Optimization of the injection molding technology for profiled high-performance thermoplastic sealing elements

Titel in Übersetzung: Optimierung der Spritzgusstechnologie für profilierte Dichtelemente aus Hochleistungsthermoplasten

Marian Janko

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

Fortschritte im Ventildesign für Kolbenkompressoren führen zu neuen Herausforderungen und Anforderungen an die in Ventilen verwendeten Dichtelemente. Diese aus fasergefüllten Hochleistungsthermoplasten gefertigten Dichtelemente sind das leistungsbestimmende Bauteil der Ventile, welches über Performance, Effizienz und Lebensdauer des Ventils entscheidet. Die Verwendung von optimierten profilierten Dichtkanten führt zu einer erhöhten Komplexität der Bauteilgeometrie, welche mit dem herkömmlichen Herstellungsprozess nicht mehr profitabel gefertigt werden kann. Im Gegensatz zu den vorangegangen Dichtelementdesign, bei dem die Elemente aus spritzgegossenen Vollscheiben gefräst wurden, werden die neuen profilierten Dichtelemente schon als komplexe Halbfertigteile spritzgegossen. Dadurch wird Material eingespart und es entfallen nachfolgende Arbeitsschritte. Die Umstellung stellt hohe Anforderungen an Prozess und Material, weshalb im speziellen die Wärmeausdehnung, die Bindenähte, der Verzug und der dynamischen Schlagwiderstand von faserverstärkten Hochleistungsthermoplasten genauer untersucht und optimiert wurden. Der Einfluss von Material und Dichtelementgeometrie auf die Wärmeausdehnung der Bauteile wurde analysiert und verbessert um bestmögliches Dichtverhalten auch bei hohen Einsatztemperaturen gewährleisten zu können. Durch die komplexe Bauteilgeometrie entstehen im Spritzgussprozess eine Vielzahl von Bindenähten, welche die mechanischen Eigenschaften lokal schwächen und so die Anwendungsmöglichkeiten und Lebensdauer reduzieren. Um diesem Verhalten entgegenzuwirken wurde ein neuartiges Werkzeugkonzept entwickelt, um die Faserorientierung zum Zeitpunkt der Bindenahtentstehung zu modifizieren und dadurch die Festigkeit signifikant zu verbessern. Der Verzug der profilierten Dichtelemente wurde mittels eigens entwickeltem Messsystem untersucht, wobei der Einfluss von Geometrie, Bindenahtoptimierung und Wärmebehandlung auf den Gesamtverzug und die Verzugsform ermittelt wurde. Der Einfluss von Basispolymer, Faseranteil, Molmasse und Schlagzähigkeitsmodifikation auf den dynamischen Schlagwiderstand wurde mithilfe eines anwendungsnahen Prüfaufbaus untersucht. Aus diesen Versuchen ging ein sehr widerstandsfähiges Material hervor, welches sich hervorragend als Dichtelementmaterial eignet. Alle gewonnenen Erkenntnisse fließen direkt in die Prozess- und Produktionstechnologie der profilierten Dichtelemente mit ein.
Titel in ÜbersetzungOptimierung der Spritzgusstechnologie für profilierte Dichtelemente aus Hochleistungsthermoplasten
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • O'Leary, Paul, Beurteiler B (intern)
  • Holzer, Clemens, Beurteiler A (intern)
  • Lucyshyn, Thomas, Betreuer (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2015

Bibliographische Notiz

gesperrt bis 20-04-2020

Schlagwörter

  • Spritzguss
  • Werkzeugtechnologie
  • Faserverstärkte Thermoplaste
  • Bindenähte

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