram minden pontjában az áramlási sebesség azonos legyen

Átmeneti szakasz Alakadási szakasz Simító vagy vasaló szakasz

• •

Bármely adott keresztmetszetben az áramló anyag azonos sebességű legyen Ne legyen éles átmenet (leállhat az áramlás, beéghet az anyag (degradáció))

Extruderszerszámok

Anyagismeret

Anyagismeret

Követelmények:

35

Extruderszerszámok

Csőgyártó szerszám Akár 1,5 m átmérőjű, ill. gyártása

akár 30 mm falvastagságú csövek

Anyagismeret

Anyagismeret

Szélesrésű szerszám elosztócsatornái

36

9

Extruderszerszámok

38

Extruderszerszámok

Anyagismeret

Fóliagyártás (fóliafúvás) szerszáma

Anyagismeret

Profilgyártó szerszám Üreges, nyitott, tömör profilok gyártása

Extruderszerszámok

42

Extrúder követőberendezései

44

Az alakra hozott anyagáramot kontrolált körülmények között megkívánt méretre kell hűteni – kalibrálás. Kalibrálás vákuummal

Anyagismeret

Kábelgyártás szerszáma

Anyagismeret

40

10

Extrúder követő berendezései

45

Extrúder követő berendezései

Kalibrálás túlnyomással

Hűtés levegővel, vízfürdővel vagy vízpermettel. Lehúzók

Anyagismeret

Anyagismeret

• • •

Extrúder gyártósorok

47

Hengerpár Lánctalpas, hernyótalpas lehúzó Speciális lehúzók (pl. gégecső gyártásnál)

Tekercselő berendezések Darabolók


48

Cső- vagy profilgyártó extrúder sor

Anyagismeret

Lemezgyártó extrúder sor

Anyagismeret

46

11

49


50


Anyagismeret

Fóliafúvó gyártósor

Anyagismeret

Kábelbevonó gyártósor

51

Összetett extrúziós technikák

Koextrúzó: több szerszámban

extrúder

anyagáramának

egyesítése

egy Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Polimertechnika Tanszék

Anyagismeret

Kalanderezés

Tömlőfólia

Lemezgyártás

12

53

Kalanderezés

Kalanderezés:

Kalanderhengerek:

• •

• • • • • •

• •

Egymással szemben forgó precíziós fűtött hengerek között akár 4 m széles, 30…800 µm vastagságú fóliát vagy lemezt, vagy hordozóra (textil) polimer bevonatot készítünk, nagy sebességgel (akár 100 m/perc). Alapanyaga jellemzően amorf hőre lágyuló (PVC, PS, ABS) polimer.

600…800 mm átmérőjű 2…4 m széles Mindegyikben fokozatmentes fordulatszám állítás Fűtőközeg be- és elvezetés Nagy kopásállóságú felület (köszörült vagy polírozott) Nagy erők lépnek fel a hengerek között: kompenzálni kell!

Anyagismeret

Kalander hengerek elrendezése:

Anyagismeret

54

Kalanderezés

„I”

„L”

„F”

„Z”

55

Kalanderezés

Kalandersor: Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Polimertechnika Tanszék

Anyagismeret

Szakállképződés a hengerek között

A polimer a • mattabb, • melegebb, • nagyobb kerületi sebességű hengerre tapad.

Melegalakítás

13

Melegalakítás

57

58

Melegalakítás anyagai 158°C

Melegalakítás folyamatának lépései: 0. Előgyártmány előállítása 1. Az előgyártmány (fólia, lemez) melegítése a formázási hőmérsékletre (alakítható állapotba hozás) 2. Alakítás (formaadás: előnyújtás+formázás) 3. Alakrögzítés (hűtés) 4. Eltávolítás 5. Befejező műveletek

Amorf

Melegalakítás előgyártmányai

59

Részben kristályos

Melegítés

Előgyártmány előállítása: • Lemez, fólia extrudálásával • Fóliafúvással • Kalanderezéssel

Anyagismeret

Mindegyik esetben követelmény a kis tűréshatárok között tartott vastagság, kis mértékű orientáció, kis belső feszültség. Higroszkópos anyag esetében a megfelelő kiszárítás.

Anyagismeret

163°C

Milyen anyagok alkalmazhatók? Hőkezelés előtt • Amorf hőre lágyuló • Részben kristályos hőre lágyulóHőkezelés után

Anyagismeret

Anyagismeret

Melegalakítás: 0,05…15 mm vastagságú lemezek, fóliák formázása termoelasztikus állapotban kis erővel 3D-s termékké,

60

1. Alakítható állapotba hozás (Melegítés) • Biztosítani kell, hogy az előgyártmány hőmérséklete egyenletes legyen a felület minden pontján (azonos alakíthatóság, illetve zsugorodás miatt). Ellenkező esetben hűtéskor/hűléskor egyenlőtlen zsugorodás lép fel, amely vetemedéshez vezet • Műanyagok rossz hővezetők –> precíz hőmérsékletszabályozás szükséges (különösen a r. kristályosoknál) • Alacsonyabb hőmérsékleten csak nagy erőkkel formázható, magasabb hőmérsékleten viszont az anyag termikus károsodása figyelhető meg (hólyagképződés, elszíneződés) • Fényes felületek (formázandó anyag) a hőt jobban visszaverik, mint a tompa vagy érdes felületek

14

61

Melegítés

Alakítás

Vékony fóliák esetében

Vastag fóliák, lemezek esetében

Általános célú melegalakító berendezések alakadó részének felépítése:

Anyagismeret

Anyagismeret

1. Alakítható állapotba hozás (Melegítés - folytatás) • Nem csak a felület mentén, hanem a keresztmetszet mentén is fontos az egyenletes hőmérséklet • Viszonylag lassú felmelegítés szükséges (ellenkező esetben a felület akár károsodhat is, amíg a lemez belseje még el sem érte az alakítási hőmérsékletet)

62

• Anyagtól, vastagságtó függően egy vagy két oldalról történő melegítés

63

Alakítás

Alakítás

Formázandó anyag leszorítása:

64

Szerszámtípusok összehasonlítása

• Alsó és felső keret közé • Keret és az alakítószerszám közé • Alakítószerszám és a szemben fekvő alakítószerszám közé Alakítószerszám:

Pozitív szerszám

Negatív szerszám

Anyagismeret

Anyagismeret

• Pozitív szerszám • Negatív szerszám • Negatív-pozitív szerszám

15

Alakítás

65

Alakrögzítés

Előnyújtás (általában):

66

Alakrögzítés hűtéssel

• Sűrített levegővel • Vákuummal • Mechanikai elemmel (fa, kemény habok, gyanták, alumínium) • Fentiek kombinációjával

• Hűtés az alakadás befejeztével kezdődik elviekben, de a gyakorlatban már a fűtés befejeztével elkezdődik. • Tehát mind a hőforrás eltávolításával / vagy a felmelegített anyag szállításakor már elkezd hűlni az anyag. Ez a hűlés/hűtés tovább folytatódik az előnyújtás során.

Követelmények:

Anyagismeret

Anyagismeret

• Nem hűtheti le a formázandó anyagot • Jó csúszási tulajdonság a formázandó műanyaggal • Alacsony költség, könnyű gyárthatóság

Vékony fóliák esetében

Alakrögzítés

67

Termék eltávolítás

68

Termék eltávolítása a szerszámból, amelyet befolyásol:

• Termékeltávolítási hőmérséklet • Szerszámkúposság • Alámetszések • Pozitív vagy negatív formázás • Nyomás kiegyenlítés • Eltávolítást segítő eszközök a szerszámban • Súrlódás a termék és a szerszám között Anyagismeret

Anyagismeret

Hűtési időt befolyásolja:

• Feldolgozandó anyag (fajhő) • Anyagvastagság formázás után • Alakítási hőmérséklet • Kidobási hőmérséklet • Alakítószerszám anyaga (hővezetőképesség) • Szerszám hőmérséklet • Formázott anyag és a szerszám közötti érintkezés intenzitása • Termék olyan részeinek a hűlése, amely nem érintkezik a szerszámmal

Vastag fóliák, lemezek esetében

16

Melegalakítás technikái

69

• Pozitív formázás előfúvással Előfúvás eredményezte felület nem lehet nagyobb, mint a termék végleges felülete.

Anyagismeret

Anyagismeret

Pozitív formázás • Pozitív formázás mechanikus előnyújtással Megfelelő anyaghőmérséklet elérése után a pozitív szerszám felfele mozgásával hozza létre a mechanikus előnyújtást, majd vákuumal történik a végleges alakadás.


71

72


Negatív formázás • Negatív formázás előnyújtás nélkül Falvastagság eloszlás javítható nagyobb lekerekítési sugár (D) + nagyobb kúposság kialakításával.

Anyagismeret

• Pozitív formázás vákuumos előnyújtással Egyenletes falvastagság, kisebb hőmérséklet esés

Anyagismeret

70


H:D>1:2,5

17


73

pneumatikus,

majd

mechanikai

Anyagismeret

Negatív formázás • Negatív formázás előnyújtóval

Anyagismeret

Negatív formázás • Negatív formázás mechanikai előnyújtóval


75


76

Kombinált pozitív - negatív formázás • Nagy pozitív-negatív nyújtási arány esetén

Anyagismeret

Negatív formázás • Negatív formázás sűrített levegővel (préslégformázás)

Anyagismeret

74


18


77

Melegalakító berendezések

Anyagismeret

Berendezések • Egy állomásos berendezés: minden művelet egyazon gépen történik. A működés lassú termelékenység kicsi.

Anyagismeret

Kombinált pozitív - negatív formázás • Az termék mindkét oldalát a szerszám határozza meg

Melegalakító berendezések

78

• Forgó állomásos berendezés: 3 vagy 4 munkaállomásból áll: lemez felrakása + termék eltávolítása, fűtés, formázás + hűtés

79

Berendezések • Folyamatos melegalakító berendezés: a termelési sor elején a feltekercselt lemezt (offline) vagy extrúderen folyamatosan gyártott lemezt (online) vezetnek. A legnagyobb termelékenységű.


Anyagismeret

Üreges testek gyártása

19

Üreges testek gyártástechnológiái

83

Extrúziós fúvás

Üreges testek feldolgozási technológiái: • Extrúziós fúvás • Fröccsfúvás • Rotációs öntés

Extrúziós fúvás

Extrúziós fúvás: • Termoelasztikus állapotban lévő extrudált előgyártmány (cső) alakítása zárt szerszámban belső túlnyomással (sűrített levegő) üreges testté. • Berendezés három fő részből áll: tipikusan egy egycsigás extrúderből, extrúderszerszámból és a fúvószerszámból, ahol az alakadás végbemegy.

Anyagismeret

Anyagismeret

Üreges testek: • Egy darabból álló (nem összeszerelt), relatív vékonyfalú, zárt vagy nyitott termék / alkatrész. • Nyitott termék esetében a nyílás nem lehet nagyobb, mint a belső keresztmetszet. • 1-2 cm3 … 70 m3-es méretek • Akármilyen alakú üreges testek elkészíthetőek (gömbszerűek, sík alakúak) • Néhány darabtól több száz milliós darabszámig

85

Extrúziós fúvás

Előgyártmány előállítása során fontos: Az anyag megfelelően nagy ömledékszilárdsága (alacsonyabb ömledék hőmérséklet) Hegedési vonalak nem lehetnek az előgyártmányon (szerszám kialakítás) Egyenletes folyási profil, egyenletes falvastagság (szerszám kialakítás) Előgyártmány egyenletes hőmérséklete

86

Előgyártmány áthelyezéssel történő extrúziós fúvás (folyamatos)

Anyagismeret

Extrúziós fúvás folyamata: Előgyártmány előállítása Fúvás zárt szerszámban Hűtés Termék eltávolítása, a felesleges anyagrészek levágása

Anyagismeret

84

20

Extrúziós fúvás

87

Extrúziós fúvás

Anyagismeret

Váltószerszámos folyamatos extrúziós fúvás (folyamatos)

Anyagismeret

Folyamatos extrúziós fúvás emelt szerszámmal (folyamatos)

Extrúziós fúvás

89

Extrúziós fúvás

90

Tengelyirányban elmozduló csigadugattyús változat (szakaszos)

Anyagismeret

Karusszel elrendezésű extrúziós fúvás (folyamatos)

Anyagismeret

88

21

Extrúziós fúvás

91

Extrúziós fúvás

Anyagismeret

Ömledéktárolós (akkumulátor) változat (szakaszos)

Anyagismeret

Gyűrűdugattyús ömledéktárolós változat

Extrúziós fúvás

93

Fröccsfúvás

Anyagismeret

Extrúderszerszám Általában alumíniumból készült szerszámot alkalmaznak. Az alakításhoz szükséges nyomás (sűrített levegő) általában 0,4…0,8 MPa, de nagy termékek esetében eléri a 4 MPa-t is. A szerszámzáró erő nagyságrendekkel kisebb, mint a fröccsöntésnél.

Anyagismeret

92

96

Fröccsfúvás: • Az extrúziós fúvással ellentétben az előgyártmányt fröccsöntéssel állítjuk elő, majd azt zárt szerszámba helyezve, fúvással megtörténik az alakítás • Sorja, így hulladékmentes eljárás, illetve nincs összehegedési vonal • Kisebb ömledékszilárdságú anyagok is feldolgozhatók (pl. PET) • Csak forgásszimmetrikus testek vagy ovális alakú termékek dolgozhatók fel. • Nagyon pontos falvastagság-eloszlás, nagyon pontos nyakrész • Átlátszó termékek gyárthatóak, mivel a kristályosodás kézben tartható

22

Fröccsfúvás

97

Fröccsfúvás

Anyagismeret

Fröccsöntési és fúvási művelet elkülönül

Anyagismeret

Fröccsöntési és fúvási művelet egy berendezésen

Fröccsfúvás

99

Fröccsfúvás

100

Előnyújtásos fröccsfúvás: PET palackok előállítására • Célja a két tengely menti (biaxális) arányos megnyújtás, orientáció kialakítása • Javul a mechanikai tulajdonság (olcsóbb anyag, vagy kisebb falvastagság is elegendő), a gázáteresztő képesség, a fényesség és átlátszóság, illetve a méretpontosság • Fontos az előgyártmány megfelelő hőmérsékletre melegítése (orientáció – nagyrugalmas állapot) • Fontos a megfelelő technológiai beállítások az optimális tulajdonságok elérése céljából Anyagismeret

Előnyújtásos fröccsfúvás (mindkét fenti lehetőségnél)

Anyagismeret

98

23

102

Rotációs öntés Két, egymásra merőleges tengely körül forgatott zárt szerszámban, varrat és belső feszültségmentes, nagy méretű (általában 1…10 m3) üreges testek előállítására. Leggyakrabban alkalmazott hőre lágyuló anyagok: • LLDPE, LDPE, HDPE • PP, rPP • PVC (por, folyadék) • PA6 • PC

Rotációs öntés

Rotációs öntés

Rotációs öntés anyagaival szemben támasztott követelmények: • Anyag formátuma: Por (75…500 µm), őrlemény, viszkózus folyadék, monomer, oligomer • Termikus stabilitás • Poríthatóság • Részecske méret-eloszlás • Térfogatsúly • Szinterezhetőség

104

Rotációs öntés

105

Biaxiális forgatás • Mind a fűtési, mind a hűtési fázisban szükséges. • Mindkét tengely egyidejű forgatása • Két tengely különböző sebességű forgatása: a fő tengely mentén nagyobb. • A fordulatszámok ne legyenek egymás egész számú többszörösei (3,75:1) • Kis fordulatszám (<30 rpm)

Anyagismeret

Rotációs öntés működési elve

Anyagismeret

103

Anyagismeret

Anyagismeret

Rotációs öntés

24

Rotációs öntés

106

107

Rotációs öntés

Anyagismeret

Hűtés: • A biaxiális forgatás folyamatos • Anyagtól függő hűtés • Főleg hideg levegővel, illetve vízpermettel hűtenek • Figyelembe kell itt is venni a zsugorodást • Hűtési idő négyzetesen arányos a termék falvastagságával Kidobás / termék kiemelése általában manuális Általában szükséges részek, felületek kivágása, illetve termék két részre vágása

Anyagismeret

A fűtés során lejátszódó folyamatok

Rotációs öntés

108

Rotációs öntés technológiai elrendezése Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Polimertechnika Tanszék

Anyagismeret

Fröccsöntés

25

111

Fröccsöntés

112

Fröccsöntés - Extruzió

• tetszőleges alakú 3D-s alkatrészeket és termékeket gyárthatunk (egy lépésben) Mindkét nagyvolumenű eljárásnak, a fröccsöntésnek és az extruziónak megvan az a nagy előnye, hogy gyakorlatilag hulladékmentes feldolgozást biztosít a hőre lágyuló polimerek plasztikus alakadása révén, a termék pedig újra feldolgozható marad (recycling).

• zárt szerszámban történő formaadással • nagy nyomású, kis viszkozitású polimerömledék gyors belövellésével

Anyagismeret

• gyakorlatilag hulladékmentesen

Hőre lágyuló polimerek feldolgozásának paraméterei

Anyagismeret

Anyag

Extrúzió

Mindkét eljárás rendkívül termelékeny és jól automatizálható, robotosítható. S bár a fröccsöntés tipikusan szakaszos üzemű, szemben az extruzió folytonos üzemmódjával, igen jó termelékenységű azáltal, hogy itt még nagyobb nyírósebességgel dolgozzuk fel, alakítjuk át szerkezeti anyagunkat.

113

114

A fröccsöntés alapelve

Fröccsöntés

hőmérséklete

nyomása

hőmérséklete

nyomása

°C

MPa

°C

MPa

LDPE

125-135

10-40

134-145

20-50

HDPE

140-170

10-40

200-260

60-120

PP

185-240

15-40

200-280

80-150

PS

170-200

15-20

160-240

60-150

lPVC

155-160

10-20

160-170

80-100

kPVC

160-180

10-20

170-180

100-150

tetszőlegesen bonyolult formájú (3D) alkatrész, gyakorlatilag

ABS

180-200

15-25

180-220

80-120

PA

250-300

15-25

260-320

70-100

hulladékmentes,

PMMA

160-180

5-10

180-240

50-100

POM

180-200

5-10

180-230

80-140

CA

190-210

15-25

170-210

100-140

PC

250-300

15-25

270-350

100-140

A fröccsöntés alapelve tehát az, hogy a polimer ömledéket, amelyet az olvadáspont fölé melegítve kis viszkozitású folyadékállapotba vittünk, nagy sebességgel, szűk beömlő nyíláson át zárt szerszámba „fecskendezzük”, és ebben a zárt szerszámban a nagy nyomás alatt kihűlő polimerből alakul ki a Anyagismeret

Anyagismeret

• szakaszos üzemmódban

képlékeny

alakítással,

nagy

méretpontossággal.

26

Fröccsöntési ciklus a mechanikai mozgáselemek tükrében

115

Anyagismeret

Anyagismeret

Szerszám záró egység

Fröccsöntő gép részei

116

Fröccsöntő gép

Szerszám felfogó

Anyag adagolás

Vezérlés

Fröccsaggragát

Fröccsöntő gép részei – szerszámzáró egység

117

118

Anyagismeret

Anyagismeret

A szerszámzáró egység egy álló és egy mozgó szerszám felfogó (függőleges) lapot tartalmaz, ez utóbbit tipikusan 4 vaskos vízszintes vezető oszlop vezeti. Egyes gépeken a szerszámzárás egy nyitott, fekvő C alakú keretben történik. A szerszám záró egység mozgatását hidraulikus vagy (könyökemelős) mechanikus rendszer biztosítja.

27

119

Fröccsöntő gép részei – plasztikáló egység

121

Fröccsöntő gép részei

120

Anyagismeret

Anyagismeret

Fröccsöntő gép részei – szerszámzáró egység

Fröccsöntő gép részei – AZ ANYAG ÚTJA

122

csigadugattyús fröccsöntő gép fröccsöntő egysége a hengerrel, csigadugattyúval és tartozékaival együtt szintén elmozdul a géphez képest minden egyes ciklusban: a szerszámzárás után rázár (szorosan csatlakozik) a szerszámra, majd a befröccsöntés befejeztével, alkalmas időpontban elszakad, (visszahúzódik) a szerszámtól. A szoros csatlakozásra A

a megfelelő (> 1000 bar) ömledéknyomás átadása miatt van szükség. Az ismételt elszakadást eltávolodást technológiai okok indokolják: a fröccsegység csúcsa, a fúvóka fűtött, míg a szerszám hűtött.

és

200

mm

közötti, L/D értéke általában 20.

A csiga fordulatszáma 100

Anyagismeret

Anyagismeret

A fröccsöntőgépek csigájának tipikus átmérője 20 mm

és 250 ford/perc

(a nagyobb gépé lassabb).

28

Fröccsöntő gép részei - Plasztikáló egység

Fröccsöntés folyamata az állapothatározók függvényében

123

124

A fröccsöntőgépben lejátszódó folyamatokat a gép két fő részében: a

fröccsöntő (aggregát) egységben és a szerszámban elemezhetjük. Az

első géprészben, a fröccsöntőcsiga mentén lejátszódó reológiai folyamatok egészen hasonlók az extrudercsiga mentén már bemutatottakhoz. A szerszámban lejátszódó folyamatokat legjobban a p, v, T állapothatározók függvényében érthetjük meg.

Anyagismeret

Anyagismeret

A polimerek fajlagos térfogatát a külső (hidrosztatikus) nyomás (p) és a hőmérséklet (T) nagymértékben befolyásolja.

Visszaáramlás-gátló:


A polimer ömledék fajtérfogat-növekedése még nagyobb arányú a növekvő hőmérséklettel. A fajtérfogat - változás érzékenyen megmutatja a Tg üvegesedési hőmérsékleti átmeneteket és még inkább a Tm „olvadási” hőmérsékletet.


126

Anyagismeret

125

Anyagismeret

A polimerek fajtérfogat-változása azonos nyomáson a hőmérséklet függvényében szilárd halmazállapotban is nagyobb mértékű, mint a többi szerkezeti anyag esetében: ez a magasabb termikus dilatációs együtthatóban is megnyilvánul.

A polisztirol fajtérfogatának, hőmérsékletének összefüggése (p, v, T diagramja)

és

nyomásának

A nagy sűrűségű polietilén (HDPE) (p, v, T diagramja)

29

Fröccsöntés – ciklus

Fröccsöntőgépek főbb műszaki jellemzői

128

129

A fröccsöntési technológia hatékonysága azon múlik, hogyan illeszkednek a termék, a fröccsöntőgép és a szerszám műszaki paraméterei. A gép nagysága, kapacitása nyilvánvalóan optimum-függvénye a termék tömegének, volumenének.

Anyagismeret

Anyagismeret

A túlságosan nagy gép egy adott kis méretű alkatrész gyártásánál technológiai, stabilitási problémákat vet fel, ami ugyanolyan gond, mintha az optimálisnál nagyobb alkatrészt szeretnénk gyártani egy viszonylag kisebb fröccsöntő gépen. Melyek tehát a gép kiválasztás legfőbb paraméterei? • Záróerő • Fröccsöntési kapacitás • Fröccsmunka • Szerszám felfogó lapok mérete

Záróerő

130

Záróerő

131

A fröccsöntő gép záróerejét általában tonnában adják meg. Amennyiben hidraulikus szerszámzáró mechanizmust alkalmaznak. A maximális záróerő a következőképpen függ össze a hidraulikus nyomással:

A maximális F erő, amelyet a polimer ömledék kifejt a szerszám zárósíkján: F = Pcav A

Pcav: a tényleges ömledéknyomás a szerszámüregben (cavity),

CF = (Phyd  D2)/4

tipikusan 30 - 150 MPa

A: a szerszám osztósíkjára vetített felülete a munkadarabnak.

D: a hidraulikus henger átmérője. A biztonságos zárás érdekében Anyagismeret

Anyagismeret

15 %-kal több hidraulikus nyomást alkalmazunk, tehát CF = 1,15F

Egy mai személygépkocsi ütközőjének vagy műszerfalának fröccsöntéséhez tipikusan 3000 - 5000 tonna (30 - 50 MN) záróerővel rendelkező fröccsöntőgépre van szükség.

30

Ömlesztő teljesítmény, egyéb kapacitás adatok

132

Fröccsöntési kapacitás, fröccsmunka

A fröccsöntőgép kapacitását az egyetlen ciklusban legyártható polimer alkatrész maximális súlyával vagy térfogatával is jellemezhetjük. Hagyományosan ezt a kapacitást a polisztirolra vonatkoztatjuk.

133

A fröccsöntőgép teljesítményét nyilvánvalóan az is meghatározza, hogy a gép csigája óránként hány gramm anyag megömlesztésére

képes. Ez a teljesítmény mutató függ attól, hogy milyen polimert dolgozunk fel, hiszen a különböző polimerek megolvadásához kötődő

A fröccsmunkát Wf a fröccsöntési löket elméleti térfogata és (velm) és az ömledék nyomása (p) együtt határozza meg:

hőmennyiség eltérő, és attól is, hogy azt mennyire melegítjük fel a Tm ömlesztési hőmérséklet fölé, hiszen a cp fajhők is különböznek. Anyagismeret

Anyagismeret

v p W f  elm 100

ahol a v az elméleti löket-térfogat cm3-ben, p a maximális fröccsnyomás MPa-ban.

Ömlesztő teljesítmény, egyéb kapacitás adatok

134

Hagyományosan a géptípus mutatószámaként ezt a teljesítmény

adatot is (kg/h-ban) polisztirolra vonatkoztatjuk.

Kétkomponensű fröccsöntés

136

A záróerő, a fröccskapacitás és az ömlesztőkapacitás mellett, A ko-extruzió alapelvéhez hasonlóan a fröccsöntés során is egyesíthetünk két (vagy akár több) polimeranyagot is.

amelyek a legtöbbször a fröccsöntőgép típusszámában is szerepelnek, természetesen még számos műszaki jellemző megadható a mai

A kétkomponensű fröccsöntőgépnek két fröccsegysége (fröccsagragátja) van.

fröccsöntő gépekről. jellemző

(200

X

a

közöttük

(200 a

200

még

a

mm2-től

szerszám akár

megnyitható mm-től

gép

energia

és még sok más adat.

felvétele

felfogó

3000

X

lapok

mérete

2500

mm2-ig),

legnagyobb 2000 (tipikusan

távolság mm-ig),

20-300

Az ú.n. 2F eljárásban a kétféle polimer egymás mellé kerül fröccsöntésre két elhatárolt szerszámfélben, egymás utáni lépésben.

kW)

Anyagismeret

Anyagismeret

Fontos

A 2K eljárás úgy hajtja végre a fröccsöntést, hogy először A anyaggal kezdi meg a szerszámüreg kitöltését, majd átkapcsolva B anyaggal fejezi azt be, és az utónyomás során újra A anyaggal pecsételi le a „szendvics” szerkezetű terméket.

31

hűtés során Termomechanikai görbék

Recommend Documents