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Praktikum Kunststofftechnik, Prof.Dr.-Ing. A. Horoschenkoff<br />
Praktikum Kunststofftechnik<br />
(Prof. Dr.-Ing. A. Horoschenkoff)<br />
1.1 Kolbenspritzgießmaschine<br />
Praktikumstermin 1: Kunststoff-Verarbeitung<br />
Das Kunststoffgranulat in einem Zylinder wird durch ein außen liegendes Heizelement plastifiziert<br />
und dann mittels eines von Hand betätigten Kolbens in den Formhohlraum eines Werkzeugs<br />
gepresst.<br />
Kunststoff: PS<br />
Versuchsparameter: Temperatur ca. 240 o C<br />
Einspritzdruck ca. 500 bis 1000 bar<br />
Bedienung der Kolbenspritzgießmaschine:<br />
• Kniehebel-Schließeinheit schließen<br />
• Mindestaufheizzeit abwarten (ca. 5 sec)<br />
• Einspritzdruck aufbringen<br />
• Nachdrücken<br />
• Spritzgussteil abkühlen lassen (ca. 5 sec)<br />
• Schließeinheit öffnen (Auswerfer werden automatisch betätigt)<br />
• Spritzgussteil mit Kupferstab aus der Form lösen<br />
Aufgabe: Es sind Teile mit folgenden Eigenschaften herzustellen:<br />
Erscheinungsbild des Teils<br />
Bedienungsfehler<br />
Fehlerfreies Teil....................................................Kein.......................................................<br />
Einfallstellen..........................................................................................................................<br />
Schw<strong>im</strong>mhaut/Gratbildung......................................................................................................<br />
Schallplatteneffekt.................................................................................................................<br />
Unvollständige Formfüllung....................................................................................................<br />
Verzug <strong>im</strong> Formteil..................................................................................................................<br />
Notizen:<br />
Welcher Anguß wird verwendet?<br />
Warum sind Fließlinien und u.U. Fließnähte erkennbar?<br />
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Praktikum Kunststofftechnik, Prof.Dr.-Ing. A. Horoschenkoff<br />
1.2 Schneckenspritzgießmaschine<br />
Aufbau der Maschine: Maschinenbett, Plastifiziereinheit, Schließeinheit<br />
Konstruktion und Funktion der Standardspritzgießschnecke<br />
Bauformen von Düsen: offene Düse, Verschlussdüsen<br />
Verfahrensablauf: Plastifizieren, Einspritzen, Nachdrücken, Abziehen, Auswerfen, Werkzeug<br />
schließen, S<strong>im</strong>ulation von Einspritzvorgängen (CADMOULD)<br />
Kunststoff:<br />
PS<br />
Aufgabe: Herstellung von Zugroben bzw. Schlagbiegeproben mit unterschiedlicher Lage des<br />
Anspritzpunktes<br />
Versuchsparameter:<br />
Max. Schließkraft der Maschine [kN]...........................................................................<br />
Zuhaltekraft [kN].........................................................................................................<br />
Massetemperatur (Temperatur der Düse) [°C]...........................................................<br />
Werkzeugtemperatur [°C]..........................................................................................<br />
Einspritzdruck [bar]....................................................................................................<br />
Einspritzvolumen [cm 3 ].................................................................................................<br />
Einspritzgeschwindigkeit [cm 3 /s].....................................................................................<br />
Einspritzzeit [s]..............................................................................................................<br />
Massepolster [%]...........................................................................................................<br />
Nachdruck [bar]..............................................................................................................<br />
Nachdruckzeit [s]...........................................................................................................<br />
Staudruck [bar].............................................................................................................<br />
Restkühlzeit (= Kühlzeit – Nachdruckzeit - Dosierzeit) [s].................................................<br />
Schließzeit [s]..................................................................................................................<br />
Gesamtzykluszeit [s]........................................................................................................<br />
Notizen:<br />
Wodurch ist die Standardspritzgießschnecke charakterisiert?<br />
Welche Düsen wurden gezeigt?<br />
Wieso erfolgt bei der offenen Düse eine Kompressionsentlastung?<br />
Welcher Anguß wird verwendet?<br />
Wozu dient der Auszieher?<br />
Wie kann sich die Lage des Anschnitts auf die Orientierung der Molekülketten auswirken?<br />
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Praktikum Kunststofftechnik, Prof.Dr.-Ing. A. Horoschenkoff<br />
1.3 Extrusion (Extrusion)<br />
Aufbau und Funktion der Extrusionsanlage: Extruder / Stegdornhalterwerkzeug Vakuumkalibierung<br />
mit Lochscheiben / Kühlwasserstrecke /<br />
Raupenabzug / fliegende Säge<br />
Temperaturführung:<br />
Fließen, gummielastischer Zustand, Glaszustand<br />
Kunststoff:<br />
Aufgabe:<br />
PE-LD<br />
Herstellen von Rohren und Ermittlung der Durchsatzmenge<br />
Versuchsdaten:<br />
Schneckendrehzahl [1/min]...........................................................................................................<br />
Abzugsgeschwindigkeit [m/min].........................................................................................................<br />
Massedrücke<br />
P 1 p 2 p 3 p 4<br />
bar bar bar bar<br />
Temperaturen:<br />
T 1 T 2 T 3 T 4 T 5<br />
°C °C °C °C °C<br />
Rohrlänge [mm] .........................................................................................................................<br />
Rohrgewicht [gr]............................................................................................................................<br />
Abzugszeit [s]..................................................................................................................................<br />
Durchsatzmenge [kg/h]........................................................................................................................<br />
Notizen:<br />
Baulänge einer Extruderschnecke?<br />
Wieso wird be<strong>im</strong> Extruder u.U. <strong>im</strong> Einzugsbereich gekühlt?<br />
Wie kann die Durchsatzmenge verändert werden?<br />
Wodurch wird die Durchsatzmenge begrenzt?<br />
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Praktikum Kunststofftechnik, Prof.Dr.-Ing. A. Horoschenkoff<br />
1.4 Schlauchfolienextrusion<br />
Aufbau der Anlage:<br />
Granulattrichter (Hals wassergekühlt) / Zylinder mit Beheizung und<br />
Schnecke/ Stegdornhalterwerkzeug / Kühlringspalt mit Luft / Leitring /<br />
Abquetschwalzen aus Hartgummi / Aufwickeleinrichtung.<br />
Temperaturführung: Fließen, gummielastischer Zustand, Glaszustand<br />
Kunststoff:<br />
Aufgabe:<br />
PE-LD<br />
Herstellen einer Schlauchfolie und Best<strong>im</strong>men des Aufblasverhältnisses<br />
Versuchsdaten:<br />
Massetemperatur [°C] ........................................................................................................<br />
Wandstärke des Schlauchs [mm] ......................................................................................<br />
Schlauchdurchmesser [mm] ................................................................................................<br />
Wandstärke der Schlauchfolie [mm].......................................................................................<br />
Durchmesser der Schlauchfolie [mm] ...................................................................................<br />
Aufblasverhältnis [-] ............................................................................................................<br />
Notizen:<br />
Wodurch ist die Produktionsgeschwindigkeit begrenzt?<br />
Wie ist ein Stegdornhalterwerkzeug aufgebaut?<br />
Warum tritt der Memoryeffekt auf?<br />
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Praktikum Kunststofftechnik, Prof.Dr.-Ing. A. Horoschenkoff<br />
1.5 Thermoformen (Tiefziehen)<br />
Aufbau der Anlage: Spannrahmen, Werkzeug, Keramikstrahler, Kühlgebläse, Vakuum- bzw.<br />
Druckanlage<br />
Kunststoff:<br />
Aufgabe:<br />
PS-Folie, 0,5 mm dick<br />
Herstellung von Bechern mit und ohne Vorstrecken und Vergleich der<br />
Verstreckungskurven<br />
Ablauf: - Einspannen der Folie<br />
- Erwärmen der Folie in den gummielastischen Zustand<br />
- alternativ: Vorstrecken der Folie mittels Überdruck<br />
- Formvorgang<br />
- Ansaugen der Folie an die Form mittels Vakuum<br />
- Abkühlung<br />
- Entformung<br />
Vergleich der Verformungen des aufgebrachten Rasters (Kantenlänge des Rasters der nicht<br />
verformten Folie 10 mm) an verschiedenen Stellen ohne und mit Vorstrecken:<br />
Kantenlänge (ohne Vorstrecken) [mm]<br />
Kantenlänge (mit Vorstrecken) [mm]<br />
Folienrand Seitenwand Boden<br />
Notizen:<br />
Wird ein Positiv- oder ein Negativwerkzeug verwendet?<br />
Wie wird die Wanddickenverteilung durch das Vorstrecken beeinflusst?<br />
Was passiert be<strong>im</strong> erneuten Erwärmen des tiefgezogenen Bechers?<br />
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Praktikum Kunststofftechnik, Prof.Dr.-Ing. A. Horoschenkoff<br />
1.6 Schweißen von Kunststoffen<br />
Notizen:<br />
Welche Kunststoffe können geschweißt werden?<br />
Welche Voraussetzungen müssen für das Schweißen gegeben sein?<br />
1. 6.1 Warmgasschweißen<br />
Aufgabe:<br />
Ablauf:<br />
Kunststoff:<br />
Herstellen und Beurteilen einer Schweißnaht<br />
Zwei Platten (Dicke 3mm) werden mit Warmluftstrom und Zusatzwerkstoff<br />
verschweißt.<br />
PE<br />
Versuchsparameter:<br />
Temperatur des Heißluftstroms [°C]...........................................ca. 400.........................................<br />
Verbesserungsvorschläge:<br />
Schweißnahtgestaltung........................................................................................................<br />
Abkühlung.............................................................................................................................<br />
Notizen:<br />
Wo wird dieses Verfahren eingesetzt?<br />
Wodurch wird die Festigkeit der Schweißnaht beeinflusst?<br />
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Praktikum Kunststofftechnik, Prof.Dr.-Ing. A. Horoschenkoff<br />
1.6.2 Heizelementschweißen oder Spiegelschweißen<br />
Aufbau:<br />
Ablauf:<br />
Kunststoff:<br />
Aufgabe:<br />
PTFE-beschichtetes plattenförmiges Heizelement<br />
- Erwärmen der Schweißflächen am Heizelement bis Schmelzebildung eintritt<br />
- Zusammenfügen der Werkstücke<br />
- Abkühlen<br />
PE<br />
Herstellen und Beurteilung einer Schweißnaht<br />
Temperatur des Heizelements [°C]..............................................................<br />
Druckkraft [MPa] .....................................................................................<br />
Notizen:<br />
Wo wird dieses Verfahren eingesetzt?<br />
Wird kann die Schmelzebildung erkannt werden?<br />
Wie beeinflusst der Wulst die Festigkeit der Schweißung?<br />
1.6.3 Reibschweißen<br />
Ablauf:<br />
Kunststoff:<br />
Aufgabe:<br />
Die Schmelzwärme wird durch Rotation der Werkstücke gegeneinander erzeugt.<br />
Die Wärmemenge ist abhängig vom Reibbeiwert des Kunststoffes, dem<br />
Anpressdruck und der Drehzahl.<br />
PE<br />
Herstellung und Beurteilung einer Schweißnaht<br />
Notizen:<br />
Warum treten Probleme be<strong>im</strong> Verschweißen von Vollstäben auf?<br />
Welche Abmessungen können die zu verschweißenden Teile haben?<br />
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Praktikum Kunststofftechnik, Prof.Dr.-Ing. A. Horoschenkoff<br />
1.6.4 Folienschweißen (Wärme<strong>im</strong>pulsschweißen)<br />
Ablauf:<br />
Kunststoff:<br />
Die zu verschweißenden Folien werden über zwei elektrisch betriebene Heizdrähte<br />
erwärmt, aufeinander gedrückt und abgekühlt.<br />
PVC und PE<br />
Aufgabe:<br />
Herstellen und Beurteilung einer Schweißnaht<br />
Versuchsparameter:<br />
Heizzeit [s]........................................................................................<br />
Kühlzeit [s].............................................................................................<br />
Notizen:<br />
Wo wird dieses Verfahren eingesetzt?<br />
1.6.5 Ultraschallschweißen<br />
Aufbau:<br />
Die Wechselspannungsschwingungen des elektrischen Netzes (50 Hz) werden durch ein<br />
Piezoelement in mechanische Schwingungen von 18 000 bis 20 000 Hz umgewandelt und durch<br />
eine Sonotrode in die Schweißebene geleitet. Durch einen Durchmessersprung in der Sonotrode<br />
wird die Schwingungsamplitude auf etwa 20 bis 25 µm vergrößert. Durch die Schwingungen wird<br />
in der Schweißebene Reibungswärme erzeugt, die den Kunststoff aufschmilzt. Für jede<br />
Schweißgeometrie wird einen eigene Sonotrode benötigt.<br />
Kunststoff:<br />
PVC<br />
Aufgabe:<br />
Herstellung und Beurteilung einer Schweißnaht<br />
Anpressdruck [bar]......................................................................................................<br />
Schweißzeit [s]...........................................................................................................<br />
Notizen:<br />
Wie unterstützt das Dämpfungsverhalten des Kunststoffes <strong>im</strong> Glasübergangsbereich das<br />
Ultraschallschweißen?<br />
Wo wird dieses Verfahren eingesetzt?<br />
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Praktikum Kunststofftechnik, Prof.Dr.-Ing. A. Horoschenkoff<br />
1.6.6 Hochfrequenzschweißen<br />
Ablauf:<br />
Das Hochfrequenzschweißen ist nur für polare thermoplastische Kunststoffe anwendbar. Die<br />
elektrischen Schwingungen zwischen den zwei Platten eines Kondensators in einem HF-<br />
Schwingkreis regen die Makromoleküle an und versetzen sie in Schwingungen. Die Moleküle<br />
reiben sich dadurch aneinander und erzeugen Reibungswärme, die zur Schmelzebildung führt.<br />
Kunststoff:<br />
PVC<br />
Frequenz des HF-Schwingkreises: 27,12 MHz<br />
Aufgabe:<br />
Herstellung und Beurteilung einer Schweißnaht<br />
Notizen:<br />
Was passiert, wenn man dielektrische Materialien mechanisch verformt?<br />
Welcher Kunststoff hat neben PVC sehr hohe dielektrische Eigenschaften?<br />
1.7 Wirbelsintern<br />
Aufbau und Funktion der Anlage:<br />
Behälter mit Ober- und Unterteil, Filter, Druckluftzufuhr<br />
Ablauf:<br />
Kunststoff:<br />
Aufgabe:<br />
- Sandstrahlen / Entfetten des zu beschichtenden Metallteils<br />
- Erhitzen des Teils auf eine Temperatur, die größer als die<br />
Schmelztemperatur des E/VA ist.<br />
- Erzeugen des E/VA Fluidbetts<br />
- Eintauchen des heißen Metallteils in das fluidisierte E/VA-Pulver<br />
- Abkühlen der Beschichtung<br />
E/VA<br />
Herstellung einer Beschichtung<br />
Versuchsdaten:<br />
Temperatur des Metallteils [°C].................................................................................................<br />
Eintauchzeit [s] .........................................................................................................................<br />
Dicke der Beschichtung [mm] ....................................................................................................<br />
Notizen:<br />
Welche weiteren Beschichtungsverfahren kennen Sie?<br />
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