Plastifizierung von Kunststoffen mit Ultraschall beim Mikrospritzgießen: = Ultrasonic plastification of polymers in the micro injection moulding
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Format: | Abschlussarbeit Buch |
Sprache: | German |
Veröffentlicht: |
Aachen
Mainz
2011
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Schriftenreihe: | IKV-Berichte aus der Kunststoffverarbeitung
224 |
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INHALT I
1 EINLEITUNG 1
2 ZIELSETZUNG UND AUFBAU DER ARBEIT 3
3 AUSGANGSSITUATION 7
3.1 DIE ZUBEREITUNG KLEINER SCHMELZEMENGEN FUER DAS MIKROSPRITZGIESSEN 7
3.2 EINFUEHRUNG IN DIE ULTRASCHALLSCHWEISSTECHNIK 9
3.3 AUSGANGSSITUATION BEI DER PLASTIFIZIERUNG MITTELS ULTRASCHALL 12
3.4 VERFAHRENSTECHNISCHE ABGRENZUNG DER ULTRASCHALLPLASTIFIZIERUNG
GEGENUEBER
DEM ULTRASCHALLSCHWEISSEN 14
4 PHYSIKALISCHE UND WERKSTOFFKUNDLICHE GRUNDLAGEN 1 9
4.1 GRUNDLAGEN ZUR SCHWINGENDEN BEANSPRUCHUNG VON KUNSTSTOFFEN 19
4.2 ERWAERMUNG VON KUNSTSTOFFEN UNTER SCHWINGENDER BEANSPRUCHUNG 21
4.3 BETRACHTUNG DES WERKSTOFFVERHALTENS VON THERMOPLASTEN 25
4.3.1 KENNWERTE ZUR CHARAKTERISIERUNG DES WERKSTOFFVERHALTENS UNTER
ZYKLISCH-DYNAMISCHER BELASTUNG 25
4.3.2 ZEIT- UND TEMPERATURABHAENGIGES WERKSTOFFVERHALTEN 25
4.3.3 ANWENDUNG DES PRINZIPS DER ZEIT-TEMPERATUR-VERSCHIEBUNG 3 0
4.3.4 ANSAETZE ZUR ERMITTLUNG VON MATERIALKENNWERTEN FUER DIE
PLASTIFIZIERUNG MITTELS ULTRASCHALL 33
4.4 DARSTELLUNG DER PHYSIKALISCHEN GRUNDLAGEN ZUR BESCHREIBUNG DER
KONTAKTFLAECHENREIBUNG 35
5 PLASTIFIZIERUNG MITTELS ULTRASCHALL: BESCHREIBUNG DER
VERFAHRENSTECHNIK 3 7
5.1 VERFAHRENSTECHNISCHE MERKMALE 37
5.2 ANLAGENTECHNIK FUER DIE PLASTIFIZIERUNG MITTELS ULTRASCHALL 39
5.3 VERFAHRENSVARIANTEN 39
5.3.1 PLASTIFIZIERUNG MIT ULTRASCHALL UND DIREKTINJEKTION 4 0
5.3.2 PLASTIFIZIERUNG MIT ULTRASCHALL UND KOLBENEINSPRITZUNG 4 2
5.3.3 ULTRASCHALLFORMEN 4 2
5.4 BESONDERHEITEN DES MATERIALVERHALTENS 42
6 VERSUCHSAUFBAU, ANALYSEMETHODEN UND EIGENSCHAFTEN
DER VERSUCHSMATERIALIEN 4 5
6.1 VERWENDETE ANLAGENTECHNIK 45
6.2 VERSUCHSMATERIALIEN 46
6.3 EIGENSCHAFTEN DER VERWENDETEN MATERIALIEN 47
6.3.1 ERGEBNISSE DER MATERIALCHARAKTERISIERUNG 4 8
6.3.2 DARSTELLUNG EXTRAPOLIERTER WERKSTOFFKENNWERTE 5 0
6.4 EINGESETZTE MESSTECHNIK FUER DIE PROZESSUNTERSUCHUNGEN 52
6.4.1 ERFASSUNG VON PROZESSGROESSEN 5 2
6.4.2 TEMPERATURMESSUNGEN MITTELS INFRAROT-THERMOGRAFIEKAMERA 5 2
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IMAGE 2
II I N H A L T
6.4.3 TEMPERATURMESSUNGEN MITTELS INFRAROT-SCHMELZETHERMOMETER 5 3
6.4.4 BILDERFASSUNG MITTELS HOCHGESCHWINDIGKEITSKAMERA 53
7 PROZESSANALYSE UND DARSTELLUNG DER E I N F L U S S G R OE SS E N 5 4
7.1 VORUEBERLEGUNG ZUM VERHALTEN DER ANLAGENTECHNIK 55
7.2 ANALYSE DER WEGVERLAEUFE 57
7.3 EINFLUSS DER GEOMETRISCHEN FORM DES VERWENDETEN MATERIALS 58
7.4 ANALYSE DER FREQUENZ- UND LEISTUNGSVERLAEUFE 61
7.5 CHARAKTERISIERUNG DER PROZESSPHASEN BEIM PLASTIFIZIEREN MIT
ULTRASCHALL 63
7.6 STATISTISCHE AUSWERTUNG DER EINFLUSSGROESSEN AMPLITUDE UND
PLASTIFLZIERKRAFT 65
7.6.1 AUSWIRKUNGEN DER EINFLUSSGROESSEN AUF DEN GESAMTPROZESS 6 6
7.6.1.1 EINFLUESSE AUF DEN GESAMTWEG DER SONOTRODE WAEHREND DER
PLASTIFIZIERUNG 6 6
7.6.1.2 EINFLUESSE AUF DIE ABGEGEBENE GENERATORENERGIE 6 8
7.6.2 AUSWIRKUNGEN DER EINFLUSSGROESSEN AUF DIE ERSTE PROZESSPHASE 69
7.6.2.1 EINFLUESSE AUF DEN SONOTRODENWEG 6 9
7.6.2.2 EINFLUESSE AUF DIE DAUER DER ERSTEN PROZESSPHASE 7 0
7.6.2.3 EINFLUESSE AUF DIE MAXIMALE LEISTUNG IN DER ERSTEN PROZESSPHASE 7
2
7.7 ZUSAMMENFASSUNG DER PROZESSANALYSE 73
8 UNTERSUCHUNG DES ERWAERMUNGS- UND AUFSCHMELZVORGANGS BEI DER
PLASTIFIZIERUNG MITTELS ULTRASCHALL 7 5
8.1 VOLUMETRISCHE ERWAERMUNG DES KUNSTSTOFFS DURCH SCHWINGUNGSDAEMPFUNG 75
8.1.1 THEORETISCHE BETRACHTUNGEN 7 5
8.1.2 BERECHNUNG VON AUFHEIZKURVEN 84
8.1.3 VERSUCHE ZUR VOLUMETRISCHEN ERWAERMUNG 87
8.1.3.1 VERSUCHSAUFBAU UND VERSUCHSDURCHFUEHRUNG 87
8.1.3.2 EINFLUSS DER ANREGUNGSAMPLITUDE AUF DIE HEIZRATE BEI DER
PLASTIFIZIERUNG 91
8.1.3.3 MESSUNG VON AUFHEIZKURVEN FUER VERSCHIEDENE WERKSTOFFE 9 3
8.1.4 ZWISCHENFAZIT ZUR VOLUMETRISCHEN ERWAERMUNG 95
8.2 ERWAERMUNG DURCH KONTAKTFLAECHENREIBUNG 97
8.2.1 VORUEBERLEGUNGEN 97
8.2.2 VORUNTERSUCHUNGEN ZU DEN REIBVERHAELTNISSEN 100
8.2.3 DARSTELLUNG DES ANSATZES ZUR ANALYSE DER KONTAKTFLAECHENREIBUNG 102
8.2.4 VERSUCHE ZUR KONTAKTFLAECHENREIBUNG 104
8.2.4.1 VERSUCHSAUFBAU UND VERSUCHSDURCHFUEHRUNG 104
8.2.4.2 VERLAUF DER PROZESSGROESSEN IN ABHAENGIGKEIT DER
PLASTIFIZIEREINSTELLUNGEN 106
8.2.4.3 DISKUSSION DER ERGEBNISSE ZUR KONTAKTFLAECHENREIBUNG AUF BASIS
EINER
STATISTISCHEN AUSWEITUNG DER ERGEBNISSE 108
8.2.5 ERGAENZENDE UEBERLEGUNGEN ZUR KONTAKTFLAECHENREIBUNG 112
IMAGE 3
INHALT
9 EIGENSCHAFTEN DER SCHMELZE UND DER AUS IHR HERGESTELLTEN
MIKROBAUTEILE 1 1 4
9.1 VERSUCHSAUFBAU UND VERSUCHSDURCHFUEHRUNG 114
9.1.1 BAUTEILGEOMETRIE 115
9.1.2 VERWENDETE MATERIALIEN UND VERSUCHSEINSTELLUNGEN 116
9.2 UNTERSUCHUNG DER BEREITETEN SCHMELZE 116
9.3 EIGENSCHAFTEN HERGESTELLTER MIKROBAUTEILE 118
9.3.1 EINFLUSS DER PROZESSEINSTELLUNGEN AUF DAS BAUTEILGEWICHT 119
9.3.2 MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN 120
9.3.3 MORPHOLOGIE 121
9.4 WEITERE TESTGEOMETRIEN 125
1 0 FAZIT UND AUSBLICK 1 2 7
1 1 ZUSAMMENFASSUNG & SUMMARY 1 2 9
11.1 ZUSAMMENFASSUNG 129
11.2 SUMMARY 130
1 2 ABKUERZUNGEN, FORMELZEICHEN, INDIZES 1 3 1
12.1 ABKUERZUNGEN 131
12.2 FORMELZEICHEN 132
12.3 INDIZES 134
1 3 LITERATUR 1 3 6
1 4 ANHANG 1 4 2
14.1 GRUNDLAGEN DER AKUSTIK 142
14.2 ANALYSEMETHODEN ZUR MATERIALCHARAKTERISIERUNG 145
14.2.1 ANALYSE DER MATERIALEIGENSCHAFTEN DURCH DMA-MESSUNGEN 145
14.2.2 DSC-MESSUNGEN 149
14.3 MATERIALKENNWERTE AUS DEN DSC-MESSUNGEN 151
14.4 ERWEITERTE MESSTECHNIK 153
14.4.1 MESSUNGEN MIT DEM SCHWINGUNGSVERSCHLEISSTRIBOMETER 153
14.4.2 ZUR FUNKTIONSWEISE DES IN-PLANE-LASERVIBROMETERS 154
14.5 HERLEITUNG DES MASSES FUER DEN KONTAKTFLAECHENREIBUNGSANTEIL 156
14.6 INFORMATIONEN ZUR STATISTISCHEN VERSUCHSPLANUNG 157
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