202778. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés hőre lágyuló műanyagok kisnyomású fröccsöntésére, vagy intrudálására
HU 202778B A találmány tárgya eljárás hőre lágyuló műanyagok kisnyomású f röccsöntésére, vagy intrudálására, amelynek során a műanyagot a fröccsöntőgép ömlesztő hengerében hőhatással képlékeny állapotba hozzák, innen a készítendő munkadarab alakjának megfelelő, két szerszámfélből kialakított szerszámüregbe nyomják, ott lehűtik, illetve lehűlni hagyják, majd a szerszámfeleket szétnyitják, és a kész munkadarabot eltávolítják. Az egyre szélesebb körben használt műanyagtárgyak és alkatrészek egyik leggyakoribb előállítási módja a fröccsöntés. A jelenlegi műanyagfröccsöntési technológiákra jellemző, hogy a szerszámüregbe történő fröccsöntéskor a szerszámban kialakuló nyomás a szerszám különböző részein különböző nagyságú, éspedig oly módon, hogy a nyomás a beömlés helyétől távolodva csökken. Előfordulhat, hogy a beömléstől távoli helyeken a fröccsnyomásnak - azaz a szerszámüregbe belépő anyag nyomásának - csupán a fele, vagy még ennél is kisebb hányada alakul ki. Minél kisebb a beömlési keresztmetszet és minél nagyobb a beömlési úthossz, annál nehezebb tölthető ki a szerszámüreg. Mivel a hőre lágyuló, és bizonyos határok közt a hőre keménycdő műanyagok viszkozitása a hőmérséklet növekedésével csökken, ezért melegebb anyaggal könynyebb a szerszámüreg kitöltése, akár kisebb nyomáson is. Az anyag melegítésének természetesen határt szab az, hogy a műanyagok minősége hőterhelés hatására romlik, bizonyos hőmérsékleti érték felett pedig az anyag már elbomlik. Ugyanekkor a hidegebb, így viszkózusabb anyag fröccsöntéséhez nagyobb fröccsnyomás szükséges. A belső nyomást megszorozva a munkadarabnak a szerszám zárósíkjába eső vetületével, megkapjuk a két szerszámfelet szétfeszítő erőt. Természetszerűleg a záróerőnek ennél nagyobbnak kell lennie, különben a szerszám a befröccsöntéskor szétnyílna. A szükséges záróerő határozza meg a fröccsöntőgép méretét, valamint árát is és arányos a gép energiaigényével. A fröccsöntési művelet sikere és minősége szempontjából igen fontos kérdés a szerszámok megszerkesztése. Mivel a beömlő anyag a jelenlegi technológiával fröccsöntve a szerszám hideg falával találkozna lehűl, ezért viszkozitása megnő, majd az anyag megszilárdul. Előfordulhat, hogy a szerszámüreg alakja és mérete, -főlegvékonyfalú darabok esetén - olyan, hogy hiába növeljük a fröccsnyomást, az anyag megdermed, mielőtt teljesen kitöltené a szerszámüreget. Ez azt jelenti, hogy a jelenleg ismert és alkalmazott technológiával nem lehet tetszőleges alakú és falvastagságú munkadarabot fröccsönteni. Az is belátható, hogy a nagyobb fröccsnyomás nagyobb befröccsöntési sebességet eredményez. Túl nagy befröccsöntési sebességnél a viszkózus anyag felmelegszik és könnyen „beég”, túl kis fröccsöntésnél viszont az anyag már a szerszámüreg kitöltése közben megdermed, ami a munkadarabon felületi hibákhoz, hiányokhoz vezet. Ismert az úgynevezett folyásöntés, vagy telterjedtebb nevén intrudálás, amelynek hátrányai a fröccsöntéshez hasonlóak. Ezen eljárásnál a műanyagfröccsöntőgép csigadugattyújának forgása következtében előtolódó anyag kitölti a szer1 számüreget és csak ezt követően alkalmazzák a fröccsnyomást, amivel azután kialakítják a munkadarab végleges formáját. Ilyen módon a csigadugattyú lökettérfogatánál nagyobb térfogatú munkadarabok is készíthetők. Ez az eljárás nem annyira használatos, mivel itt nehezebben érhető el az egyenletes anyaghőmérséklet a szerszámüregben. A fentiekben ismertetett eljárások részletes leírását például az alábbi szakirodalomban találhatjuk:- W. Schaaf - A.Hahnemann: Műanyagok feldolgozása (Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1974; 134, 138,194,230. oldal). - D. Frenkler - H.Zawistowsky: Konstrukcja form wtryskowiych, (Warsawa, 1973.15-16. oldal). - Ambrus Gy. - Bardócz L. - Forster P. - Gáthy B-né: A maűyanyagfeldolgozás technológiája (Bu dapest, 1981; 139. oldal).- Bardócz László: Vékony műanyagbevonatok fröccsönthetőségi és szerszámozási problémáinak vizsgálata a Hagen-Poiseulle törvény általánosítása alapján (Műszaki doktori disszertáció, Budapest, 1980; 32. oldal). A jelenleg alkalmazott fröccsöntési és intrudálási technológiák hátrányait, illetve hátrányos velejáróit a következőkben összegezhetjük:- a szerszámüregben felépülő nyomás a szerszámüreg különböző helyein más és más;- a szerszámüregben levő anyag hőmérséklete a szerszámüreg különböző helyein más és más;- vékony falú darabok készítése nehéz, illetve lehetetlen;- a szerszámüregben az anyag hűlése miatt nagy nyomásra van szükség a tökéletes kitöltéshez;- a nagy fröccsnyomás miatt a szerszámnál zárónyomást kell alkalmazni;- intrudálásnál nem érhető el egyenletes hőmérséklet a szerszámüregben. A felsorolt problémák nagyrészt megszűnnek, ha megakadályozzuk az anyag lehűlését a szerszámüregben. Ha azonban a szerszámot felfűíenénk az ömlesztőhenger hőmérsékletére, akkor a szerszámot a fröccsöntés után újra le kell hűteni, hogy a műanyag megdermedhessen. A szerszám egymást követő fűtése-hűtése azonban rendkívül idő- és energiaigényes folyamat, így egy-egy munkadarab elkészítése hosszú időt - esetleg órákat - venne igénybe, ugyanakkor nagy energiavesztességgel járna és az anyag hőterjclését is növelné. Tekintetve, hogy az előállítási idő még nagyméretű munkadarabok esetén sem lehet néhány percnél több, ezért ez az út nem járható. Ismeretes a FR-PS 2 475 973 sz. leírásból olyan eljárás, amelynél dielektromos veszteségekkel való nagyfrekvenciás fűtést alkalmaznak nyomással kombináltan, alakos műanyagtárgyak formaszekrényben történő előállítására. Mint ez tudott, a nagyfrekvenciás fűtéskor a hő magában a hevítendő anyag belsejében keletkezik. Az említett szabadalom az ún. sajtolási technológiára épült, és fémbetétes alkatrészek előállítására vonatkozik. A szabadalom szerinti speciális formaszekrény a munkadarab fémbetétjeinek kihorgonyzásához megfelelő hornyokkal van ellátva. A formaszekrényben elhelyezett műanyagporból nagyfrekvenciás fűtéssel és 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
