Formeln in der Kunststofftechnik

Viskosität

η = k · D^m

k = Stofffaktor

D = mittlere wahre Schergeschwindigkeit

m = Stoffkonstante

Temperaturabhängigkeit des Stofffaktors

k = k_OT · e^-β·ϑ_M

k_OT = Konstante

β = Konstante

ϑ_M = Massetemperatur in Celsius

Schergeschwindigkeit für Kreisquerschnitt

D_{Kreisquerschnitt} = (0,815 · 32 · V̇) / (π · d³)

V̇ = Volumenstrom

d = Durchmesser

Schergeschwindigkeit für Rechteckquerschnitt

D_Rechteck = (6 · V̇) / (B · H²)

B = Breite

H = Höhe

Volumenstrom

V̇ = v_f · π · d² / 4

v_f = mittlere Fließweggeschwindigkeit der Schmelze beim Einspritzvorgang

Dichte bei Schmelzetemperatur

ρ = 0,75 · ρ_RT

ρ_RT = Dichte bei Raumtemperatur

Gesamte Zykluszeit

t_Zyklus = t_E + t_K + t_Neben + t_DA

mit:

• t_E = Einspritzzeit (volum. Formnestfüllung)
• t_K = Kühlzeit
• t_Neben = Nebenzeiten
• t_DA = Düsenanlegezeit (nur bei Kaltkanal-WZ)

Kühlzeit

t_K = t_N + t_K,Rest

mit:

• t_N = Nachdruckzeit
• t_K,Rest = Restkühlzeit

Nachdruckzeit (pauschal)

t_ND = 0,4 · t_K

Restkühlzeit

t_K,Rest = t_K - t_ND

Hinweis zur Kühlzeit

Bei Kühlzeiten wird grundsätzlich aufgerundet!

Beispiel: t_K = 28,34s → 29s

Kühlzeit für Platte

t_K,Platte = (s²_dom / (π² · a_eff)) · ln((4/π) · ((ϑ_M - ϑ_W) / (ϑ_E - ϑ_W)))

s_dom = dominierende Wanddicke

a_eff = effektive Temperaturleitfähigkeit

ϑ_M = Masse- bzw. Schmelzetemperatur

ϑ_W = Werkzeugwandtemperatur

ϑ_E = Entformungstemperatur

Kühlzeit für Zylinder

t_K,Zylinder = (d²_dom / (23,14 · a_eff)) · ln((1,599 · (ϑ_M - ϑ_W)) / (ϑ_E - ϑ_W))

d_dom = dominierender Durchmesser

Kühlzeit für Zylinder - Anschnitt

t_K,Zylinder = (d²_dom / (23,14 · a_eff)) · ln((1,599 · (ϑ_M - ϑ_W)) / (ϑ_E - ϑ_W))

Hinweis: Beim Anschnitt kann die Entformungstemperatur ϑ_E um 25°C höher angesetzt werden als beim Formteil.

Nachdruckzeit

t_ND = 0,4 · t_K

Restkühlzeit

t_K,Rest = t_K - t_ND

Gesamte Kühlzeit

t_K = t_ND + t_K,Rest

Schließkraft

F_S = (A_proj · p_W,max · f) / 100 [kN]

A_proj = gesamte in Form-Trennebene projizierte Fläche in cm²

p_W,max = max. Werkzeuginnendruck in bar (pauschal 400 bar)

f = Geometrie- oder Symmetriefaktor

Geometriefaktor f

f = 1 für symmetrische Anspritzpunkte in der Mitte

f = 2 für Anspritzpunkte mehr links oder rechts

f = 4 für Anspritzpunkte z.B. oben links

Maximaler Werkzeuginnendruck

Für amorphe Thermoplasten: max. 500 bar

Für teilkristalline Thermoplasten: max. 800 bar

Hinweise zur Schließkraftberechnung

• Bei zu geringer Schließkraft kann es angussnah zur Gratbildung kommen
• Längerer Fließweg führt zu höherem Druck am Anguss
• Bei Dünnwandteilen ist normalerweise der Fülldruck schließkraftbestimmend
• Bei Dickwandteilen ist normalerweise der Nachdruck schließkraftbestimmend

Schneckendrehzahl-Berechnung

n_S = 5000 / D [1/min]

D = Schneckendurchmesser in mm

Hubvolumen

V_Hub = π · D³

Mittlere Verweilzeit

t_v = (ρ · V_Schnecke) / (G_Schuss · t_Zyklus)

ρ = Dichte bei Schmelzetemperatur

V_Schnecke = 1,1..1,5 · V_Hub

G_Schuss = Schussgewicht

Schneckenweg

S = G_Schuss / (X · A_Schnecke)

X = Ausbringfaktor

A_Schnecke = (π · D²) / 4

Plastifizierzeit

t_plast = G_Schuss / (n_S · PL_PA)

PL_PA = spezifische Plastleistung auf Basis von PA in Gramm pro Umdrehung

PL_PA = 0,0002 · D · 2,7468 (gilt für D<75 mm)

Druckverlust für Kreisquerschnitt

Δp = (128 · η · V̇ · L) / (π · d⁴)

Druckverlust für Rechteckquerschnitt

Δp_Rechteck = (32 · φ · V̇ · η_s,eff · L) / (d²_hydr · B · H)

Viskosität

η = k · D^m

k = k_OT · e^-β·ϑ_M

Mittlere wahre Schergeschwindigkeit (Kreisquerschnitt)

D_{Kreisquerschnitt} = (0,815 · 32 · V̇) / (π · d³)

Volumenstrom

V̇ = v_f · π · d² / 4

oder

V̇ = V / t_E

Druckverlust für Kreisquerschnitt (zusammengefasst)

Δp_Kreis = (128 · k_OT · e^-β·ϑ_M · (0,815 · 32)^m · V̇^1+m · L) / (π^1+m · d^4+3m)

Geometriebeiwert für Rechteckquerschnitt

φ = 0,89 + 0,61 · (1 - H/B)³

Hydraulischer Durchmesser für Rechteckquerschnitt

d_hydr = (2 · B · H) / (B + H)

Scheinbare effektive Viskosität für Rechteckquerschnitt

η_s,eff = k · D^m_Rechteck

Mittlere wahre Schergeschwindigkeit (Rechteckquerschnitt)

D_Rechteck = (6 · V̇) / (B · H²)

Schwindung

S = (L_Werkzeug - L_Bauteil) / L_Werkzeug · 100%

Fließweglängen-Wanddicken-Verhältnis

L/s ≤ 150 (für einfache Geometrien)

L = Fließweglänge

s = Wanddicke

Entformungsschräge

α ≥ 0,5° (für glatte Oberflächen)

α ≥ 1,0° (für strukturierte Oberflächen)

Angusspunktdurchmesser

d_Anguss = 0,6 · √s

s = Wanddicke des Bauteils

Kühlkanaldurchmesser

d_Kühl = s + (2 bis 3 mm)

s = Wanddicke des Bauteils

Kühlkanalabstand zur Kavität

a = (2,5 bis 3,5) · d_Kühl

Bindenähte-Festigkeitsabfall

σ_Bindenaht = (0,8 bis 0,9) · σ_normal

Umschaltweg

x = s_plast + s_rueck - s_Nachdruck

Spezifischer Einspritzdruck

p_E,sp = p_WZ,max + 400bar

Spezifischer Staudruck

Pauschal 50 bar

Massepolster

Pauschal 5 mm

Schneckenrückzug s_rueck

Pauschal 5 mm

Plastifizierweg

s_plast = (4 · G_Schuss) / (π · D² · 0,91 · 0,75 · ρ_RT) + Massepolster

Nachdruckweg

s_Nachdruck = (4 · G_Schuss) / (π · D² · 0,91 · 0,75 · ρ_RT) · 0,8 + s_rueck

Spezifischer Nachdruck

p_ND,sp = (530 - 30 · s) + z · (120 - 20 · s) [bar]

s = dominierende Wanddicke in mm

z = 0 für amorphen Werkstoff

z = 1 für teilkristallinen Werkstoff