Die größte Menge an Kunststoffspritzgussmaterial, die während eines Spritzgießzyklus eingespritzt werden kann, wird als Schussgröße bezeichnet. Die Pellets werden über den Trichter in den Zylinder und die Schneckeneinheit eingeführt.
Beim Spritzgießverfahren wird geschmolzenes Material in den Formhohlraum eingespritzt, um große Mengen an Kunststoffteilen herzustellen.
Beim Kunststoffspritzgießen wird das Rohmaterial in den Zylinder eingeführt, schmilzt und anschließend in den Formhohlraum eingespritzt. Nach dem Schließen der Form kühlt der Kunststoff ab und erstarrt. Abschließend öffnet sich die Form, und die Bauteile werden ausgeworfen.
Wie man die Schussgröße berechnet
Die Verweildauer wird durch die Größe des Schrotkorns und des Zylinders beeinflusst, was sich wiederum auf die Qualität des Endprodukts auswirken kann. Lange Verweilzeiten und Polymerabbau können durch kleine Schrotkorngrößen bedingt sein, die ein geringes Zylindervolumen erfordern.
Kleine Schussgrößen, die weniger als 20 % des Zylindervolumens einnehmen, führen häufig zu verlängerten Verweilzeiten, was wiederum zu Polymerabbau und unzureichender Prozesskontrolle führt.
Andererseits können große Schrotgrößen und ein Füllgrad des Zylinders von mehr als 50 % zu ungleichmäßigem Schmelzen und einer langsamen Schneckenrückführung führen.
Zudem weisen größere Schnecken typischerweise eine geringere Kunststoffpressfähigkeit auf. Große Schussgrößen, die mehr als 65 % des Zylindervolumens beanspruchen, verursachen häufig Probleme mit der Schmelzequalität, wie z. B. ungeschmolzenes Material, ungleichmäßige Schmelze und lange Schnecken-Erholzeiten.
Sicherheitshalber empfiehlt sich die Bestellung von zwei Zylindern. Darüber hinaus können Formen mit zwei Zylindern verwendet werden. Wenn Sie einen zweiten Zylinder zusammen mit der neuen Maschine bestellen, werden Sie sich über den günstigen Preis freuen. Mit den richtigen Spezifikationen und einem erfahrenen Bediener lassen sich die Zylinder in weniger als 30 Minuten wechseln, selbst wenn sie heiß sind.
Formel zur Berechnung der Formschussgröße beim Spritzgießen
Die einfachste Formel zur Berechnung der Spritzmenge lautet:
Schrumpfung + Fichtenvolumen + Produktvolumen + Angussvolumen = Spritzgussgröße
Formel-Maschine Schusskapazität/ Schussgröße
Das Gesamtgewicht oder -volumen, das die Schnecke während eines Formzyklus einspritzt, wird als Maschinenschusskapazität (g)/Maschinenschussgröße (mm) ausgedrückt und ist auch als Maschineneinspritzkapazität bekannt.
Ihre Berechnungen unter Berücksichtigung des Drucks sollten wie folgt aussehen:
Hub x Schraubenkolbenoberfläche = Einspritzvolumen
Einspritzkraft / Schraubenkolbenfläche = Einspritzdruck
Deshalb:
Maximales Einspritzvolumen pro Kubikeinheit x maximaler Einspritzdruck (bar pro Kubikeinheit)/1000 = Schusskapazität der Einspritzeinheit.
Die Berechnungen unter Verwendung des Schraubengewichts und der Materialdichte sollten wie folgt erfolgen:
Masse/Dichte = Volumen
ᴨ*D2*Schrotgröße/4= Lauf-/Schrotvolumen
Faktoren, die die Größe der Produktaufnahme beeinflussen
Bei der Berechnung der Schussgröße müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden. Diese Faktoren sind folgende:
- Bei der Bestimmung der Schussgröße müssen das Volumen des Angusskanals, des Verteilerkanals und des Produkts berücksichtigt werden. Dies ist erforderlich, da das Polymer beim Einspritzen in die Form das gesamte Volumen von Angusskanal, Verteilerkanal und Produkt ausfüllen muss.
- Ein weiterer wichtiger Faktor, der die Berechnung der Schussgröße beeinflusst, ist die Polymerschrumpfung. Diese entsteht durch das Abkühlen der Polymerschmelze. Aufgrund der unterschiedlichen Dichten der Polymere variiert auch die Formschrumpfung.
- Art und Menge der Additive in einem Polymer können dessen Dichte und Fließeigenschaften verändern.
Anhand dieser Faktoren können Sie die Schrotgröße, das Volumen und die Laufkapazität abschätzen.
Injektionseinheit
Die Spritzgießeinheit dient dazu, das Kunststoffmaterial gleichmäßig zu schmelzen, bevor es mit vorgegebenem Druck und Durchfluss in die Form eingespritzt wird. Dies ist ein anspruchsvoller Prozess, da Fluorpolymere eine begrenzte Wärmeleitfähigkeit, eine hohe spezifische Wärmekapazität und eine hohe Schmelzviskosität aufweisen.
Um die komplexen Problemstellungen zu bewältigen, wurden erneut zahlreiche Varianten entwickelt. Diese lassen sich im Allgemeinen in vier primäre Injektionskonzepte einteilen:
- Einstufiger Kolben oder Stößel
- Zweistufiger Ram
- Schraube mit einstufigem
- Schnecke/Stößel mit zwei Stufen
Obwohl die einstufige Kolbeneinheit in kleinen Maschinen und einigen Spezialgeräten noch Verwendung findet, ist sie aufgrund ihrer Ineffektivität beim Erhitzen, Mischen und der Druckübertragung im Wesentlichen überholt. Sie zeichnet sich durch ihre Einfachheit und ihren günstigen Preis aus.
Darüber hinaus ist der zweistufige Stößel nahezu überholt. Trotz des Versuchs, ihn durch die Trennung von Heiz- und Druckflussvorgängen zu verbessern, ist der Stößel nach wie vor ein ineffektives Misch- und Heizelement.
Die zweistufige Schnecken-/Stößeleinheit trennt die Funktionen von Förderstrom und Wärme weiter, indem sie einen Stößel zum Einspritzen anstelle einer Schnecke zum Mischen und Erhitzen verwendet. Das Konzept ist attraktiv, da beide für ihre jeweiligen Aufgaben effektive Werkzeuge darstellen.
Des Weiteren wird die Leistung der Einspritzeinheit häufig anhand des maximalen Einspritzdrucks und des verfügbaren Einspritzvolumens bewertet. Der größtmögliche Druck am stromabwärtigen Ende der Schnecke wird als Einspritzdruck bezeichnet. Dieser hängt vom Schneckendurchmesser und der auf sie wirkenden Kraft ab.
Verwechseln Sie diesen Wert jedoch nicht mit dem Druck in der Hydraulikleitung, der auf den Einspritzzylinder wirkt und die Schnecke antreibt. Er sollte auch nicht als der zum Füllen der Formhohlräume benötigte Druck interpretiert werden. Aufgrund von Druckverlusten in der Düse und im Formzuführungssystem ist dieser deutlich geringer.
Die wichtigsten Arbeitsschritte der Injektionseinheit sind folgende:
- Das Material wird beim Drehen der Schnecke erhitzt und geschmolzen und anschließend durch die Schneckenwindungen zum stromabwärtigen Ende der Schnecke transportiert. Die Zylinderdüse wird mittels eines mechanischen oder thermischen Ventils oder durch ein zuvor vorhandenes Formteil verschlossen.
Solange nicht genügend Schmelze für das nächste Formteil angesammelt ist, drückt die sich sammelnde Schmelze die noch rotierende Schnecke gegen einen kontrollierten Widerstand (den Gegendruck) zurück. Die Drehung der Schnecke stoppt hier. Jetzt ist es Zeit, die Schmelze aufzunehmen.
- Beim Öffnen der Düse bewegt sich die Schnecke axial vorwärts, ohne sich zu drehen, und wirkt dabei wie ein Stößel. Dadurch wird die vor dem stromabwärtigen Ende der Schnecke angesammelte Schmelze durch die Düse in die Form gepresst (eingespritzt).
Um zu verhindern, dass Schmelze die Schneckenwindungen hinunterfließt, kann am stromabwärtigen Ende der Schnecke ein Ventilsystem installiert werden. Dies ist die Einspritz- oder Formfüllphase.
- Nachdem die Form gefüllt ist, wird der Schneckendruck für kurze Zeit aufrechterhalten, um die Volumenverringerung der abkühlenden Schmelze in der Form auszugleichen. Nun beginnt die Nachdruck- bzw. Haltephase.
- Schließlich folgt die Haltephase, in der der Spritzvorgang mit Schneckenrotation und Schmelzvorbereitung fortgesetzt wird, während die Form geschlossen bleibt, damit das Formteil auf die Auswurftemperatur abkühlen kann.
Beim Einspritzen der Kunststoffschmelze in die Einspritzdüse und anschließend durch das Formzuführungssystem und die Formhohlräume treten erhebliche Druckverluste auf. Diese Druckverluste lassen sich nicht mit einfachen Regeln berechnen.
Spanneinheit
Die Formschließung wird mithilfe einer Schließeinheit für eine Spritzgießmaschine gegen die beim Einspritzen des Kunststoffs in die geschlossene Form durch den Einspritzdruck entstehenden Kräfte aufrechterhalten. Sie verfügt über ein Antriebssystem, das den beweglichen Aufspanntisch der Spritzgießmaschine in mindestens eine Richtung bewegen kann.
Arten von Spannvorrichtungen
Beim Spritzgießprozess gibt es verschiedene Arten von Schließvorrichtungen. Diese sind wie folgt:
Kipphebelklemmung
Ein Kniehebel ist ein mechanisches Bauteil zur Kraftverstärkung. Zwei Stangen sind miteinander verbunden und enden in einem Drehpunkt einer Spritzgießmaschine. Das eine Ende der Stange ist mit einer festen, das andere mit einer beweglichen Formplatte verbunden. Beim Öffnen der Form hat der Kniehebel eine V-Form. Wird Druck auf den Drehpunkt ausgeübt, bilden die beiden Stangen eine gerade Linie.
Zu den Vorteilen der Kniehebelklemmung zählen der geringere Kosten- und Energieaufwand sowie die präzise Formgebung. Demgegenüber stehen der hohe Wartungsaufwand und die schwierige Handhabung.
Hydraulische Klemmung
In diesem Fall ist der Kolben des Hydrauliksystems mit der beweglichen Aufspannplatte verbunden, und eine von einem Hydraulikzylinder angetriebene Schließeinheit ist direkt mit der geschlossenen, beweglichen Form verbunden. Der Hydraulikzylinder besitzt zwei Abschnitte: den Öleinlass und den Ölauslass.
Das Öl drückt den Stößel unter Druck in den Zylinder und bewirkt so das Schließen der beweglichen Platte und der Form. Beim Ablassen des Öls aus dem Zylinder öffnen sich Stößel und Form wieder.
Zu den Vorteilen der hydraulischen Klemmung gehören die einfache Steuerung der Klemmgeschwindigkeit und die Unterstützung in jedem Winkel, die einfache Messung der Klemmkraft, die einfache Einrichtung des Betriebsmodus und die Einstellung der Klemmkraft sowie die einfache Wartung.
Die Nachteile dieser Klemmart sind, dass sie teurer ist als ein Kipphebelsystem und eine Klemme mit positiver Nomenbezeichnung.
Magnetische Klemmeinheit
Magnetische Module im Inneren der magnetischen Formspannplatten erzeugen die Spannkraft. Über das Bedienfeld lassen sich das Spannen der Form, der Formwechsel sowie das Magnetisieren und Entmagnetisieren der Spannplatten steuern.
Zu den Vorteilen dieser Spannvorrichtung gehören, dass Strom nur während der Magnetisierungs- und Entmagnetisierungsphasen benötigt wird, nicht aber während des Spannvorgangs, die Spannkraftmessung in Echtzeit mit vielen Sicherheitsfunktionen und die Wartungsfreiheit.
Formschussgewicht
Die Materialmenge, die in die Form eingespritzt wird, um diese einschließlich des Zuführsystems zu füllen, wird als „Formschussgewicht“ oder „Produktschussgewicht“ bezeichnet. Das Schussgewicht setzt sich aus dem Gewicht von Angusskanal, Verteiler und Anschnitt zusammen. Die Strecke, die die Schnecke zurücklegt, um das Produkt einschließlich des Zuführsystems zu füllen, wird als Form-/Produktschussgröße bezeichnet.
Fazit
Beim Spritzgießen wird Rohkunststoff geschmolzen, in die Form eingespritzt, abgekühlt und ausgehärtet und anschließend das fertige Produkt ausgestoßen. Die Schussgröße ist entscheidend, da sie unvollständige Füllung und Gratbildung verhindert. Weitere Faktoren, wie beispielsweise das Zylindervolumen, beeinflussen den Spritzgießprozess.
