Delrin®-Zahnräder mit Präzision formen
Zwei der wichtigsten Aspekte beim Gießen eines Zahnrads sind die Maßhaltigkeit und Rundheit.
In den meisten Getriebeanwendungen werden unverstärkte Delrin®-Sorten verwendet, was einen großen Vorteil gegenüber einem glasfaserverstärkten Material darstellt, da sie eine gleichmäßigere Schrumpfung in Fließrichtung aufweisen. Glasfaserverstärkte Materialien weisen dagegen eine hohe Schrumpfung senkrecht zur Glasfaser und eine geringe Schrumpfung in Fließrichtung auf. Diese ungleichmäßige Schrumpfung kann dazu führen, dass sich die Teile verziehen (Verzug) und ihre Rundheit verlieren.
Dennoch gibt es wichtige Faktoren, die bei der Optimierung der Maßhaltigkeit beim Gießen von Zahnrädern aus Delrin® berücksichtigt werden müssen:
- Anschnittstelle und Füllmuster
- Konstruktionsmerkmale, die die Schwindung beeinflussen
- Packen des Teils, also Zuführung von mehr Material, um die Schwindung zwischen dem geschmolzenen und festen Zustand auszugleichen
Anschnittstelle
Die Art und Weise, wie der Kunststoff den Hohlraum des Werkzeugs ausfüllt, sollte untersucht werden, um eine möglichst gleichmäßige Füllung zu gewährleisten.
Im Idealfall füllt der Kunststoff die äußersten Enden des Zahnrads gleichzeitig aus, was bedeuten würde, dass bei einem kreisförmigen Zahnrad ein mittlerer Anschnitt die beste Wahl wäre, aber es gibt noch mehr zu beachten.
Konstruktionsmerkmale, die die Schwindung beeinflussen
Die Untersuchung des Füllmusters des Teils gibt auch Aufschluss darüber, ob es Konstruktionsmerkmale gibt, die die Schwindung des Teils beeinflussen.
In diesen Beispielen sind Aussparungen im Bauteil vorhanden, um Gewicht zu sparen. Leichtere Zahnräder sind zwar wünschenswert, um die Systemeffizienz zu verbessern, aber in diesem Fall führte die Anpassung des Designs dazu, dass um die Löcher herum unterschiedliche Grade an Schwindung auftraten, was zu einer Unrundheit an den Zähnen führte.
Ein ähnlicher Effekt kann auch bei anderen Konstruktionsmerkmalen beobachtet werden, die sich auf den Durchfluss auswirken, wie z. B. eine dünne Rippe, die den Durchfluss verzögert, oder ein dicker Abschnitt, der eine höhere Gesamtschwindung aufweist, selbst wenn ein guter Packdruck verwendet wurde, was zum nächsten Punkt führt.
Packen des Teils
Das Packen ist die Verarbeitungsphase, in der mehr Material in den Hohlraum eingespritzt wird, um die Schwindung vom geschmolzenen zum festen Delrin® auszugleichen.
Für die Leistungsfähigkeit und Maßhaltigkeit eines Delrin®-Bauteils ist es von entscheidender Bedeutung, dass es beim Spritzgießen ausreichend gepackt wird. Andernfalls kommt es zu einer starken Schwindung und der Gefahr von Hohlräumen, die die Festigkeit des Getriebes beeinträchtigen könnten.
Um sicherzustellen, dass das Zahnrad ausreichend gepackt werden kann, muss die dickste Stelle mit einem Anschnitt- und Kanalsystem versehen werden, das nicht vorzeitig einfriert.
Dies wird im Folgenden veranschaulicht:
Auf der rechten Seite verjüngt sich der Anschnitt zu stark und wird in den dünnsten Abschnitt eingeführt. Das plastische Material wird zuerst in diesem Bereich erstarren, während das Material in der Mitte des dicken Abschnitts noch geschmolzen ist. Da dem Teil kein Material mehr zugeführt wird, kommt es zu einer starken Schwindung, die zu einem Einsinken der Oberfläche oder Hohlräumen in der Mitte führt.
Die linke Ausführung ermöglicht es, mehr Material länger in den dicken Abschnitt einzuführen, um das Teil ausreichend zu packen und eine unkontrollierte Schwindung zu vermeiden. Der Durchmesser des Anschnitts d muss mindestens die Hälfte der Werkstückdicke T betragen. Die Länge des Anschnitts muss größer als 0,8 mm sein. Der Durchmesser D des Kanals neben dem Anschnitt muss mindestens die Werkstückdicke T + 1 mm betragen. D1 sollte größer als D sein. Weitere Informationen finden Sie in der Delrin-Formenbauanleitung.
Nachfolgend finden Sie einige Hinweise zur Einhaltung einer gleichmäßigen Wandstärke, die gewährleistet, dass ein Zahnrad mit einer optimalen Taktzeit geformt werden kann.
Mit Hilfe einer Füllsimulationssoftware wie Moldflow® können der Spritzgießtakt, das Packen und die Schwindung des Teils vor der Herstellung eines Spritzgießwerkzeugs untersucht werden. Das wird empfohlen, damit sichergestellt werden kann, dass die richtigen Entscheidungen zur Optimierung des Getriebeteils getroffen werden.
Viele Delrin®-Sorten sind für die Verwendung in einer solchen Simulationssoftware vollständig klassifiziert.
