Constructie van spuitgietmatrijzen voor de verwerking van thermoplasten

Constructie van spuitgietmatrijzen voor de verwerking van

thermoplasten

Citation for published version (APA):

Verschuijten, J. A. M. (1993). Constructie van spuitgietmatrijzen voor de verwerking van thermoplasten. (TH Eindhoven. Afd. Werktuigbouwkunde, Vakgroep Produktietechnologie : WPB; Vol. WPA1491). Technische Universiteit Eindhoven.

Document status and date: Gepubliceerd: 01/01/1993

Document Version:

Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record

Please check the document version of this publication:

• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can be important differences between the submitted version and the official published version of record. People interested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit the DOI to the publisher's website.

• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.

• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and page numbers.

Link to publication

General rights

Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. • Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain

• You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.

If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, please follow below link for the End User Agreement:

www.tue.nl/taverne Take down policy

If you believe that this document breaches copyright please contact us at: openaccess@tue.nl

CONSTRUCTIE VAN SPUITGIETMATRIJZEN VOOR

DE VERWERltING VAN TKERMOPLASTEN literatuurstudie

Door: J.A.M. Verschuijten

W.P.A. -1491

Hoogleraar: Begeleider:

Prof. ir. J.M. van Bragt

ir. A.T.J.M. Smals Technische Universiteit Eindhoven Faculteit der Werktuigbouwkunde

Vakgroep Produktietechnologie en Automatise-ring

SAMENVATTING

spuitgieten is erg populair bij de verwerking van thermoplasten. De vormgeving van het produkt vindt plaats in de matrijs die op de spuitgietmachine wordt gemonteerd. Hierin wordt de gesmolten kunststof gespoten die vervolgens in de gekoelde holte stolt en de vorm van het produkt aanneemt.

De matrijs bestaat uit verschillende delen. Het matrijshuis is meestal opgebouwd uit standaard onderdelen die van een leverancier worden betrokken. Hierin zijn drie delen te onderscheiden:

- De aanspuiting - De holte(n)

- Het uitstotermechanisme

Verder is de koeling een belangrijk element bij spuitgietmatrij-zen.

De aanspuiting kan verdeeld worden in twee seorten: - Aanspuiting met normale kanalen

- Hot runner aanspuiting

Bij de eerste loopt de kunststof van de spuitgietmachine via onverwarmde kanalen naar de holte. Bij de hot runner aanspuiting zijn deze kanalen verwarmd. Dit kan op de volgende manieren:

- Uitwendige verwarming: Het materiaal stroomt door een ver-warmd blok.

- Inwendige verwarming: In het kanaal is een verwarmingselement geplaatst.

De holtevormende delen worden afhankelijk van de complexiteit vormgegeven met standaard verspaningsmachines, door zinkvonken of

door draadvonken. V~~r een goede slijtvastheid worden de delen

gehard. Om een goede oppervlaktekwaliteit te krijgen worden deze afgewerkt door te schuren of te polijsten. De afmeting van de holte is groter dan die van het uiteindelijke produkt omdat rekening gehouden meet worden met krimp.

Het uitstoten van het produkt kan geschieden met pennen, bussen lijsten of afstroopplaten. Deze worden via de uitstoterplaat door de uitstoter bedient.

De koeling dient zo snel en uniform mogelijk te geschieden. Dit is te bereiken door voldoende en goed geplaatste koelkanalen. Deze moeten zo dicht mogelijk bij de wand van de holte liggen als de sterkte en stijfheid van het matrijsmateriaal toelaten.

Bovenstaande aspecten keren telkens terug bij de constructie van spuitgietmatrijzen.

VOORWOORD

Dit rapport is het resultaat van een literatuuronderzoek en is een onderdeel van de onderzoeksopdracht, die door de studenten bij de vakgroep W.P.A. dient te worden uitgevoerd. In het algemeen is het gebruikelijk om de gegevens tijdens dit onderzoek uit tijdschrif-ten te halen. Hierin staat namelijk de meest recente informatie. Omdat de constructie van spuitgietmatrijzen een redelijk algemeen onderwerp is, en niet meer /I in de kinderschoenen II staat, is

hierover in tijdschriften nauwelijks informatie te vinden. Daarom heb ik bij dit literatuuronderzoek gebruik gemaakt van boeken die op dit gebied voorhanden zijn. Indien van belang zal naar betref-fende literatuur worden verwezen, waarin uitgebreidere informatie kan worden gevonden.

In dit rapport worden alleen de gebruikelijke constructies van spuitgietmatrijzen voor de verwerking van thermoplasten in de massaproduktie besproken. Het is zeker niet de bedoeling om volledig te zijn. Dit rapport is meer bedoeld als een soort kennismaking met spuitgietmatrij zen voor thermoplasten en de gangbare constructieve details die daarin worden toegepast. Tot slot wil ik de heer Smals bedanken voor de nuttige tips die hij tijdens het tot stand komen van dit rapport heeft gegeven.

INBOUDSOPGAVB

SAMENVATTING .... '" '" .. '" ... .. '" ... '" '" .. '" '" ... 2

VOORWOORD.. .. .. .. .. .. . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . . . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . .. .. .. .. .. .. .. .. .. . . . .. . '" '" 3

I INLEIDING . . . . • . . . . • • • . . . • . . . • . . . • • • • • • • • • • • • • . . 6 I I DE AANSPUITING", '" '" '" ... '" '" '" ... '" '" .. '" '" '" .. '" .. '" . '" '" '" '" '" '" '" '" '" .. '" '" . '" .. '" .... 8 2.1 Normale aanspui tkanalen . . . 11

2 • 2 Hot runners . . . 14 III DE HOLTE '" '" ... '" '" '" '" '" '" .... '" '" '" '" '" ... '" '" '" '" ... '" '" '" '" ... '" '" '" .. '" '" '" .... '" '" .15 IV HET UITSTOTERMECHANISME • . • . . . • . . . • . . . • . • . • . . . 18 V DE KOELING. '" '" .. '" ... '" '" .. '" .. '" .. '" '" '" .. '" '" .... '" '" '" '" '" '" ... '" '" .... '" '" .... '" ... '" '" .. 21 VI NABESPREKING . • • • • . . . • . . . • . . • . . . • . • • • • • . . . • • • • 24 LITERATlJURLIJST . . . • . . . • . • . . • . . . . • . . . • . . . • . . 27

FIGUREN

1 Spuitgietmatrij s . . . 7

2 Matrijzen met verschillende runnertypen . . . 9

3 Stangaanspuiting . . . 11 4 Runnervormen . . . 11 5 Aansnij dingen . . . 12 '1 ' " 6 F~ maanspu~t~ng . . . 12 7 Ringaanspuiting . . . 13 8 Tunnel- of duikbootaanspuiting . . . 13 9 Antilossende randen . . . 17 10 Uitstoters . . . 18 11 Uitstotermechanisme . . . 19 12 Verende pen . . . 20

13 Aanbevolen diameters en steek koelkanalen . . . 21

14 Koeling . . . 22

15 Kunststof snaarschij f . . . 24

INLEIDING

Spuitgieten is erg populair wanneer we praten over verwerking van thermoplastische kunststoffen. De kunststof wordt in een spuit-gietmachine gesmolten en door een schroefmechanisme naar de matrijs getransporteerd. Als de matrijs is gesloten wordt de kunststof ingespoten. Deze hardt vervolgens uit in de gekoelde matrijs en neemt de vorm van de holte aan. Vervolgens gaat de matrijs open en kan het produkt worden uitgeworpen.

De matrijs is dus een gereedschap random een of meerdere holten die het produkt vormen, en weI zodanig dat het gereedschap meerde-re malen kan worden gebruikt. In de matrijs zijn een of meerdemeerde-re delingen aangebracht am het te verwerken materiaal makkelijk in te voeren, de ingesloten lucht te laten ontwijken en het produkt te verwijderen. Een principetekening van een matrijs is afgebeeld in figuur 1.

Bij matrijzen kunnenwe verschillende delen onderscheiden. Aller-eerst het matrij shuis of de ombouw. Hierin zijn aIle overige onderdelen ondergebracht. Dit matrijshuis wordt in het algemeen voor een groat gedeelte opgebouwd uit standaardonderdelen zoals de voorplaat, de matrijsplaat, leipennen, en leibussen. Deze onderdelen kunnen door diverse leveranciers worden geleverd. In het matrijshuis zijn drie gedeelten te onderscheiden, te weten:

- de aanspuiting - de holte(n)

- het uitstotermechanisme

Deze onderdelen zullen in de volgende hoofdstukken worden bespro-ken. Verder zal in hoofdstuk V de koeling aan bod komen. In hoofdstuk VI voIgt een korte nabespreking.

6 4

I---~~~~

1 13 5

BEN A MIN G

1. Centreerrinq 11. Aanspui. tinq 2. Voorplaat 12. Centreerpen 3. Matrijsplaat 13. Centreerbus 4. wipen 14. Teruqdrukpen S. Matrijsplaat 15. Uitstoterpen 6. Leibus 16. Meeneemplaat 7. Steunplaat 17. Uitstoterplaat 8. Afstandsstuk 18. Stelbus 9. Achterplaat 19. Boutsteun 10. Ui ts toter

II DE AANSPUITING

De aanspuiting is het gedeelte dat zich in de matrijs tussen de

spuitgietmachine en de produktvormende holte bevindt. Deze dient dan ook om de kunststof naar de holte{n) te leiden. Daarbij is het

enerzijds om economische redenen van belang dat de aanspuiting zo snel mogelijk stolt. Anderzijds moet deze zo lang mogelijk open blijven om goed na te kunnen vullen.

In principe zijn er twee soorten aanspuitingen te onderscheiden: - Normale aanspuitingen. De aanspuitkanalen zijn in de

matrijs-platen verwerkt. Deze hebben dezelfde temperatuur als de matrijs.

- Hot runners. Dit zijn apart verwarmde aanspuitkanalen die dezelfde temperatuur hebben als de gietcilinder van de spuit-gietmachine. De kunststof wordt zo zonder warmteverlies naar de holte geleid. Van belang hierbij is een goede scheiding

tussen het warme en het koudere gedeelte van de matrijs. In figuur 2 zijn enkele gangbare matrijzen met verschillende runners afgebeeld.

Figuur 2a laat een standaard tweeplatenmatrijs zien met normale aanspuitkanalen. De kanalen liggen hier voor de helft in de boven-en voor de helft in de ondermatrijs. De aanspuiting moet hierbij later handmatig worden verwijderd.

Figuur 2b laat een drieplatenmatrijs zien. Bij het openen gaan eerst plaat 2 en 3 samen open ten opzichte van 1, waardoor de aanspuiting wordt verwijderd. Vervolgens gaan plaat 2 en 3 uit elkaar waarna het produkt wordt uitgestoten. De verwijdering van de aanspuiting geschiedt dus automatisch.

Figuur 2c toont een hot runner-aanspuiting. Er zijn enkele voorde-len aan dit systeem: Het is mogelijk om aan te spuiten zonder

bijprodukten (aanspuitkanalen) die moeten worden weggegooid. De

cyclustijd wordt aIleen bepaald door de koeltijd benodigd v~~r het

produkt zelf en de uitwerptijd. Er is minder kunststof nodig.

Figuur 2d toont een geisoleerde hot runner, wat een variant is van

2c. Hierbij gedraagt het buitenoppervlak van het materiaal in de runner zich als isolator voor het gesmolten materiaal dat er doorheen stroomt.

Figuur 2e toont een hot-manifold-matrijs, wat ook een variant is van de hot runner. Daarbij wordt de runner zelf en niet de plaat

waarin de runner zich bevindt elektrisch verwarmd.

Figuur 2f laat een gestapelde matrijs zien, wat hier eigenlijk een dubbele tweeplatenmatrijs is. Deze constructie is in principe ook mogelijk met de ander~ varianten.

2a)

2b)

2c)

-CAVITY ANI) MOLDED PAIIT

~"--.UL.LI SEPARATES RUNNER

PUNCH OR FORCE PLATE C!>

PUNCH OR FORCE

PUNCH OR FORCE PLATe: <3>

""!!!IIII!!ii~IiI!!-!i!l~rlJ!Z.:l= HOT RUNNER

~

2d) 2e) 2f) "-"-~-ELECTRIC KUTEA -INSULATED flUNMER

--!-

CAVI TV AND MOlDED ?AIT

IoIOlD SEPARATES

INSULATING SHELl.

... _

-1"---

. . ,.".""'.,...~1-.... UTIN6 UNIT

Figuur 2 (vervolg): Matrijzen met verschillende runnertypen [lit. 2, figuur 7-5 en 7-6]

In de volgende paragrafen zullen eerst de normale aanspuitkanalen worden behandeld. Vervolgens komen de hot runners aan bod.

2.1 Normale aanspuitkanalen

De meest eenvoudige aanspuiting is de stangaanspuiting welke is afgebeeld in figuur 3. De kunststof wordt daarbij rechtstreeks in de produktholte gespoten. De aanspuiting moet mechanisch worden verwijderd waarbij een vlek op het oppervlak achterblijft.

Figuur 3: Stangaanspuiting [lit. 1, figuur 7.12]

Vaak echter gaat de kunststof via kanalen (runners) naar een of meerdere holten. Deze runners kunnen verschillende vormen hebben zoals in onderstaande figuur is weergegeven.

fillsch rlch/Ig rlchllg

Figuur 4: Runnervormen [lit. 3, figuur 28 en 29, bIz. 35]

Hierbij genie ten ronde vormen de voorkeur. Als vuistregel v~~r de diameter wordt de grootste wanddikte van het produkt + 1,5 milli-meter aangehouden. Nadeel is echter dat beide delen van de matrijs moeten worden bewerkt wat een verhogende invloed op de matrijskos-ten heeft. Vaak is het daarom gewenst om een zijde te bewerken, waarbij een trapeziumvormige runner de voorkeur geniet. Voor de afmeting van de ingeschreven cirkel geldt daarbij weer hetzelfde als wat gezegd is bij ronde kanalen.

De overgang van runner naar produkt wordt aansnijding genoemd. De doorgang is daarbij klein ten opzichte van de wanddikte van het

produkt en kan ook weer verschillend van vorm zijn (zie figuur 5) . I

d

,mox.d-15mm

~

·/\0

~.

~ -?,.~

V~

7/

~

~X//I

' .

'"

~

\,. '-;

i'

~;

'

A

B

[

.0

Figuur 5: Aansnijdingen [lit. 11 figuur 7.8]

Bij variant A en B moet de aansnijding weer in beide delen van de matrijs worden gemaakt. Bij variant C en D niet.

Er zijn vele mogelijkheden om de kanalen te vormen en dekunststof via verschillende soorten aansnijdingen in de holte te laten stromen. Hier zullen enkele voorbeelden worden gegeven.

In figuur 6 is een filmaanspuiting getekend die toegepast wordt bij langeI dunne delen of wanneer geen vloeilijnen zichtbaar mogen zijn. De holte wordt gelijkmatig over de gehele breedte gevuld.

~

--

E·-/

"

Figuur 7 laat een ringaanspuiting zien bij een cilindrisch pro-dukt. Het materiaal stroomt gelijkmatig in de holte nadat eerst de ring is gevuld met kunststof. Op deze manier kunnen lange bussen worden gespoten.

6--Figuur 7: Ringaanspuiting [lit. 1, figuur 7.10]

In figuur 8 is tenslotte een tunnel- of duikbootaanspuiting te zien. Deze wordt vaak toegepast bij tweeplatenmatrij zen. De aanspuiting loopt via tunnel c naar de produktholte. Bij het openlopen van de matrij s wordt de aanspuiting door kraal b vastge-houden. Het produkt blij ft aan deze zelfde zijde achter. De runner a trekt zich vervolgens uit de tunnel c en wordt zo van het produkt gescheiden. Toepassing van dit principe heeft voordelen omdat de aanspuiting automatisch van het produkt wordt verwijderd. Dit hoeft daarom niet meer handmatig te gebeuren zodat kosten worden bespaard.

Figuur 8: Tunnel- of duikbootaanspuiting [lit. 3 I figuur 27 I

2.2 Hot runnners

Enkele voordelen van hot runners z~Jn zoals eerder genoemd minder grondstofverbruik en kortere cycli. Er zijn echter ook nadelen. De matrijs wordt duurder en er is meer kans op storingen.

Er zijn twee systemen gangbaar als hot runner:

Uitwendige verwarming: Het materiaal stroomt door een verwarmd blok dat gelijkmatig op temperatuur wordt gehouden. Van belang daarbij is een goede isolatie tussen het verwarmde blok en de koudere matrijs. Een nadeel van dit principe is de grote uitzet-ting van het blok ten opzichte van de matrij s . In de eerder afgebeelde figuur 2c is een voorbeeld hiervan te zien.

Inwendige verwarming: De grondstof stroomt over een verwarmings-element in een koud bloke De buitenste laag van de grondstof zorgt daarbij voor de isolatie. De uitzetting ten opzichte van de matrijs is hier minder maar de temperatuur is niet homogeen verdeeld. Een voorbeeld hiervan geeft de eerder afgebeelde figuur 2d.

De neus van de hot runner ter plaatse van de aansnijding is het meest kritische deel. Deze neus moet warm blijven zodat de grond-stof op temperatuur blijft. Buiten de neus moet het materiaal echter stollen. Om problemen te vermij den wordt de neus vaak voorzien van een afsluiter waardoor de temperatuurbeheersing eenvoudiger is.

III DE HOLTE

De holte wordt in de massaproduktie bijna altijd gevormd in staal. Om de slijtvastheid te verhogen wordt dit gehard. V~~r het vormen van de holte zijn verschillende bewerkingsmethoden beschikbaar.

V~~r vlakken die plat of cirkelvormig zijn kunnen conventionele

gereedschapsmachines worden gebruikt. V~~r gebogen vlakken kan

gebruik gemaakt worden van kopieerbanken. Daarbijwordt een model met een taster afgetast. Deze beweging wordt vervolgens overge-bracht naar een freesspil.

Een andere methode is zinkvonken. Hierbij wordt uitgegaan van een elektrode met een bepaalde uitwendige vorm. Deze vorm wordt door vonkoverslag overgebracht op het werkstuk.

Draadvonken is ook een mogelijkheid. Als elektrode wordt een draad gebruikt die tussen een boven- en ondergeleiding is gespannen. Hierbij slaan vonken over tussen de draad en het werkstuk waarbij materiaal van ongeveer de dikte van de draad wordt weggeerodeerd. Het werkstuk wordt via een bepaalde baan ten opzichte van de draad bewogen via een numerieke besturing. Deze methode kan aIleen gebruikt worden bij doorlopende gaten.

Het voordeel van vonkeroderen ten opzichte van bijvoorbeeld frezen is dat hiermee tevens geharde materialen kunnen worden bewerkt. Met draadvonken kunnen ook de ingewikkelder elektroden voor zinkvonken worden gemaakt.

Om de gewenste oppervlakte kwaliteit te behalen van het eindpro-dukt moet de holte verder worden afgewerkt. De meest gebruikte middelen daarbij zijn:

- Slijpstenen en slijpstiften met een korrelgrootte van 12 tot 220 (1,7 ~m tot SO ~m).

- Schuurpapier, schuurlinnen en wetstenen met een korrelgrootte van 200 tot 1200 (60 ~m tot 15 ~m).

- Polijstkorrels in olie of als pasta met een korrelgrootte van 90 ~m tot 0,1 ~m.

De afmeting van de matrijsholte wijkt af van de uiteindelijke afmeting van het produkt. Dit komt omdat bij kunststofverwerking rekening gehouden moet worden met krimp. Deze is afhankelijk van de gebruikte kunststof en gedefinieerd bij 23°C en 50% relatieve vochtigheid volgens:

Krimp= Lmatrijs-Lpf"0dukt *100%'

Lmatr1.]s

waarbij L een lengtemaat voorstelt.

De tolerantie op de lengtemaat die in de matrij s moet worden gelegd is weer afhankelijk van de grootte van de lengtemaat van het produkt en de bijbehorende tolerantie. Hiervoor zijn richtlij-nen te vinden in diverse normen. Als voorbeeld wordt hier genoemd D.I.N. 16749 [lit. 4]. De matrijstoleranties in deze norm zijn gebaseerd op de produkttoleranties uit D.r.N. 16901 [lit. 5) Voorbeeld: Een matri j sgebonden produktmaat bedraagt 50 rom, met als onderste grensmaat 49,9 en bovenste grensmaat 50,16 millimeter. Het produkt dient gemaakt te worden volgens nauwkeurigheidsklasse 2 uit D.I.N. 16901. De krimp bedraagt 5%'. De tolerantie op de

matrijsmaat dient volgens D.I.N. 16749 v~~r matrijsbinnenmaten

(=produktbuitenmaten) als positieve tolerantie te worden

opgege-ven. V~~r matrijsbuitenmaten (=produktbinnenmaten) dient deze als

negatieve tolerantie te worden opgegeven. Daarbij dient het midden van het tolerantiegebied in de matrijs overeen te komen met het midden van het tolerantiegebied van het produkt gecorrigeerd voor de krimp. Het midden van de produkttolerantie ligt hier op 50,03 millimeter. Gecorrigeerd voor de krimp geeft dit voor de matrijs-maat een waarde van 52,66 millimeter. Volgens D.I.N. 16749 hoort hierbij een tolerantiegebied van 0,08 millimeter v~~r de matrij s.

V~~r matrijsbinnenmaten wordt de nominale maat nu:

Hierop komt een positieve tolerantie van 0,08 millimeter. V~~r

matrijsbuitenmaten wordt de nominale maat: 52,66+0,5*0,08=52,70 millimeter

Hierop komt een negatieve tolerantie van 0,08 millimeter.

Indien het produkt antilossende randen heeft kunnen lij sten toegepast worden die geleid worden door schuingeplaatste pennen. Een voorbeeld geeft figuur 9.

De lijsten kunnen ook zodanig gemaakt worden dat deze bediend worden door een hydraulische of pneumatische cilinder.

IV BET UITSTOTERMECHANJ:SMB

Als de kunststof in de holte voldoende is gestold, kan het produkt worden uitgestoten. Ook hiervoor staan verschillende methoden ter beschikking, bijvoorbeeld: - Ronde pennen - Platte pennen - Bussen - Lijsten - Afstroopplaat

Figuur 10 laat enkele voorbeelden hiervan zien.

(J

. -

.

~

1 _ ..

.. --Ei

-I-~-

I

-:

In figuur 11 is een uitstotermechanisme afgebeeld. De uitstoters zijn allen verbonden via de meeneemplaat C aan de uitstoterplaat B. De uitstoterplaat wordt op zijn beurt bediend door de uitstoter A. Deze beweegt bij het openlopen van de matrijs naar voren. De beweging ontstaat door het bot sen van de uitstoter op een vast blok of door koppeling van de uitstoter aan een hydraulische zuiger. Hierdoor wordt de uitstoter op commando naar voren en naar achter bewogen.

BeG

Figuur 11: Uitstotermechanisme [lit. 1, figuur 6.14]

Het meest worden cilindrische pennen toegepast omdat deze uit voorraad leverbaar zijn. Deze worden verdeeld over het vlak van het uit te stoten produkt. Waar verwacht wordt dat het produkt vast zal zitten, worden deze wat korter bij elkaar gezet of past men dikkere pennen toe.

Bij ribben kan men een uitstoterpen naast de rib zetten (D) of platte pennen op de rib (E). Deze laatste hebben de voorkeur omdat deze het automatisch vallen van het produkt niet belemmeren. Bij het uitstoten met pennen op de randen van het produkt (F) blijven altijd afdrukken zichtbaar. Is dit niet geoorloofd, dan kan men beter lijsten toepassen.

Pen G is de terugdrukpen. Deze wordt toegepast als het uitstoten gebeurt met een aanslag in de spuitgietmachine. Bij het dichtlopen drukt de tegenzijde van de matrijs (niet getekend) via deze pen het uitstootmechanisme weer op zijn plaats. Hierdoor wordt voorko-men dat de pennen de holte beschadigen. Bij hydraulisch bediende uitstoters wordt dergelijke pen ook weI toegepast als beveiliging

tegen beschadiging van de holte bij het monteren van de matrijs. Om te zorgen dat het produkt aan de goede kant van de matrijs blijft zitten, worden wel verende pennen toegepast in het tegen-deel. Bij het openlopen drukken deze het produkt naar de goede kant (zie figuur 12) .

V DE KOELING

Spuitgietmatrijzen dienen te worden gekoeld om de warmte van de vloeibare kunststof af te voeren. Daardoor stolt deze en neemt de vorm van de holte aan. De koeltijd is bij kunststofverwerking erg lang ten opzichte van de injectietijd en de open- en dichtloop-tijd. De reden hiervan is dat de warmtegeleiding bij kunststoffen erg laag is. Op de berekening van de koeltijd zal hier niet nader worden ingegaan. Informatie hierover is te vinden in de literatuur [lit. 1,2]. WeI zullen enkele voorbeelden van koelkanalen in de matrijs worden besproken.

Snelle koeling is om economische redenen van belang. Daarnaast verbetert uniforme koeling de produktkwaliteit door het voorkomen van verschillen in krimp, inwendige spanningen en lossingsproble-men. Koeling die aan beide voorwaarden voldoet wordt bereikt door voldoende en goed geplaatste koelkanalen. Deze moeten zo dicht mogelijk bij de wand van de holte liggen als de sterkte en de stijfheid van het matrijsmateriaal het toelaten. Als koelmiddel wordt meestal water gebruikt. Als richtwaarden voor de afmetingen van de koelkanalen gelden de waarden als aangegeven in figuur 13.

d

=

=

=

d voor staal

l,Sd voor beryllium koper 2d v~~r aluminium

P

=

=

Figuur 13: Aanbevolen diameter en steek koelkanalen [lit. 2, figuur 7-20]

Recht geboorde kanalen genieten de voorkeur. Dit is echter niet altijd mogelijk. Enkele varianten zijn te zien in figuur 14. Met inzetstukken kan vaak een effectieve koeling wordengerealiseerd. Bij zondere aandacht daarbij verdient de afdichting tussen de verschillende delen.

Gepoogd moet worden de temperatuur in de matrijs zo homogeen mogelijk te laten zijn. Daarbij kan het noodzakelijk zijn om inzetstukken toe te passen die beter warmte geleiden dan het basismateriaal van de matrijs. Daarbij wordt een gedeelte van het oorspronkelijke materiaal vervangen door het beter geleidende materiaal waardoor plaatselijk de warmte beter wordt afgevoerd.

PlUG SAme e>t.UG

I

I

II

il ::

PLUG

I

_F:

~======::-:i~PL

I

OOWN-\

\

VI NABESPREKING

We hebben gezien dat spuitgietmatrijzen meestal worden opgebouwd in een universeel huis. Dit wordt bij een leverancier ingekocht. Hierin worden drie hoofddelen opgebouwd, te weten:

- De aanspuiting met de runners - De holte

- Het uitstotermechanisme

Deze indeling kunnen we bij elke spuitgietmatrijs onderscheiden. De koeling is een zeer wezenlijk onderdeel bij het spuitgieten. Daarbij moet gestreefd worden naar een zo homogeen mogelijke temperatuur van de matrij s. Dit geeft het beste resultaat voor het; eindprodukt. Krimp, inval en kromtrekken worden zo klein mogelijk gehouden.

Als illustratie wordt hier tot slot nog een voorbeeld gegeven hoe een spuitgietmatrijs eruit zou kunnen zien. De matrijs dient voor

het spuitgieten van een kunststof snaarschij f I afgebeeld in figuur

15. Deze bestaat uit twee identieke delen die aan elkaar zijn ge-klikt.

Figuur 15: Kunststof snaarschijf [lit. 6, figuur 1.8/22] De matrij s betreft een drieplatenmatrij s en is afgebeeld in figuur 16. Deze opent als eerste ter hoogte van I. Daarbij worden de platen 3 en 4 via pen 25 en de daaraan gekoppelde pal 24 meegeno-men totdat stang 23 de pal 24 via de instelschroef 27 loskoppelt. Verdere beweging van de platen 3 en 4 wordt verhinderd door de slagbegrenzingbouten 31, waardoor de matrijs ter hoogte van II openloopt. Het spuitgietprodukt kan nu met de uitstoterpennen 17 worden verwijderd. Na het verwijderenvan de aanspuiting kunnen beide delen van de snaarschijf aan elkaar worden geklikt.

8-3L---r---~

A

24

1.

30

Verklaring nummers: 1,2 vaststaande opspanplaten, 3 bovenste koelplaat, 4 bovenste matrijsplaat, 5 onderste matrijsplaat, 6 grondplaat, 7,8 uitstoterplaten, 9,10 bewegende opspanplaten, 11 afstandstuk, 12 onderste matrijsholte-inzetstuk, 13 bovenste matrijsholte-inzetstuk, 14 stift, 15 inzetstuk, 16 platte pen, 17 uitstootpen, 18 aanspuitbus, 19 centreerring, 20 o-ring, 21 aanspuiting-uitstoter, 22 leipen, 23 stang, 24 pal, 25 pen, 26 scharnierpen, 27 instelschroef, 28 veer, 29 bout, 30 koelwateraan-sluiting, 31 slagbegrenzingsschroef, 32 uitstoter, 33 veer, 34 stift.

Figuur 16 (vervolg): Matrijs snaarschijf (lit. 6, figuur 1.8/23 tot en met 1.8/26]

LITERATOURLIJST

[l] J.M. Helmons

Kunststoffen deel 2 Eindhoven, 1987

Dictaat 605, Hogeschool Eindhoven

[2] D.V. Rosato, D.V.Rosato

Injection Molding Handbook l5de druk

New York, 1986

Oitg. Van Nostrand Reinhold Company Inc. ISBN 0-442-278l5-2

[3] K.Stoeckhert

Formenbau fur die Kunststoff-Verarbeitung 2de druk

Miinchen, 1969

Oitg. Carl Hanser Verlag

[4] D.I.N. l6749 Presswerkzeuge und Spritzgiesswerkzeuge

Juli 1986

[5] D.I.N. l6901 Kunststoff-Formteile

November 1982 [6] H. Gastrow

Der Spritzgiesswerkzeugbau in lOO Beispielen

3de druk

Miinchen, 1982

Oitg. Carl Hanser Verlag ISBN 3-446-l3389-5