Baumaterialien
Der geeignete Formenstahl sollte je nach Anwendungsanforderungen ausgewählt werden. Für den Prototypenbau ist gehärteter Formstahl nicht erforderlich. In den meisten Fällen wird vor-gehärteter Stahl oder Aluminium verwendet, um die Kosten zu senken und Formanpassungen während der Prototyping-Phase zu erleichtern. Mit diesen Weichmetallen lassen sich auch ausreichend Probestücke und vorgefertigte Teile formen. Für Großformen werden häufig vorgehärtete Formstähle (wie P-20 oder NAKR-55) verwendet, da das Härten des Formstahls für große Anwendungen unpraktisch ist.
Für höhere Produktionsmengen wird gehärteter Formstahl für Kern und Kavität benötigt. S-7, H-13 und Edelstahl 420 sind die am häufigsten verwendeten Stähle. S-7 ist ein ausgezeichneter Formenstahl, der für längere Produktionsvorgänge verwendet werden kann. Wenn sehr hohe Schmelz- und Formtemperaturen erforderlich sind, sollte H-13-Stahl gewählt werden. H-13 kann auch zur Herstellung von Heißkanalverteilern verwendet werden. H-13 hat eine sehr hohe Anlasstemperatur und kann sehr hohen Formenverarbeitungstemperaturen standhalten, ohne seine Härte zu beeinträchtigen.
Edelstahl ist die beste Wahl für Formenstähle, bei denen eine hohe Verschleißfestigkeit erforderlich ist oder bei denen es zu starker Kondensation in der Umgebung kommt. Formhohlraumeinsätze mit hohem Verschleiß können aus den Stählen A2, ASP23 oder D-2 hergestellt werden.
Alle Formenstähle können durch eine Beschichtung vor Verschleiß und Korrosion geschützt werden. Nur Edelstahl kann durch Schweißen und maschinelle Bearbeitung repariert werden. Bei Stählen mit vorhandenen Beschichtungen ist eine Reparatur erst nach Entfernung der Beschichtung möglich. Nach der Reparatur muss die Beschichtung erneut aufgetragen werden.
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Oberflächenbeschaffenheit
Die Oberflächenbeschaffenheit von Formteilen kann je nach ästhetischen Anforderungen, Kundenbedürfnissen und Funktionalität variieren. Von der spiegel-hohen-Glanzoberfläche von SPI #1 bis hin zu strukturierten Oberflächen, die durch Ätzen erzielt werden, können LNP-Verbundwerkstoffe praktisch jede Art von Oberflächenbeschaffenheit von Formteilen erzielen. Es ist wichtig zu verstehen, dass einige Materialien bei bestimmten Oberflächenbeschaffenheiten der Form eine bessere Leistung zeigen. Beispielsweise zeigt Polypropylen in matten Formen deutlich bessere Trenneigenschaften als in hochglänzenden Formen. Mit hochgefüllten Harzen ist es schwierig, ein Hochglanzfinish zu erzielen. Entlüften
Die Belüftung ist ein entscheidender Teil des Formzyklus, um die Formleistung zu maximieren. Wenn thermoplastisches Material in den Formhohlraum gelangt, muss Luft ausgestoßen werden. Entlüftungsöffnungen befinden sich typischerweise an den zuletzt gefüllten Bereichen, in der Nähe der Nahtlinie und am Angusssystem. Zusätzliche, rund um die Trennfuge verteilte Entlüftungsöffnungen können die gesamte Entlüftungsleistung erheblich verbessern. Restgas in der Form zeigt sich als Brandflecken am Formteil. Als Faustregel gilt, dass das Gas in der Form im gleichen Maße entweichen kann wie der Kunststoff, der in die Kavität gelangt.
Die Hohlraumtiefe variiert je nach verwendetem Material – im Allgemeinen erfordern amorphe Thermoplaste aufgrund ihrer höheren Viskosität eine größere Hohlraumtiefe.
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Einzel--Kavität und Mehrfach--Kavität
In der Industrie werden am häufigsten drei Grundtypen von Formen verwendet, insbesondere für Formen, die LNP-Verbundwerkstoffe verwenden.
Der gebräuchlichste Typ ist die in Abbildung 1 gezeigte Konfiguration mit zwei -Platten-Kaltkanälen. Das Material wird durch die Kanalbuchse und das Kanalsystem in das Teil eingespritzt. Nach dem Abkühlen werden alle Formteile ausgeworfen (einschließlich Anschnitte, Angusskanäle und Angüsse). Die Teile werden dann entfernt und die verbleibenden Angusskanäle und Angüsse werden entsorgt oder recycelt.
Abbildung 2 zeigt eine Drei-{1}Plattenform mit Kaltkanälen. Bei dieser Konstruktion wird Material über das Anguss- und Angusssystem in die Formkavität eingespritzt. Nach dem Abkühlen wird die Form geöffnet und das Teil von den Anschnitten und Angusskanälen getrennt. Das Teil fällt auf natürliche Weise von den Kufen ab. Die Angusskanäle, Tore und Angüsse müssen weiterhin recycelt oder entsorgt werden.
Abbildung 3 zeigt eine elektrisch beheizte Heißkanalverteilerform. Die Verteiler- und Angusssondenkanäle werden auf oder nahe der Schmelztemperatur des Polymers erhitzt, wodurch das Material geschmolzen bleibt. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, Abfälle von Angusskanälen, Anschnitten und Angüssen zu beseitigen. Diese Systeme sind teurer als herkömmliche Zwei-Platten- oder Drei-Plattenkonstruktionen, bieten aber eine bessere thermische Kontrolle des Materials und erzeugen wenig Abfall.
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Heißläufer
Vollheißkanalformen oder „kanallose“ Formen bieten viele Vorteile, erfordern jedoch eine sorgfältige Konstruktion, um eine ordnungsgemäße Kontrolle des Schmelzeflusses in den Formhohlraum sicherzustellen. Während Formen ohne Angusskanäle während des Formvorgangs praktisch keinen Abfall erzeugen, sind sie beim Anfahren anfällig für Probleme, insbesondere bei halb-kristallinen LNP-Verbundwerkstoffen, die zu einer schnellen Erstarrung neigen. Zu den zu befolgenden Grundsätzen gehören:
• Verwenden Sie nur gut ausbalancierte Heißkanalverteilersysteme, die speziell für die Anwendung entwickelt wurden.
• Abhängig vom verwendeten Material kann der Heißkanal so ausgelegt sein, dass er ein direktes Angießen auf das Teil mit einer Grundplatte mit offenem Anschnitt oder einem Ventilanguss für ein rückstandsfreies Formen ermöglicht, oder der Anguss kann auf einem Angusskanal mit kleiner Oberfläche angebracht werden.
• Der beheizte Angussweg und die heiße Grundplatte sollten einen reibungslosen Fließweg in den Formhohlraum bieten und von außen beheizt sein.
• Bei der Verwendung von langglasfaserverstärkten Harzen sind Anschnittrückstände unvermeidlich.
• Nutzen Sie ein komplettes System eines einzigen Heißkanalherstellers, anstatt verschiedene Komponenten verschiedener Hersteller zu verwenden.
• Die Angussgröße hängt von der Menge und Art des hinzugefügten Materials, der Teilegröße/-verhältnis und der Wandstärke ab.
• Weitere Informationen zum Heißkanaldesign erhalten Sie vom technischen Personal der GE Plastics Group.
2. Leitfaden zu gängigen Methoden zur Verbesserung der Formoberfläche in der Kunststoffverarbeitungsindustrie
Die folgende Tabelle bietet Gießereibetreibern und Formenbauern eine Vielzahl gängiger Formenstahlbehandlungen zur Verbesserung der Korrosions- oder Verschleißfestigkeit. Möglicherweise gibt es auch andere Lösungen.
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3. Läufer, Angüsse und Tore
Angussbuchsen
Bei herkömmlichen Formen gelangt heißes Material durch die Angussbuchse in die Form. Das Angusssystem leitet das Material durch den Anschnitt in den Formhohlraum. Das richtige Design und die richtige Größe der Angussbuchse sind entscheidend für die richtige Schmelzeverteilung und den korrekten Auswurf des Formteils. Der „O“-Durchmesser des Angusskanals sollte etwa 20 % größer sein als der Düsenaustrittsdurchmesser, um eine Verstopfung des Angusskanals beim Öffnen der Form zu verhindern. Eine schematische Darstellung der Angussabmessungen ist unten dargestellt. Das „O“-Maß hängt auch eng mit der Größe der Teile und Angusskanäle zusammen. Anstelle herkömmlicher Laufbuchsen können beheizte Laufbuchsen verwendet werden. Die Anschaffungskosten eines beheizten Angusskanals (oder einer „heißen“ Buchse) können höher sein als die einer „kalten“ Buchse, aber es reduziert den Abfall erheblich, da der Angusskanal entfällt, der entlang jedes Teils oder Angusskanalsystems verläuft. Mit einer beheizten Buchse kann die Temperatur der Schmelze beim Eintritt in das Angusssystem viel präziser gesteuert werden.
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Läuferdesign
Läufer sollten so kurz wie möglich sein, um unnötige Druckverluste zu vermeiden. Ein kreisförmiger Querschnitt-ist vorzuziehen. Wenn der Angusskanal bis zur Hälfte in die Form eingesetzt werden muss, verwenden Sie einen trapezförmigen Angusskanal mit abgerundeter Unterseite. Halb-runde und flache Läufer sind ineffizient und werden nicht empfohlen. Angusskanäle sollten dafür sorgen, dass das Material gleichmäßig und ungehindert in einen oder mehrere Teile fließen kann (wenn mehrere Hohlräume verwendet werden). Normalerweise muss der Durchmesser eines Läufers alle 90 Grad Drehung um 20 % reduziert werden. Dies muss bei der Gestaltung des Angusssystems berücksichtigt werden. Die Durchmesser kreisförmiger Läufer betragen typischerweise 3,2–9,5 mm (0,125–0,375 Zoll). Bild
Tor |
Das Angussdesign für LNP-Verbundteile sollte ausreichend Spielräume bei der Bearbeitung bieten, ohne Spannungen in der Form zu erzeugen. Abhängig von der Art des verwendeten Anschnitts (z. B. U-Boot, Rand, Ansatz usw.) steuern einige grundlegende Angussabmessungen die Füllrate, die Menge des in den Formhohlraum fließenden Materials und die Erstarrungsrate des Teils.
Die Wandstärke bestimmt die Angussgröße, während die Teilegeometrie die Position des Angusses auf dem Teil bestimmt. Es gibt drei wichtige Torabmessungen: Tiefe, Breite und Vorderseite. Spezifische Designs für verschiedene Tortypen werden auf der nächsten Seite gezeigt.
Torgröße/-ort
• Die minimale Angussgröße beträgt 0,040" (1 mm), 0,100" (2,5 mm) für Verton-Langfaserverbundwerkstoffe - rund oder trapezförmig - 50–60 % Wandstärke (für kristalline Verbundwerkstoffe) - 50–75 % Wandstärke (für amorphe Verbundwerkstoffe)
• Idealerweise sollte das Tor dort platziert werden, wo der Wandabschnitt am dicksten ist. - Richten Sie das Tor direkt an der Wand oder Buchse aus, um ein Hinterfüllen und „Ausstoßen“ zu verhindern (außer bei Verton-Langfaserverbundwerkstoffen). - Tunneltore werden für Verton-Verbundwerkstoffe nicht empfohlen.
