Was ist die Scherrate beim Spritzgießen?

Die Scherrate ist eines der wichtigsten Konzepte, die man beim Spritzgießen verstehen muss. Als ein Hersteller von Kunststoff-SpritzgussteilenHeute werden wir uns damit befassen, dass die Optimierung der Schergeschwindigkeit entscheidend für die Herstellung hochwertiger Teile ist und gleichzeitig Ihre Formen schützt.

Was genau ist die Scherrate beim Spritzgießen?

In einfachen Worten, Die Scherrate misst die Geschwindigkeitsänderung zwischen den Schichten des geschmolzenen Kunststoffs, der durch Ihre Form fließt.. Sie zeigt an, wie schnell das Material beim Fließen "geschert" wird.

Die Scherrate ist in der Nähe der Wände des Formhohlraums am höchsten, wo sich der Kunststoff am langsamsten bewegt. Zur Mitte des Flusses hin sinkt die Scherrate auf Null, da sich die inneren Schichten mit derselben Geschwindigkeit bewegen.

Die Kontrolle der Schergeschwindigkeit ist von entscheidender Bedeutung, da zu hohe Werte das Polymer abbauen können, was zu Defekten und schlechter Leistung führt.. Jede Harz hat ein optimales Verarbeitungsfenster für die Scherrate. Eine zu hohe Scherrate führt zu Problemen, eine zu niedrige Scherrate macht den Prozess ineffizient.

Warum es wichtig ist, die Scherrate zu verstehen

Gehen wir einige Gründe durch, warum es sich lohnt, etwas über die Scherrate zu lernen:

Verbessern Sie die Teilequalität

Übermäßige Schergeschwindigkeiten erzeugen Wärme durch viskose Dissipation und erhöhen die Schmelzetemperatur. Diese Temperaturspitzen an der Fließfront schaffen unausgewogene Bedingungen, die sich negativ auf Abmessungen, Aussehen und mechanische Eigenschaften auswirken.

Angemessene Scherraten gewährleisten stabile, gleichmäßige Schmelzbedingungen für gleichbleibend hochwertige Teile.

Schimmelpilze schützen

Zusätzlich zu den Teilmängeln, Übermäßige Scherung kann Komponenten wie Anschnitte, Stifte und Hohlräume durch erosiven Verschleiß buchstäblich zerstören.. Kostspielige Schimmelpilzreparaturen oder -erneuerungen können Ihre Gewinnspanne schnell zunichte machen.

Die Verwendung geeigneter Schergeschwindigkeiten verlängert die Lebensdauer der Werkzeuge, so dass Sie weiterhin Teile produzieren können.

Optimierung des Materialeinsatzes

Jedes Harz hat ein Verarbeitungsfenster für die Scherrate, das ein Gleichgewicht zwischen Qualität und Effizienz herstellt. Vorgänge, die außerhalb dieses Sweet Spots liegen, führen zu Material- und Zeitverschwendung.

Wenn Sie die Scherraten Ihres Prozesses auf das Polymerfenster abstimmen, verringert sich der Ausschuss und Sie können sicherstellen, dass Sie schlank arbeiten.

Prozesse standardisieren

Die Dokumentation optimaler Schergeschwindigkeitsrichtlinien gibt den Technikern ein Verarbeitungsziel vor und trägt dazu bei, die Schwankungen von Schuss zu Schuss zu reduzieren. Neue Formen können entwickelt werden, um die Schergeschwindigkeitsgrenzen einzuhalten.

Der wiederholte Erfolg hängt von gut definierten, standardisierten Verfahren ab - die Scherrate ist ein wichtiger Teil dieses Puzzles.

Berechnung der Scherrate

Da Sie nun wissen, warum die Scherrate wichtig ist, wollen wir uns ansehen, wie sie tatsächlich berechnet wird.

Es gibt einige Gleichungen, die wir in Abhängigkeit von Faktoren wie:

• Rinnengeometrie - rund, rechteckig, ringförmig
• Harztyp - Newtonsches, nicht-newtonsches Harz
• Komplexität der Analyse - einfache Näherungen oder fortgeschrittene Modellierung

Wir werden uns auf zwei einfache Formeln konzentrieren, die für die meisten Zwecke geeignet sind.

Schergeschwindigkeitsformel für runde Rinnen

Für einfache kreisförmige Querschnitte wie Düsenspitzen, Angüsse und direkte Anschnittformen lautet die allgemeine Schergeschwindigkeitsgleichung:

g = (4 x Q) / (π x R3 x n)

Wo:

• g = Scherrate (1/s)
• Q = volumetrischer Durchfluss (m3/s)
• R = Radius des Kanals (m)
• n = Potenzgesetzindex

Lassen Sie uns das schnell aufschlüsseln:

• Die volumetrische Durchflussrate ist die Menge an Kunststoff, die pro Sekunde fließt, berechnet aus der Schussgröße und der Füllzeit
• Der Radius ergibt sich aus Ihren spezifischen Werkzeugabmessungen
• Der Potenzgesetz-Index gibt an, wie sich die Viskosität des Kunststoffs mit der Scherrate ändert

Daraus ergibt sich die Scherrate, die darauf basiert, wie schnell das Material durch einen bestimmten kreisförmigen Kanal fließt.

Formel für rechteckige Rinnen

Bei unrunden Profilen wie Folientoren, Schlitztoren, Randtoren ist diese rechteckige Ausführung besser:

g = (6 x Q) / (H x W x n)

Wo:

• H = Tor- oder Kanalhöhe
• W = Gate- oder Kanalbreite

Die Variablen funktionieren hier auf die gleiche Weise wie bei der Gleichung für runde Kanäle. Diese Anpassung passt einfach besser zur Geometrie.

Beispiel aus der Praxis

Schauen wir uns an, wie wir diese Formeln tatsächlich verwenden würden...

Für ein Polypropylenteil mit:

• 30 Gramm Schrotgewicht
• 0,8 Sekunden Füllzeit
• Direkte Angussöffnung mit 3 mm Durchmesser
• Potenzgesetz-Index von 0,3

Die volumetrische Durchflussrate wäre 30 Gramm / 0,8 Sekunden = 37,5 cm3/s

Setzt man dies in unsere Gleichung für die Scherrate in runden Kanälen ein, erhält man

g = (4 x 37,5 cm3/s) / (π x (0,3 cm)3 x 0,3)

= 10,753 1/s

Unser Verfahren erzeugt also eine Scherrate von 10.753 1/s. Wir würden diesen Wert mit den Scherratenrichtlinien des Harzlieferanten vergleichen, um sicherzustellen, dass er in den empfohlenen Bereich fällt.

Das Mitnehmen

Die Berechnung und Steuerung von Schergeschwindigkeiten bietet Spritzgießern unglaubliche Vorteile für Qualität, Effizienz und Standardisierung.

Das Konzept ist zwar einfach, aber die Optimierung der Scherrate erfordert dennoch Materialkenntnisse und -analysen. Die Zusammenarbeit mit Ihrem Harzlieferanten zur Charakterisierung neuer Polymere ist der beste Weg, um ideale Verarbeitungsempfehlungen zu ermitteln.

Sobald die Schergeschwindigkeitsgrenzen für Ihre spezielle Rezeptur festgelegt sind, wird es viel einfacher, robuste Spritzgießprozesse zu entwickeln.