Phänomenorientierte Prozeß- und Formteiloptimierung von thermoplastischen Gasinjektions-(GIT)-Spritzgießartikeln:
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Aachen
Shaker
1997
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Autor: Moritzer, Elmar
Jahr: 1997
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis I
Symbolverzeichnis IV
Einleitung 1
1. Problemstellung 2
1.1 Stand der Entwicklung bei der Gasinjektionstechnik 2
1.2 Phänomenologische Probleme bei der Formteilherstellung 3
1.3 Zielsetzung und Vorgehensweise 3
2. Grundlagen zur Gasinjektionstechnik 5
2.1 Prozeßablauf. 5
2.1.1 Prozeßrelevante Verfahrensparameter 6
2.1.2 Werkstoffe für das GIT-Verfahren 9
2.2 Anwendungsgebiete 10
2.2.1 Flächige Formteile mit Gaskanalführungsrippen 10
2.2.2 Dickwandig, stabförmige Bauteile 10
2.2.3 Formteile mit partiellen Verdickungen 11
2.2.4 Der Forminnendruckverlauf. 11
2.3 Sondervarianten der GIT 12
2.3.1 Masserückdrückverfahren 12
2.3.2 Nebenkavitätenverfahren 13
2.3.3 Kernzugverfahren 13
3. Geometriespezifische Hohlraumausbildung 14
3.1 Qualitative Analyse der geometriespezifischen Gasblasenkontur 14
3.2 Analyse der Gasblasenausbildung anhand experimenteller Befunde 18
3.2.1 Konstante Gasblasenquerschnitte im vorgefüllten Bauteilbereich 19
3.2.2 Materialspezifische Gasblasenentwicklung im Vorfüllbereich 20
3.3 Qualitative Analyse der Strömungsvorgänge im GIT-Werkzeug 23
3.3.1 Gasblasenausbildung im vorgefüllten Bereich der Werkzeugkavität 23
3.3.2 Gasblasenausbildung im restgefüllten Bereich der Werkzeugkavität 24
3.4 Beeinflussende Prozeßgrößen bei der Hohlraumentwicklung 25
3.4.1 Einfluß von Gasdruck und Vorfüllgrad auf die Hohlraumausbildung 25
3.4.2 Einfluß der Kavitätslänge auf die Hohlraumausbildung 26
3.4.3 Die geometriecharakterisierende Querschnittsfläche Ac 27
3.4.4 Einfluß von Viskosität und Dichte auf die Hohlraumausbildung 27
3.5 Analytische Beschreibung der geometriespezifischen Hohlraumbildung 29
I
Inhaltsverzeichnis
3.5.1 Bestimmung des Grenzvorfüllgrads mit Kenntnis von (AGJ Ac)craa 29
3.5.2 Allgemeine Beziehung für den Vorfüllgrad mit Kenntnis von lvGrenz.... -—31
3.5.3 Approximation der experimentellen Vorfüllgradverläufe 32
3.5.4 Approximation der experimentell ermittelten Gaskanalquerschnitte 37
3.5.5 Optimierungsvorschrift 39
3.5.6 Auslegungsstrategie für dünnwandige berippte GIT-Bauteile 40
4. Aufschäumphänomen in GIT-Formteilen 43
4.1 Einfluß des Schaumes auf die Formteilqualität 43
4.2 Theorie der Blasenbildung in Kunststoffen 44
4.2.1 Entstehungsmechanismen von Blasen in Kunstststoffen 45
4.2.2 Homogene Keimbildung 46
4.2.3 Heterogene Keimbildung 47
4.2.4 Einfluß der Druckabfallgeschwindigkeit 48
4.2.5 Erste Schlußfolgerungen zur Keimbildung in GIT-Formteilen 49
4.2.6 Löslichkeits- und Diffusionsvorgänge von N2 in der GiT-Polymerwand.50
4.2.7 Temperaturentwicklung in der Restwanddicke des Formteils 52
4.2.8 Beschreibung der benötigten Materialdaten 54
4.3 Gezielte Untersuchungen zur Blasen- und Schaumbildung 57
4.3.1 Experimentelle Untersuchungen an Modellmaterialien 57
4.3.2 Auswertung und Diskussion der Aufschäumversuche 59
4.3.3 Quantitative Analyse der Aufschäumversuche 61
4.3.4 Formteilschwächung infolge der Schaumbildung 64
4.4 Berechnungsmodell für die Gasinjektionstechnik 67
4.4.1 Erste Abschätzung 67
4.4.2 Umfassende Analyse 69
4.4.3 Änderung im Lösungsverhalten 74
5. Gravitationseinfluß bei der Gasinjektionstechnik 78
5.1 Sensibilität des Verfahrens auf den Schwerkrafteinfluß 78
5.2 Konkreter Anwendungsfall 78
5.3 Gezielte Vermeidung gravitativer Einflüsse 81
6. Ausblick 82
II
Inhaltsverzeichnis
7. Zusammenfassung / Summary 83
8. Literaturverzeichnis 88
Anhang 1: Materialdaten zu der Hohlraumausbildungsanalyse
Anhang 2: Materialdaten und Ergebnisse zur Schaumanalyse
Anhang 3: Berechnungsprogramm zur Ermittlung schaumfähiger Stickstoffbeladungen
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