Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Polimertechnika Tanszék Polimerek Fröccsöntés
Fröccsöntés 2 tetszőlegesen bonyolult alakú, 3D-s, térben erősen tagolt, nagypontosságú, kis falvastagságú alkatrészeket és késztermékeket gyárthatunk egy lépésben zárt szerszámban történő formaadással, egy adott szerszám = egyféle termék a polimer ömledéket (η~ 100 Pas) nagy nyomással, nagy sebességgel, szűk beömlő nyíláson át fecskendezzük be a zárt szerszámba, ahol nagy nyomás alatt hűl ki és szilárdul meg szakaszos üzemmódban, (1 ciklus 1 termék) nagy sorozatban gyakorlatilag hulladékmentesen
Fröccsöntés - Extrúzió 3 Mindkét nagyvolumenű eljárásnak, a fröccsöntésnek és az extrúziónak is megvan az a nagy előnye, hogy gyakorlatilag hulladékmentes feldolgozást tesz lehetővé a hőre lágyuló polimerek plasztikus alakadása révén, a termék pedig újra feldolgozható marad (recycling). Mindkét eljárás rendkívül termelékeny és jól automatizálható, robotosítható. Bár a fröccsöntés tipikusan szakaszos üzemű szemben az extrúzió folytonos üzemmódjával, igen jó termelékenységű azáltal, hogy itt kis ciklusidővel és az extrúzióénál nagyobb nyírósebességgel dolgozzuk fel, alakítjuk át a polimer szerkezeti anyagokat.
Hőre lágyuló polimerek feldolgozási paraméterei 4 Anyag (elsősorban hőre lágyuló polimerek) Extrúzió 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 ABS 180-200 15-25 180-220 80-120 PA 250-300 15-25 260-320 70-100 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
Fröccsöntési ciklus 5 A szerszám zár, majd a fröccsegység is rázár Az előző ciklusban megömlesztett polimer ömledék befröccsöntése a szerszámba és utónyomás a csiga axiális előre mozgásával dugattyú szerű működés A csiga forgása által a következő ciklushoz szükséges anyag behúzása, megömlesztése, homogenizálása és a csigacsúcs elé szállítása plasztikálás -, miközben a csigacsúcs előtt gyűlő anyag nyomása a csigát axiálisan visszatolja hátsó helyzetbe A fröccsegység visszahúzódik A termék kellő lehűlése után következik a szerszám nyitása és a termék kidobása
Fröccsöntő gép fő részei 6 Szerszámzáró egység Anyag adagoló tölcsér Szerszámfelfogó lapok Vezérlés Plasztikáló és fröccsöntő egység
Fröccsöntő gép fő részei 7
Szerszámzáró egység 8 A szerszámzáró egység feladata az alakadó szerszám nyitása és zárása a fröccsöntési ciklusnak megfelelően. Az egység egy álló (a gép állványához rögzített) és egy ahhoz képest mozgó szerszámfelfogó lapot tartalmaz, ezekre szerelik fel a termék alakját megadó, cserélhető szerszám elemeit. A mozgó szerszámfelfogó lapot tipikusan 4 vaskos, vízszintes, vezető oszlop vezeti. A szerszámzáró egység mozgatását hidraulikus vagy mechanikus rendszer biztosítja.
Fröccsöntő gép fő részei 9
Plasztikáló és fröccsöntő egység 10 Feladatai: A polimer alapanyag megömlesztése Az ömledék szállítása, homogenizálása Az ömledék tárolása a csigacsúcs előtt Az ömledék befröccsöntése a szerszámba A szükséges utónyomás biztosítása A plasztikáló és fröccsöntő egység részei: A csigacsúcs a visszaáramlás-gátlóval: A visszaáramlás-gátló két helyzete:
Plasztikáló és fröccsöntő egység 11 A csigadugattyús fröccsöntő gép plasztikáló és fröccsöntő egysége a gép állványához rögzített, álló szerszámfélhez képest minden egyes ciklusban elmozdul: a szerszámzárás után rázár, azaz szorosan csatlakozik a szerszámra, majd a befröccsöntés befejezése után, alkalmas időpontban visszahúzódik, azaz eltávolodik a szerszámtól. A szoros csatlakozásra a megfelelő (> 1000 bar) ömledék-nyomás átadása érdekében van szükség. A befröccsöntés utáni eltávolodást technológiai okok indokolják: a fröccsegység csúcsa, a fúvóka fűtött, míg a szerszám hűtött. A fröccsöntőgépek csigájának tipikus átmérője 20-200 mm közötti, L/D értéke általában 20. A csiga szokásos fordulatszáma 100-250 ford/perc (nagyobb gépé lassabb).
Fröccsöntő gépek főbb műszaki jellemzői 12 Szerszámzáró erő tonnában Fröccsöntési kapacitás, azaz az egy ciklusban fröccsönthető maximális anyagmennyiség grammban Szerszám felfogó lapok mérete és a közöttük megnyitható legnagyobb távolság Fröccsteljesítmény kg/h-ban
Fröccsöntés szerszám 13 Vezetőcsapok Illesztő tárcsa Beömlő persely Álló szerszámfél felfogó lap Formalapok Tartólapok Hűtőcsövek Kidobólapok Távtartó oszlop Kidobócspok Mozgó szerszámfél felfogó lap
Kétfészkes fröccsöntő szerszám 14 Felfogó lapok: a) Álló szerszámfelfogó lap o) Mozgó szerszámfelfogó lap Beömlő rendszer: b) Beömlő persely d) Beömlő csatorna f) Elosztó csatorna Alakadó üreg: c) Álló formalap h) Mozgó formalap e) Alakadó üreg/fészek Kidobó rendszer: k) Kidobó csapok l) Kidobó csapok tartólapja m) Kidobó lap n) Kidobó rúd p) Ütköző Vezető rendszer: i) Vezető csapok j) Távtartó oszlop Hűtő/temperáló rendszer: g) Hűtő csövek
Fröccsöntés termék 15 A szerszám főbb részei a polimer ömledék útja szerint: beömlő csatorna elosztó csatornák (több fészkes szerszám esetén) gát alakadó üreg/fészek Elosztó Beömlő Termék (4 db) Gát
Szerszámtervezés főbb szempontjai 16 A szerszámtervezés főbb szempontjai: Szerszámból való kidobhatóság érdekében kúposság Lehetőleg egyenletes és minél kisebb falvastagság, esetleg + bordák Ne legyenek éles sarkok, élek, mert ezek feszültséggyűjtő helyek Nagyméretű sík felületek elkerülendők a vetemedés veszélye miatt Lehetőleg az alámetszések elkerülése Többfészkes szerszám esetében lehetőleg azonos folyási út minden fészekhez, minden fészek megfelelően ki tudjon töltődni anyaggal Beömlési (meglövési) hely: termikus centrum, ami rendszerint a termék legvastagabb helye A fröccsöntő szerszám fajtái az alakadó üreg szerint: Fészkek száma: egyfészkes - többfészkes Fészkek fajtája: azonos azonos fészeknagyság egy termék minden alkatrésze egy fürtön különböző fészeknagyság Elosztó csatornák kialakítása Meglövés helye és a meglövési helyek száma Cserélhető betétes szerszám
Terméktervezés 17 nehezebb darab nehezebb termék anyagköltség ciklusidő hűtés egyenletlen zsugor különböző falvastagság vetemedés beszívódás
Terméktervezés 18