Schrumpfung und Verzug

Warum treten sie auf?

Schrumpfung ist ein inhärenter Bestandteil des Spritzgießprozesses. Schrumpfung tritt auf, weil die
die Dichte des Polymers variiert zwischen der Verarbeitungstemperatur und der Umgebungstemperatur
(siehe Spezifisches Volumen (pvT-Diagramm)). Während des Spritzgießens entstehen durch die Schwindungsvariationen sowohl global als auch über den Querschnitt eines Teils innere Spannungen. Diese so genannten Eigenspannungen (siehe Eigenspannung) wirken auf ein Teil mit ähnlichen Effekten wie von außen aufgebrachte Spannungen. Wenn die beim Gießen erzeugten Eigenspannungen hoch sind
genug, um die strukturelle Integrität des Teils zu überwinden, wird sich das Teil beim Auswerfen verziehen
aus der Form oder Riss mit externer Belastung.

Schrumpfung

Die Schrumpfung von geformten Kunststoffteilen kann bis zu 20 Volumenprozent betragen, wenn sie bei der Verarbeitungstemperatur und der Umgebungstemperatur gemessen wird. Kristalline und teilkristalline Materialien sind besonders anfällig für thermische Schrumpfung; amorphe Materialien schrumpfen in der Regel weniger. Wenn kristalline Materialien unter ihre Übergangstemperatur abgekühlt werden, ordnen sich die Moleküle geordneter an und bilden Kristallite. Dagegen ändert sich die Mikrostruktur amorpher Materialien nicht mit dem Phasenwechsel. Dieser Unterschied führt dazu, dass kristalline und teilkristalline Materialien einen größeren Unterschied im spezifischen Volumen ( ) zwischen ihrer Schmelzphase und ihrer festen (kristallinen) Phase aufweisen. Dies ist in Abbildung 1 unten dargestellt. Wir möchten darauf hinweisen, dass auch die Abkühlungsgeschwindigkeit das schnell abkühlende pvT-Verhalten von kristallinen und teilkristallinen Materialien beeinflusst.

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ABBILDUNG 1. Die pvT-Kurven für amorphe und kristalline Polymere und die Veränderung des spezifischen Volumens zwischen dem Verarbeitungszustand (Punkt A) und dem Zustand bei Raumtemperatur und atmosphärischem Druck (Punkt B). Man beachte, dass das spezifische Volumen mit steigendem Druck abnimmt.

Ursachen für übermäßige Teileschrumpfung

Eine übermäßige Schrumpfung, die über das zulässige Maß hinausgeht, kann durch folgende Faktoren verursacht werden. Die Beziehung zwischen der Schrumpfung und verschiedenen Verarbeitungsparametern und der Werkstückdicke ist in Abbildung 2 schematisch dargestellt.

- niedriger Einspritzdruck
- kurze Packungshaltezeit oder Kühlzeit
- hohe Schmelztemperatur
- hohe Formtemperatur
- niedriger Nachdruck.

Probleme, die durch die Schrumpfung von Teilen verursacht werden

Eine nicht kompensierte Volumenkontraktion führt entweder zu Einfallstellen oder Hohlräumen im Inneren des Formteils. Die Kontrolle der Schwindung ist bei der Konstruktion von Teilen, Werkzeugen und Verfahren wichtig, insbesondere bei Anwendungen, die enge Toleranzen erfordern. Schrumpfung, die zu Einfallstellen oder Lunkern führt, kann durch Packen der Kavität nach dem Füllen reduziert oder eliminiert werden. Auch bei der Konstruktion der Form sollte die Schwindung berücksichtigt werden, damit sie den Abmessungen des Teils entspricht. Die von C-MOLD vorhergesagte Schwindung des Teils bietet eine nützliche Richtlinie für die richtige Werkzeugkonstruktion.