Elastomer Troubleshooting: Vorheizen des Einlegeteils

 (c) SIGMA Engineering GmbH

Abbildung 1 - Ein Kunststoffteil ist beim Umspritzen gerissen

Abbildung 1 -  Ein Kunststoffteil ist beim Umspritzen gerissen (c) SIGMA Engineering GmbH
Abbildung 2 - Das in SIGMASOFT® analysierte Modell zieht die realitätsnah alle Prozessparameter und Komponenten in Betracht. (Rot: Elastomer; Blau: umgespritzter Kunststoff; Grün: Metall)  (c) SIGMA Engineering GmbH
Abbildung 3 - Vergleich der Temperaturverteilung nach der Füllung; mit und ohne Vorheizen des Einlegeteils (Werte in °C) (c) SIGMA Engineering GmbH

Ein Gummibauteil, das überspritzt werden sollte, riss als die zweite Komponente eingespritzt wurde (Abb. 1). Der Werkzeugbauer wandte sich an SIGMA um die möglichen Gründe für dieses Versagen zu analysieren. Um alle möglichen für das Problem verantwortlichen Faktoren zu berücksichtigen wurde das Bauteil mitsamt allen Komponenten simuliert: Metalleinsatz, Elastomer-Teil und der überspritzte Kunststoff; so konnte die Prozesszeiten und -parameter aus der Produktion exakt über mehrere Einspritzzyklen nachgestellt werden (Abb. 2).

Die anfängliche Analyse der Füllung zeigte einen großen Temperaturunterschied im Bauteil, die äußeren Regionen hatten eine wesentlich höhere Temperatur als die inneren. In der Thermoanalyse fiel außerdem auf, dass das kalte Einlegeteil aus Kunststoff als Barriere gegen den Wärmetransfer fungierte und somit eine ordentliche Aushärtung der Problemzone beeinträchtigte (markiert in Abb. 3). In der Härtungsanalyse stellte sich heraus, dass nach einem Zyklus von 383s ein schwerwiegender Härtungsunterschied im Bauteil bestand und die durchschnittliche Härtung bei 75% lag.

So wurde vorgeschlagen, das Einlegeteil auf 100°C vorzuerhitzen um danach wieder das Thermische, Füll- und Aushärtungsverhalten zu analysieren. In diesem neuen Szenario war die Temperatur im Bauteil gleichmäßiger verteilt, im kritischen Bereich des Teils lag sie etwa 15°C über dem Durchschnitt. Die homogenere Temperaturverteilung und die größere verfügbare Energiemenge steigerten den Aushärtungsgrad von 75% auf 82%; und reduzierten so auch den durch die Aushärtung herbeigeführten Verzug. Die kombinierten Effekte von höherem Aushärtungsgrad im betroffenen Bereich (welcher die lokale mechanische Festigkeit erhöht) und weniger durch Verzug bedingte Belastung verhinderten die Entstehung der Risse.

Das vorgewärmte Einlegeteil löste das Problem. Zusätzlich konnte die Zykluszeit auf 370s gesenkt werden, eine Verbesserung von 13% im Vergleich mit der anfänglichen Konfiguration.

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