Heißkanalbalance und die Auswirkungen der Scherung

Seit Jahren ist das natürliche Gleichgewicht der Grundstein für eine erfolgreiche Heißkanalbalance. Das bedeutet, dass die Schmelze vom Verlassen der Maschinendüse bis zum Eintritt in jede Werkzeugkavität die gleiche Fließlänge und den gleichen Durchmesser der Schmelzekanäle erfährt. Dieser Ansatz hat sich in der Branche bewährt.

In den letzten Jahren wurde den Auswirkungen der Scherung auf den Schmelzfluss durch ein Kaltkanalsystem mehr Aufmerksamkeit geschenkt. Von besonderem Interesse ist, wie die durch Scherung erwärmte Schmelze durch die Kaltkanalgeometrie verteilt wird. Die Forschung hat auf diesem Gebiet zu einem besseren Verständnis der scherungsbedingten Abweichungen bei Kaltkanalsystemen und zur Einführung von Technologien geführt, die dabei helfen sollen, Probleme mit Formteilen zu lösen, über die sich Spritzgießer seit Jahren ärgern.

Das Thema hat auch zu einem größeren Bewusstsein in der Spritzgießbranche allgemein geführt. Während die meisten veröffentlichten Forschungsberichte auf Kaltkanalsystemen basieren, wurde das Prinzip des natürlichen Gleichgewichts bei Anwendungen mit Heißkanalystemen in Frage gestellt. 

Als Heißkanallieferant ist sich Mold-Masters seit langem des Phänomens der scherungsinduzierten Abweichungen bewusst, die innerhalb der Schmelzekanäle auftreten können, und der Auswirkung, die dies auf das Gleichgewichtsverhalten eines Werkzeugs haben kann.

Empfindliche Anwendungen

Eine gleichmäßige Balance ist immer wünschenswert. Wenn ein Werkzeug schlecht ausbalanciert ist, lässt es sich nur schwer anfahren und hat möglicherweise ein enges Prozessfenster. Die Balance, die zwischen den Kavitäten eines Mehrkavitätenwerkzeugs erreicht werden kann, wirkt sich auf die Konsistenz von Teil zu Teil aus. Abgesehen davon gibt es einige Anwendungen, die einen höheren Grad an Balance erfordern als andere. Dazu gehören Teile, die hohe Anforderungen an die Abmessungen stellen, oder Teile, die sich nur schwer auswerfen lassen, wenn sie überfüllt sind. Hier ist eine gleichmäßige Balancierung wesentlich, um sicherzustellen, dass alle Kavitäten gleichmäßig gefüllt sind. Es ist maßgebend, Anwendungen zu erkennen, bei denen die Balancierung kritisch ist.

Es ist jedoch wichtig zu verstehen, dass es einige grundlegende Unterschiede zwischen Heißkanal- und Kaltkanalsystemen gibt. Kaltkanalsysteme sind aufgrund ihrer Konstruktion anfälliger für die Auswirkungen von Scherkräften.

Die Geometrie des Kanals

Es ist eine bewährte Konstruktionspraxis, die Größe eines Kaltkanals zu minimieren. Folglich ist der Kaltkanal im Vergleich zum Heißkanal, der für eine ähnliche Anwendung eingesetzt werden kann, klein. Für eine vorgegebene Spritzgeschwindigkeit (Füllzeit) bedeutet dies, dass die Scherraten, die das Material im Kanalsystem erfährt, in einem Kaltkanalsystem höher sind. Wenn man weiter bedenkt, dass die Schergeschwindigkeit umgekehrt proportional zum Durchmesser hoch drei ist, ist es offensichtlich, dass die kleineren Kaltkanäle eine wesentlich größere Schergeschwindigkeit aufweisen und folglich alle scherungsbedingten Schwankungen akzentuieren.

Ein weiterer signifikanter Unterschied zwischen einem Heiß- und einem Kaltkanal besteht darin, dass sich bei einem Kaltkanal die effektive Größe des Kanals während des Einspritzens verringert. Die erste Schmelze, die in den kalten Angusskanal fließt, erstarrt, wodurch sich der Durchmesser des Angusskanals weiter verkleinert und die scherungsinduzierte Wirkung auf die Schmelze weiter zunimmt. Während des Einspritzens nimmt die effektive Größe des Angusskanals weiter ab, da der Angusskanal abkühlt. Dies steht im deutlichem Gegensatz zum Heißkanalsystem, bei dem die Kanalwand während des Spritzgießzyklus auf der erforderlichen Verarbeitungstemperatur gehalten wird.

Ebenenwechsel

Kaltkanäle sind in der Regel auf eine einzige Fläche eines Werkzeugs beschränkt. Das bedeutet, dass ein Kaltkanal typischerweise ein einstufiger Kanal ist. Wechsel in den Ebenen lassen sich leichter in ein Heißkanaldesign integrieren und können strategisch positioniert werden, um scherungsinduzierte Abweichungen gleichmäßig zu verteilen..

Scherempfindliche Materialien

Bestimmte Materialien zeigen eine dramatische Änderung der Viskosität als Reaktion auf Scherung und auf Temperaturänderungen. Solche Materialien sind anfälliger für scherungsinduzierte Schwankungen als andere Materialien. Um das optimale Heißkanalsystem auszulegen und scherungsbedingte Ungleichgewichte zu vermeiden, ist es wichtig, das Verhalten des Materials als Reaktion auf Scherung und Temperatur zu verstehen.

Zusammenfassung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Phänomen des scherungsinduzierten Ungleichgewichts in einem Heißkanalwerkzeug auftreten kann; es ist jedoch aufgrund der geringeren Scherung in Heißkanälen im Vergleich zu Kaltkanälen viel unwahrscheinlicher, dass es in signifikantem Umfang auftritt. Das Phänomen des scherungsinduzierten Ungleichgewichts ist hinlänglich bekannt, und seine Relevanz kann auf der Grundlage des zu formenden Materials und der kritischen Eigenschaften der jeweiligen Anwendung vorausgesehen werden. Die Heißkanalkonstruktion bietet viele Möglichkeiten, um Funktionen wie Ebenenwechsel, die eine gleichmäßige Verteilung des gescherten Materials erleichtern, einzuführen.

Mold-Masters investiert mit seinen globalen Ressourcen in die Bereitstellung der branchenbesten Werkzeugbalance. Dank der Mold-Masters-Technologie und jahrzehntelanger Erfahrung sind wir in der Lage, beste Ergebnisse zu liefern. Unsere Kunden vertrauen unserer bewährten Leistungsfähigkeit und unseren Lösungen für ihren Erfolg.

Mold-Masters-Heißkanalsysteme verfügen über die iFLOW-Verteilertechnologie, einen gelöteten 2-teiligen Verteiler, bei dem die Kanäle sorgfältig CNC-gefräst werden. Patentierte Schmelzeflussgeometrien, Fließwegoptionen und Kanalformen werden verwendet, um die bestmöglichen Ergebnisse zu erzielen. So verfügt iFLOW beispielsweise über abgerundete Kanäle, die scharfe Ecken und tote Winkel eliminieren und damit die Herausforderungen herkömmlicher Heißkanalverteilerkonstruktionen überwinden. So werden die Verarbeitungsergebnisse deutlich verbessert. 

In der Praxis lieferte ein Mold-Masters-Heißkanalsystem mit iFLOW bei kleinen (0,35 g), schwer zu formenden, hochtechnischen, medizinischen Bauteilen eine präzise Werkzeugbalance mit einer Gesamtabweichung von nur 1,7 %. Erfahren Sie mehr darüber, wie Mold-Masters Ihnen helfen kann, eine präzise Werkzeugbalance zu erreichen.