Szálerősített anyagok fröccsöntése Dr. KOVÁCS József Gábor

HTML
DOWNLOAD

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Szálerősített anyagok fröccsöntése Dr. KOVÁCS József Gábor"

Marika Török
9 évvel ezelőtt
Látták:

1 Szálerősített anyagok fröccsöntése Dr. KOVÁCS József Gábor november 18.

2 Előadásvázlat 2 / 32 Fröccsöntés (szálas) Ciklus (kiemelve a száltöltés szerepét) Anyagok (mátrix, szál, adhézió) Rövidszálas kompozitok Orientáció Összecsapási hibahely Zsugorodás és deforfmáció Száltöredezés Hosszúszálas fröccsöntés Fröccs-kompaundálás Fröccsöntés prégeléssel Ömledékfelhordásos technológia (DMC)

3 Fröccsöntés 3 / 32 tetszőleges alakú 3D-s alkatrészeket és termékeket gyárthatunk (egy lépésben) zárt szerszámban történő formaadással nagy nyomású, kis viszkozitású polimerömledék gyors belövellésével szakaszos üzemmódban gyakorlatilag hulladékmentesen

4 Fröccsöntés ciklus 4 / 32 Kíméletes föccsöntés - ciklusidő

5 Anyagok 5 / 32 Hőre lágyuló polimerek Részben kristályos hőre lágyulók (PE, PP, PA, POM, PET,...) Amorf hőre lágyulók (PVC, PS, SAN, ABS, PMMA, PC,...) Hőre nem lágyuló (térhálós) polimerek Ritka térhálós (NR, PUR,...) Sűrű térhálós (PF, UP, EP,...)

6 Termoplasztikus műanyagok 6 / 32 Tulajdonságok Amorf Részben kristályos Mechanikai tulajdonságok Kúszási hajlam Vegyszerállóság Hajlítószilárdság Kritikus nyúlás [%] 0,4.. 0,8 0,5.. 8 Bemetszésre való érzékenység Használati hőmérséklet Olvadási tartomány [ C] Zsugorodás [%] 0,3.. 8,8 1,0.. 3 Felhasználás a kisebb vetemedési hajlamot használják ki (pl.: borítások, fedelek, tokok) olyan termékeknél, ahol nagyobb mechanikai feszültségek lépnek fel

7 Erősített anyagok 7 / 32 Mechanikai tulajdonság? (Mit is jelent ez?) Adalékanyag Max. menny., súly% Rug. mod. Nyúlás Ütésállóság Mérettartás Lángállóság üvegszál 60 ásványi anyagok 40 aramidszál 20 elasztomer 15 UV stabilizátor 1 nincs hatással nincs hatással szerves égésgátló 20 szervetlen égésgátló 40 antisztatikum 5 nincs hatással nincs hatással

8 Polimer kompozitok 8 / 32 A kompozit: többfázisú (alkatrészeiben fázishatárokkal elválasztott) összetett (több anyagból álló szerkezeti anyag) erősítőanyag: tipikusan szálerősítés, tipikus szálátmérő: 10 m befoglaló anyag: mátrix Jellemzői: nagy szilárdságú és általában nagy rugalmassági moduluszú erősítőanyag rendszerint kisebb szilárdrágú, de szívós (ütésálló) mátrix kitűnő kapcsolat (adhézió, tapadás) az erősítő anyag és a mátrix között tartósan fennmarad az adhézió

Erőegyensúly esetén a határfelületen (t) feszültséget okozó nyíróerőt kell a szál saját szakítási szilárdsága (s f ) által behatárolt erővel

9 Vágott, rövid szállal erősített polimer kompozitok 9 / 32 Érvényesek a kompozitok definíciójából következő alapelvek. Minimális szálhossz meghatározható a megfelelő beágyazottsághoz. Erőegyensúly esetén a határfelületen (t) feszültséget okozó nyíróerőt kell a szál saját szakítási szilárdsága (s f ) által behatárolt erővel szembeállítani: f R Minimális szálhossz meghatározása az erőegyensúly alapján d f 2R dz f z R dz a feszültség a szálban z irányban lineárisan nő egy kritikus Lc határ-hosszúságig 2 2 Kelly-Tyson összefüggés: Lc D f 2 fm 0 Lc / 2 L- Lc / 2 L z

10 Adhézió 10 / 32

11 Vágott, rövid szállal erősített polimer kompozitok 11 / 32 Az erősítés hatásfoka több tényező miatt korlátozott: a technikailag elérhető száltartalom (V f ) korlátozott (kisebb, mint a nagyszilárdságú kompozitokban) a hatékonyságot az Lc korlátozza (száltöredezés) a szálorientáció hatás (a statisztikus eloszlásban orientált szálak közül csak a terheléssel közel párhuzamos szálak erősítenek) a szálak orientációját az ömledékáramlás erőteljesen befolyásolja (szerszámkialakítás) PA6 GF60

12 Szálhossz alapanyag 12 / 32 szálhossz > 1mm szálhossz < 1mm Definíció: Ha a visszamaradó szálhossz nagyobb, mint 1 mm, akkor beszélünk hosszú-szálas fröccsöntésről.

13 Szálak hatása mechanikai tulajdonságok 13 / 32

14 százalék [%] Szálak hatása mechanikai tulajdonságok 14 / Rugalmassági modulusz Szilárdság Ütésállóság Szálhossz [mm]

15 Hosszú-szálas alkalmazások 15 / 32

16 Anyag útja száltöredezés 16 / 32 Alapanyag polimer és szálak / töltőanyagok Granulálás granulátum előállítása Termék szálerősített és/vagy töltött rendszer Fröccsöntés termék előállítása Extrudálás szálak bekeverése

17 Anyag útja száltöredezés 17 / 32 kopásálló csiga kompresszióviszony visszaáramlásgátló L/D Homogenizáló Kompressziós Behúzó Erős száltöredezés a nagy nyírás következtében. (L=0,01 mm) Szilárd ágyból kilógó szálak letöredeznek (L<1 mm) Minimális száltöredezés

18 Száltöredezés 18 / 32

19 Szálak hatása mechanikai tulajdonságok 19 / 32 +

20 Orientáció a fröccsöntött termékben 20 / 32 folyási irány a rétegvastagságok változhatnak húzásra merev húzásra lágy hajlításra lágy hajlításra merev

21 Fröccsöntési hibák típusai A darab hiányos Behúzódási helyek Lunkerek Sorjaképződés Nehézkes eltávolítás a szerszámból, sérülések Hajszálrepedések Vetemedés Repedésképződés a beömlőcsonknál Hólyagképződés Folyási nyomvonalak és összecsapási nyomok Durva vagy matt felület Fekete csíkok a beömlőcsonknál Hanglemezeffektus, narancshéjeffektus Szabadsugár képződés Delamináció 21 / 32

22 Vágott, rövid szállal erősített polimer kompozitok 22 / 32 PP-GF40

23 Orientáció, összecsapás / 32

24 összecsapás 24 / 32

25 Szálak hatása - zsugorodás és vetemedés 25 / 32

26 Szálak hatása - zsugorodás és vetemedés 26 / 32

27 Szálak hatása - orientáció és zsugorodás 27 / 32 ASTM D955

28 Száltöredezés szerszám 28 / 32 Főbb részei a szerszámnak ( a polimer útja szerint ): beömlő csatorna elosztó csatornák (több fészkes szerszám esetén) gát termék Beömlő Elosztó Termék (4 db) Gát

29 Hosszú szálakkal erősített fröccsöntés 29 / 32 Fröccskompaundálás Fröccsöntés prégeléssel Ömledékfelhordásos technológia (DMC)

30 Fröccs-kompaunder Ömledék tároló, adagoló Szálbevezetés adagoló 30 / 32 Fröccsdugattyú Kétcsigás extruder

31 Fröccsöntés prégeléssel 31 / 32 ICM (Injection Compression Molding) Nyitott szerszámba fröccsöntünk ( résnyire nyitva marad a szerszám) Perem van kialakítva a szerszámban, hogy az ömledék a szerszámtérben maradjon Befröccsöntés lassú NINCS utónyomás, azt a feladatot a szerszám zárása veszi át

32 Ömledékfelhordásos technológia 32 / 32 DCM (Deposite Compression Molding) Függőleges zárómechaniznus Mozgó fröccsegység (x, y, z pozícionálás) szélesrésű szerszámmal Nyitott szerszámba az önledék szétterítése, majd a szerszám bezárása és préselés Száltöredezés minimális

Hasonló dokumentumok

Polimer kompozitok alapanyagai, tulajdonságai, kompozitmechanikai alapok

SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM ANYAGISMERETI ÉS JÁRMŰGYÁRTÁSI TANSZÉK POLIMERTECHNIKA NGB_AJ050_1 Polimer kompozitok alapanyagai, tulajdonságai, kompozitmechanikai alapok DR Hargitai Hajnalka 2011.10.19. Polimerek