Ugrás a tartalomhoz

A polimertechnika alapjai

Czvikovszky Tibor, Nagy Péter, Gaál János (2007)

Kempelen Farkas Hallgatói Információs Központ

9.5 A fröccsöntő gépek főbb műszaki jellemzői

9.5 A fröccsöntő gépek főbb műszaki jellemzői

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

9.5.1. Záróerő

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

9.2. egyenlet -


ahol Pcav: a tényleges ömledéknyomás a szerszámüregben (cavity), tipikusan 30 ÷ 150 MPa

A: a szerszám osztósíkjára vetített felülete a munkadarabnak.

Az „A” felület mintegy az árnyéka a munkadarabnak, amelyet az osztósíkra merőlegesen (párhuzamos fénnyel) megvilágítottunk. Az a belső felület, amely erre merőlegesen jelenik meg, nem növeli a szükséges záróerőt, hiszen az ott keletkező erők nem a szerszámnyitás irányában hatnak.

A szerszámüregben az ömledék csúcs-nyomása jóval kisebb, mint a fröcssöntő csiga csúcsánál mérhető maximális nyomás, mivel az ömledéknyomás a fúvókán a csatornákban, a szerszám sokszorosan osztott tereiben viszonylag gyorsan csökken az áramlás irányában, és az ömledék hamarosan lehűl és megszilárdul, különösképpen a vékony falú részeken. Az átlagos Pcav függ tehát az ömledék viszkoelasztikus karakterisztikájától, a munkadarab (és a szerszám) alakjától, a hűléstől és az egyéb gyártási paraméterektől, – méghozzá eléggé összetett módon. Általánosságban: a termék vastagabb fala, a hosszabb folyási úthossz, a magasabb ömledékhőmérséklet, a kiszélesített belépőnyílás a szerszámon, és a rövidebb ciklusidő (nagyobb fröccsöntési sebesség) – mind növeli a maximális Pcav nyomást, közelebb hozva a fröccsöntőcsiga előtt mérhető maximális ömledék-nyomáshoz.

Durva közelítő szabályként azt lehet mondani, hogy

  • a könnyen folyó (MFI > 10) ömledékek vastag falú munkadarab szerszámában 80 – 100 MPa

  • a közepesen folyó ömledékek 120 – 150 MPa

  • a nagyviszkozitású polimer ömledékek (MFI < 1) kisebb, mint 150 MPa ömledéknyomással jelennek meg, és ennek megfelelő záróerővel rendelkező gépet kívánnak meg.

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

9.3. egyenlet -


ahol D: a hidraulikus henger átmérője. A biztonságos zárás érdekében 15 %-kal több hidraulikus nyomást alkalmazunk, tehát CF = 1,15F.

Egy mai személygépkocsi ütközőjének vagy műszerfalának fröccsöntéséhez tipikusan 3000 ÷ 5000 to (30 ÷ 50 MN) záróerővel rendelkező fröccsöntő gépre van szükség.

9.5.2. Fröccsöntési kapacitás, fröccsmunka

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

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

9.4. egyenlet -


ahol a νelm az elméleti löket-térfogat cm3-ben, p a maximális fröccsnyomás MPa-ban, és amely fröccsmunkát a 100 MPa fröccsnyomásra vonatkoztatjuk.

9.5.3. Ömlesztő teljesítmény, egyéb kapacitás adatok

A fröccsöntő gép teljesítményét nyilvánvalóan az is meghatározza, hogy a gép csigája óránként hány gramm anyag megömlesztésére képes. Ez a teljesítménymutató függ attól, hogy milyen polimert dolgozunk fel, hiszen a különböző polimerek megolvadásához szükséges hőmennyiség eltérő, és attól is, hogy azt mennyire melegítjük fel a Tm ömlesztési hőmérséklet fölé, hiszen a cp fajhők is különböznek. Hagyományosan a géptípus mutatószámaként ezt a teljesítmény adatot is (kg/h-ban) polisztirolra vonatkoztatjuk.

A záróerő, a fröccskapacitás és az ömlesztőkapacitás mellett, amelyek a legtöbbször a fröccsöntő gép típusszámában is szerepelnek, természetesen még számos műszaki jellemző megadható a mai fröccsöntő gépekről. Fontos jellemző még a szerszám felfogó lapok mérete (400 X 400 mm2-től akár 3000 X 2500 mm2-ig), a közöttük megnyitható legnagyobb távolság (200 mm-től 2000 mm-ig), a gép energia felvétele (tipikusan 20 – 300 kW) és még sok más adat. Az óriás fröccsöntő gépek, amelyeken pl. a gépkocsik műszerfala vagy ütközője készül, akár a 18 m hosszúságot és 200 to önsúlyt is elérhetik és a néhány kg-os műszerfal bonyolult szerszáma 15 to súlyú is lehet. Az ömledéknyomás ezekben a gépekben is 150 MPa feletti, a befröccsöntés sebessége (PS-ra vonatkoztatva) 2000 cm3/s. [9.3]