Productie Oervormen: Deel 2 PDF

PRODUCTIE Oervormen: Deel 2 Ben Van Pee 1 OERVORMEN VANUIT VISKEUZE TOESTAND Industriële productie 2 OERVORMEN VANUIT VISKEUZE TOESTAND Industriële productie 3 OERVORMEN VANUIT VISKEUZE TOESTAND Thermoharders: − Temperatuurverhoging...

PRODUCTIE Oervormen: Deel 2 Ben Van Pee 1 OERVORMEN VANUIT VISKEUZE TOESTAND Industriële productie 2 OERVORMEN VANUIT VISKEUZE TOESTAND Industriële productie 3 OERVORMEN VANUIT VISKEUZE TOESTAND Thermoharders: − Temperatuurverhoging  ontleden (niet smelten)  niet geschikt voor warm omvormen Thermoplasten: − Temperatuursverhoging geleidelijke overgang van de vaste fase (glasfase) via de plastische fase (rubberfase) naar de vloeibare fase (viskeuze fase) Industriële productie 4 OERVORMEN VANUIT VISKEUZE TOESTAND Basisvorm kunststoffen: − Thermoplasten onder de vorm van granulaat (korrels) of poeder − Thermoharders onder de vorm van een nog niet uitgeharde grondstof, vaak als vloeibare pasta, zoals giet- en impregneerharsen Industriële productie 5 OERVORMEN VANUIT VISKEUZE TOESTAND Meestal wordt het materiaal door verwarming in viskeuze toestand gebracht, waarna de vormgeving plaatsvindt en het product weer wordt afgekoeld. Vormstabiliteit wordt verkregen door: − Bij thermoplasten door het afkoelen − Bij thermoharders door een chemische reactie bij het uitharden in de gewenste vorm − Bij elastomeren door het vulkanisatieproces Industriële productie 6 OERVORMEN VANUIT VISKEUZE TOESTAND Industriële productie 7 OERVORMEN VANUIT VISKEUZE TOESTAND Kunststoffen buis en plaat (halffabrikaten):  vormgevingsproces in de rubbertoestand + terug afkoelen = Omvormen Eigenschap gesmolten kunststof: − gedraagt zich veel viskeuzer - stroperiger -dan gesmolten metaal (faktor 100 à 1000) hogere inspuitdrukken en sluitkrachten op de matrijs Industriële productie 8 OERVORMEN VANUIT VISKEUZE TOESTAND Industriële productie 9 OERVORMEN VANUIT VISKEUZE TOESTAND Industriële productie 10 OERVORMEN VANUIT VISKEUZE TOESTAND Industriële productie 11 OERVORMEN VANUIT VISKEUZE TOESTAND Industriële productie 12 EXTRUDEREN Werking − Schroef draait zonder axiale verplaatsing − Energie nodig voor het plastificeren wordt geleverd door: Inwendige wrijving: tussen kunststof, schroef en cilinder Uitwendige verwarming van de cilinder: weerstands-, inductie-of vloeistofverwarming Industriële productie 13 EXTRUDEREN Toepassing − Geschikt voor thermoplasten en elastomeren, thermoharders (mits zeer goede procesbeheersing) − Voor halffabrikaten: draad, staf, buis, slang, … − Voor ingewikkelde profielen: dakgoten, raamprofielen (meerkamerprofielen) Proceskenmerken: − Minimale wanddikte: 0,3 tot 0,4mm − Inwendige spanningen − Anisotropie van de mechanische eigenschappen − Materialen met vezelversterking (korte vezels) mogelijk Industriële productie 14 EXTRUDEREN: PROCESKENMERKEN Die-swell: − spontane diktevergroting bij verlaten matrijsopening − diktevergroting = elastische terugvering van het materiaal Industriële productie 15 EXTRUDEREN: PROCESKENMERKEN Smeltbreuk: − Grote veranderingen in doorsnede (niet-geleidelijke overgangen)  Grote veranderingen in extrusiesnelheid  Te grote elastische vervormingen met breuk tot gevolg  Vervormd product en ruw oppervlak Industriële productie 16 EXTRUDEREN: PROCESKENMERKEN Kalibreereenheid: − Doel: hoge maatnauwkeurigheid − Principe: na extrusie wordt de buis opgevangen in een iets wijdere, inwendige glanzend gepolijste cilinder, door middel van luchtdruk of vacuüm wordt de kunststof gedwongen af te koelen tegen de wanden van de kalibreereenheid Industriële productie 17 BUISEXTRUSIE EN DRAADMANTELEXTRUSIE Industriële productie 18 FOLIEEXTRUSIE Industriële productie 19 SPUITGIETEN Spuitgieten − Spuitgietdruk: 200 à 2.000 bar overdruk − Sluitkracht op de matrijs: 50 à 20.000 kN Industriële productie 20 SPUITGIETEN: PROCESKENMERKEN Belangrijkste procesbegrenzingen, aangegeven in het spuitgietdiagram: − Temperatuur − Druk Industriële productie 21 SPUITGIETEN: PROCESKENMERKEN Krimp: − Bij een drukloos stollingsproces bedraagt de volumereductie 10 à 20% − Door het nadrukken wordt dit gereduceerd tot: 0,3 à 0,7% bij amorfe thermoplasten 1 à 4% bij kristallijne polymeren Industriële productie 22 AANSPUITSYSTEEM Industriële productie 23 AANSPUITSYSTEEM Industriële productie 24 AANSPUITSYSTEEM Industriële productie 25 AANSPUITSYSTEEM Industriële productie 26 MATRIJSONTLUCHTING Industriële productie 27 UITSTOOTSYSTEEM Industriële productie 28 UITSTOOTSYSTEEM Industriële productie 29 UITSTOOTSYSTEEM Industriële productie 30 UITSTOOTSYSTEEM Industriële productie 31 SPUITGIETEN: NAUWKEURIGHEID Industriële productie 32 SPUITGIETEN: NAUWKEURIGHEID Industriële productie 33 DRIE COMPONENTEN SPUITGIETEN Industriële productie 34 INTERVALSPUITGIETEN Industriële productie 35 SANDWICHSPUITGIETEN Industriële productie 36 SLIDING CORE SPUITGIETEN Industriële productie 37 GASINJECTIE SPUITGIETEN Industriële productie 38 GIETEN VAN KUNSTSTOFFEN Verschilt nauwelijks van deze gietprocessen voor metalen Rotatiegieten: − Materiaaldikte 1 tot 15 mm − Wanddiktevariaties tot 5% − Voorbeelden: vaten, silo’s en vuilnisbakken Centrifugaalgieten (horizontaal): − Gelijkmatige wanddikte − Voorbeelden: lagerbussen, tandwielen, pijpleidingen Industriële productie 39 PERSEN VAN KUNSTSTOFFEN Meestal toegepast voor thermoharders en rubbers Koud persen: − Vloeibare kunststof (hars) wordt, gemengd met harder of versneller, eventueel samen met matten vezelwapening, in de geopende matrijs gebracht, waarna de matrijs wordt gesloten − Onder lage druk plaatsen ( 30 tot 200 bar) − Nadeel: Lange cyclustijd 6 à 30 minuten − Toepassingen: bootrompen en bassins Industriële productie 40 PERSEN VAN KUNSTSTOFFEN Warm persen: − De vormmassa = poeder of granulaat − Wapening: vezelwapening − Verwarmde matrijs (100 tot 160 °C) − Voordelen: Cyclustijd 0,5 à 5 minuten Complexe vormen mogelijk − VB: banden (vulkanisatieproces) Industriële productie 41 LAMINEREN VAN KUNSTSTOFFEN Handlamineren − Vezels onder de vorm van weefsels of matten worden samen met giethars, katalysator en harder, verdeeld over een ééndelige mal − Voorbeeld: bootrompen Vezelspuiten − Vezels onder de vorm van rovings (vezelbundels) worden versnipperd en samen met giethars, katalysator en harder, gespoten op een ééndelige mal en met een roller verdicht − Voorbeeld: surfplanken, carrosseriedelen Industriële productie 42 LAMINEREN VAN KUNSTSTOFFEN Vacuümvormen Industriële productie 43 LAMINEREN VAN KUNSTSTOFFEN Wikkelen − Complexe wikkelmachines − In hars gedrenkte vezels − Ø tot 10 m en lengte tot 50 m − Toepassing: pijpen, opslagtanks, … Industriële productie 44 LAMINEREN VAN KUNSTSTOFFEN Pultrusie − Voor skistokken, vishengels, onderdelen van ladders, … Industriële productie 45 LAMINEREN VAN KUNSTSTOFFEN Impregneren onder druk − Resin-transfer moulding (RTM) − Toepassing: bootrompen, windmolenwieken, … Industriële productie 46 OERVORMEN Industriële productie 47  OERVORMEN VANUIT DE POEDERVORMIGE TOESTAND Poedermetallurgie − Poeder aanmaken − Poeder mengen − Persen in matrijs − Sinteren − Kalibreren − impregneren Industriële productie 48  OERVORMEN VANUIT DE POEDERVORMIGE TOESTAND Poedermetallurgie Industriële productie 49  OERVORMEN VANUIT DE POEDERVORMIGE TOESTAND Poedermetallurgie: − Processen: metaalpoeder samenpersen in een matrijs  groen product sinteren: korrels “groeien” aan elkaar (soms ook rekristallisatie) − Aanmaken metaalpoeder: chemische synthese elektrolytische winning (vb koperpoeder) fysische methoden: » vanuit vaste toestand: breken, malen » vanuit vloeibare toestand: atomiseren Industriële productie 50  OERVORMEN VANUIT DE POEDERVORMIGE TOESTAND Poedermetallurgie: − Mengen: Basispoeder, legeringselementen, bind- en smeermiddelen Bind- en smeermiddelen  persproces vergemakkelijken − Persen: Onder – en bovenstempel + matrijs Belangrijk  homogene verdichting (ongelijke wanddikte) − Sinteren: Chemische en metallurgische binding Warmtebehandeling in oven onder beschermende gas Industriële productie 51  OERVORMEN VANUIT DE POEDERVORMIGE TOESTAND Poedermetallurgie: − Kalibreren (napersen): Betere maatnauwkeurigheid Hogere oppervlaktekwaliteit Hogere sterkte door koudvervorming − Impregneren: Producten zijn poreus Glijmiddelen (glijlagers) Kunststoffen Corrosiewerende middelen Metalen (hoogwaardige contactmaterialen) Industriële productie 52 OERVORMEN Industriële productie 53 OERVORMEN VANUIT DE GEÏONISEERDE TOESTAND Galvanovorming Industriële productie 54 OERVORMEN VANUIT DE GEÏONISEERDE TOESTAND Galvanovorming − Kenmerken: Elektrolytoplossing (nikkel of koperbaden) Verwarmen of koelen bad Model uit kunststof of metaal + scheidingslaag + geleidelak Laagdikte  0,1 tot enkele mm Opbrengsnelheid  25 µm tot 1 mm / uur − Voordelen: Gecompliceerde vormen in een bewerkingsstap Zeer nauwkeurige afdruk modelvorm (tot 0,05 µm) − Nadelen: Duur  alleen bij hoge complexiteit of voor enkele stuks (prototype) − Toepassingen: Zeven, filters, scheerbladen, … Industriële productie 55