PEVNOST HYBRIDNÍHO SPOJE V ZÁVISLOSTI NA TEPLOTĚ ZÁLISKU

Liberec 2014

PEVNOST HYBRIDNÍHO SPOJE V ZÁVISLOSTI NA TEPLOTĚ ZÁLISKU

Bakalářská práce

Studijní program: B2341 – Strojírenství

Studijní obor: 3911R018 – Materiály a technologie Autor práce: Vojtěch Dittrich

Vedoucí práce: Ing. Aleš Ausperger, Ph.D.

Liberec 2014

Liberec 2014

Liberec 2014

Prohlášení

Byl jsem seznámen s tím, že na mou bakalářskou práci se plně vztahuje zákon č. 121/2000 Sb., o právu autorském, zejména § 60 – školní dílo.

Beru na vědomí, že Technická univerzita v Liberci (TUL) nezasahuje do mých autorských práv užitím mé bakalářské práce pro vnitřní potřebu TUL.

Užiji-li bakalářskou práci nebo poskytnu-li licenci k jejímu využití, jsem si vědom povinnosti informovat o této skutečnosti TUL; v tomto případě má TUL právo ode mne požadovat úhradu nákladů, které vynaložila na vytvoření díla, až do jejich skutečné výše.

Bakalářskou práci jsem vypracoval samostatně s použitím uvedené literatury a na základě konzultací s vedoucím mé bakalářské práce a konzultantem.

Současně čestně prohlašuji, že tištěná verze práce se shoduje s elektronickou verzí, vloženou do IS STAG.

Datum:

Podpis:

Liberec 2014

Pevnost hybridního spoje v závislosti na teplotě zálisku The strength of the hybrid joint depending on the

temperature of the insert

Anotace

Tato práce pojednává o vlivu teploty kovového zálisku na pevnost hybridního spoje. Práce je rozdělena na dvě části, a to na teoretickou a experimentální část. Teoretická část je zaměřena na popis technologie vstřikování a na faktory ovlivňující pevnost hybridního spoje. Experimentální část popisuje zkoušku pevnosti hybridního spoje na trhacím stroji. V závěru práce jsou uvedeny získané výsledky.

Klíčová slova: vstřikování, zastřikování, zálisek, hybridní spoj

Annotation

This thesis deals with the effect of temperature of the insert on strength of hybrid joint. The work is divided into two parts, the theoretical and the experimental part. The theoretical section explains plastic injection technology and factors affecting strength of the hybrid joint. Experimental section describes test of strength of the hybrid joint on tensile testing machine. The results of the measurements are stated in conclusion of this thesis.

Key words: injection, in-mould, insert, hybrid joint

Liberec 2014 Poděkování

Tímto bych rád poděkoval vedoucímu bakalářské práce Ing. Aleši Auspergerovi, Ph.D. za jeho cenné rady a připomínky, Ing. Romanu Pacltovi z firmy HPQ Plast s.r.o. za zhotovení vzorků a spolupráci při měření. A v neposlední řadě Ing. Michaele Kolnerové, Ph.D. za rady týkající se formální stránky bakalářské práce.

Liberec 2014 7 Obsah

Zadání ... 2

Prohlášení ... 4

Anotace ... 5

Poděkování ... 6

Obsah ... 7

Seznam použitých zkratek a symbolů ... 8

1. Úvod ... 10

2. Teoretická část ... 11

2.1 Princip vstřikování termoplastů ... 11

2.2 Hybridní vstřikování ... 11

2.3 Zařízení pro vstřikování plastů ... 14

2.4 Vstřikovací cyklus ... 14

2.5 Faktory ovlivňující pevnost hybridního spoje ... 17

2.5.1 Smrštění ... 17

2.5.2 Krystalizace ... 24

2.5.3 Orientace makromolekul ... 27

2.5.4 Vnitřní pnutí ... 28

3. Experimentální část ... 29

3.1 Měření pevnosti v tahu ... 29

3.1.1 Měřené vzorky ... 29

3.1.2 Měřicí přístroje a zařízení ... 33

3.1.3 Upínací přípravek ... 34

3.1.4 Popis měření ... 35

3.1.5 Výsledky měření ... 35

3.1.6 Vyhodnocení výsledků ... 41

4. Závěr ... 43

Seznam použitých zdrojů ... 44

Seznam příloh a přílohy ... 45

Liberec 2014 8

pi [MPa] – vnitřní tlak p [MPa] – vnější tlak sK [mm] – pohyb šneku sN [mm] – pohyb nástroje

ts1 [s] – strojní čas na zavření formy

ts2 [s] – strojní čas na přisunutí tavicí komory ts3 [s] – strojní čas na otevření formy

tv [s] – čas plnění dutiny formy td [s] – čas dotlaku

tpl [s] – čas plastifikace tch [s] – čas chlazení tm [s] – manipulační čas Fp [N] – přisouvací síla Fu [N] – uzavírací síla Tf [°C] – teplota formy Tg [°C] – teplota zeskelnění Tm [°C] – teplota tání

SVV [%] – objemové výrobní smrštění

VF [m³] – objem tvarové dutiny formy za teploty okolí 23 °C VV [m³] – objem výstřiku za teploty okolí 23 °C

SD [%] – smrštění ve směru délky SS [%] – smrštění ve směru šířky

STL [%] – smrštění ve směru tloušťky stěny SL [%] – lineární smrštění

Sd [%] – dodatečné smrštění

LF [m] – rozměr formy při teplotě 23 °C LV [m] – rozměr výstřiku při teplotě 23 °C

Liberec 2014 9

SD/S [%] – smrštění ve směru délky nebo šířky Fmax C [N] – celková maximální síla

 Fmax [N] – průměrná maximální síla

s [-] – výběrová směrodatná odchylka R [-] – rozpětí

N [-] – počet měření xi [-] – naměřené veličiny [-] – aritmetický průměr

xmax [-] – maximální naměřená hodnota xmin [-] – minimální naměřená hodnota

PE – polyethylen

PP – polypropylen

PA – polyamid

PET – polyethylentereftalát POM – polyoxymethylen

Liberec 2014 10 1. Úvod

Vstřikování je nejrozšířenější technologie pro zpracování termoplastů.

V principu se jedná o plastifikaci a homogenizaci zpracovávaného polymerního materiálu a jeho následné dopravení do dutiny formy.

Vlivem zvyšujících se nároků na výrobky a snahou o rozšíření sortimentu vyrobitelného právě vstřikováním, dochází k neustálému zdokonalování, optimalizaci a rozvoji speciálních způsobů vstřikování. Například vstřikování s podporou plynu, sendvičové vstřikování, vícekomponentní vstřikování či vstřikování strukturních pěn.

Neopomenutelnou technologií je hybridní vstřikování (in-mould technology).

Tyto metody umožňují výrobu široké škály výrobků, rozličných designových i funkčních vlastností.

Princip hybridního vstřikování spočívá v nastříknutí taveniny plastu na jiný materiál, nejčastěji na kov nebo textil. Následným zchladnutím taveniny plastu na povrchu druhého materiálu, dojde k vytvoření pevného spoje a tím ke vzniku jednoho kompaktního výrobku.

Úkolem této bakalářské práce je posouzení vlivu teploty kovového zálisku na pevnost takto vzniklého spoje a to jak po teoretické stránce tak experimentálně.

Liberec 2014 11

2. Teoretická část

Technologie vstřikování termoplastů

Vstřikování je nejrozšířenější technologie zpracování termoplastů. Tou to technologií lze zpracovávat téměř všechny termoplasty. Výrobek se nazývá výstřik. Nejčastěji je výstřik, finální výrobek, který nepotřebuje další úpravy. V některých případech může jít o polotovar nebo část sestavy.

Mnohdy se jedná o tvarově velmi složité součásti. Obecně mají výstřiky vysokou jak rozměrovou tak i tvarovou přesnost. Nespornou výhodou je také reprodukovatelnost mechanických a fyzikálních vlastností. Na základě těchto rysů je vstřikování typické pro velkosériovou a hromadnou výrobu.

2.1 Princip vstřikování termoplastů

Jedná se o diskontinuální, cyklický proces. Vstřikováním se rozumí způsob tváření plastů, při kterém je dávka zpracovaného materiálu z pomocné tlakové komory vstříknuta velkou rychlostí do uzavřené dutiny, zpravidla kovové formy.[1], [2] Po zchladnutí je z formy vyhozen konečný výrobek. Tlaková komora je součástí stroje a zásoba zpracovávaného materiálu se v ní stále doplňuje. [1]

Postup vstřikování je následující: plast v podobě granulí je nasypán do násypky, z níž je odebírán pracovní částí vstřikovacího stroje (šnekem, pístem), která dopravuje hmotu do tavící komory vyhřívané elektrickými odporovými pásy, kde se za současného tření a topení plast mění v taveninu.

[2] Dávka taveniny je poté šnekem (pístem) vstříknuta do dutiny formy.

Následuje dotlak pro snížení smrštění a rozměrových změn. Forma je za pomoci temperačních/chladících kanálků chlazena protékajícím médiem, nejčastěji vodou nebo olejem. Požadovaná teplota formy bývá běžně 3080 °C. Vedením tavenina předává své teplo formě, čímž chladne a tuhne.

Poté se forma otevře a výrobek je vyjmut nebo vyhozen vyhazovacími kolíky (tzv. vyhazovači). V zápětí se forma opět uzavře a celý cyklus se opakuje. [1]

2.2 Hybridní vstřikování

Technologie hybridního vstřikování, zvána též technologie zastříkávání spočívá v nastříknutí plastu na jiný materiál (kov, textilii...), zchladnutím plastu dojde ke spojení těchto dvou materiálů a ke vzniku jednoho výrobku. [2] Touto technologií lze získat výrobek s lepšími vlastnostmi pro danou aplikaci, jako například zlepšení korozní odolnosti, zvýšení pevnosti, otěruvzdornosti apod. Také dochází k úspoře plastového materiálu.

Liberec 2014 12

Využití této technologie:

Vytváření povrchů [2]

Textilie a tkaniny z různých materiálů jsou do formy umístěny předem, proto se dá velice dobře řídit orientace vláken a jejich hustota ve výsledném dílu. Procentuální obsah vláken musí být vysoký, aby se zabránilo tomu, že polymer odplaví vyztužující vlákna mimo původní umístění. Vstříknutím plastu změní svou polohu asi 30 % vláken. Výroba probíhá v současnosti dvěma způsoby. Prvním z nich je použití rozsekaných vláken v kapalném pojivu, která se nanášejí na povrch formy a následně se zastříknou plastem nebo se plast vstříkne na souvislou tkaninu. Prvním technologickým postupem se dají dosáhnout složitější tvary, avšak je zde menší možnost řízení orientace vláken a tento postup je velice pracný, zatímco druhý postup je mnohem lépe automatizovatelný, ale může vést k nepřijatelným změnám hustoty v různých místech vyráběného dílu. U fólií tento problém odpadá.

Obr. 1 Princip zastříkávání textilií [2]

Závitový spoj

Závitové spojení plastového dílu je problematické z hlediska relaxace napětí. Při dlouhodobém zatížení je plastový materiál poddajnější a modul pružnosti i pevnost jsou menší než při krátkodobé zátěži. V případě plastového závitového spoje by tato vlastnost materiálu vedla k povolení spoje. Tomuto problému se předchází použitím kovového zálisku s předem vyříznutým závitem.

textilie

plast zástřik

tavenina plastu fólie

uchycení textilie

Liberec 2014 13

Obr. 2 Koleno s kovovým závitem vnějším / vnitřním [3]

Ruční nářadí

U některých výrobků, jako například u šroubováku, technologie zastříkávaní a vícekomponentní vstřikování nahradily dřevěné rukojeti.

Obr. 3 Ukázka výroby šroubováků [2]

Elektronické součástky [4]

Jako příklad tohoto využití lze uvést výrobu snímače úhlové polohy.

Výroba kompletní elektronické součásti probíhá v jednom procesu:

Robotický systém nastavuje polohu snímače na straně trysky formy a polohu magnetického kotouče na straně vyhazovače. Spojení zálisku a magnetu se uskutečňuje zastříknutím snímače materiálem nosné desky.

Obr. 4 Snímač úhlové polohy [4]

Liberec 2014 14

2.3 Zařízení pro vstřikování plastů [1]

Zařízení pro vstřikování plastů sestává z vlastního vstřikovacího stroje a regulační řídící soustavy. Vstřikovací stroj má dvě na sobě závislé jednotky, a to vstřikovací jednotku a uzavírací jednotku. Úkolem vstřikovací jednotky je zajistit dávkování granulátu, jeho plastifikaci, vstříknutí roztavené hmoty do formy, provedení dotlaku a zajištění dalších pohybů tavicí komory, tj. její odsunutí a přisunutí k formě. Posuv šneku i celé jednotky je hydraulický, vstřikovací tlak, což je tlak na čele šneku, a rychlost vstřikování se regulují množstvím a tlakem přiváděné hydraulické kapaliny. Uzavírací jednotka stroje zajišťuje pevné uzavření vstřikovací formy během plnění a všechny pohyby formy nutné k vyhození hotového výrobku z formy.

Regulační a řídící zařízení zabezpečuje poloautomatický nebo plně automatický provoz stroje a samočinné dodržování nastavených technologických parametrů, k nimž patří teplota vstřikované hmoty, vstřikovací tlak, rychlost vstřikování, teplota formy a časové rozčlenění vstřikovacího cyklu. Programovací část zařízení je umístěna v samostatné ovládací skříni, hydraulická část je v loži stroje. Moderní stroje jsou vybaveny mikropočítači, které zaručují konstantní vlastnosti výrobku.

Obr. 5 Schéma šnekového vstřikovacího stroje [2]

2.4 Vstřikovací cyklus

Vstřikovací cyklus je tvořen za sebou jdoucími, přesně specifikovanými úkony, s definovaným počátkem. Za jeho počátek je považován impuls k uzavření formy. Jedná se o neizotermický proces. Činnost stroje během vstřikovacího cyklu je schematicky znázorněna na obr. 6. [1]

otevírací zdvih

zdvih šneku tvárnice tvárník

chladicí kapalina

plastifikační komora

s topnými tělesy šnek pohonná jednotka PC řídící

panel násypka

tryska vtok

výstřik chladící kanálky

Liberec 2014 15

Obr. 6 Schéma činnosti vstřikovacího stroje [1]

Vstřikovací je však možno posuzovat i z hlediska zpracovávaného plastu a vyjádřit jej průběhem tlaku v dutině formy v závislosti na čase. [1]

Zmíněný tlak se nazývá vnitřní tlak a značí se pi, na rozdíl od vnějšího tlaku, čímž se myslí tlak vztažený na jednotku plochy průřezu šneku, obvykle se značí p. [1]

Obr. 7 Průběh vnitřního tlaku pi v dutině formy během procesu vstřikování [2]

A – počátek plnění, B – ukončení plnění, C – zatuhnutí vtoku, D – konec dotlaku, E – konec pohybu šneku, F – otevření formy, popis veličin viz str. 7

Liberec 2014 16

Na počátku vstřikovacího cyklu je dutina formy prázdná a forma je otevřená. [2] V čase t = 0 dostane stroj impuls k zahájení vstřikovacího cyklu.

[1] Pohyblivá část formy se přisune k pevné, forma se uzavře a uzamkne. [2]

Tyto dvě činnosti je nutné odlišit, protože na přisunutí formy se musí vynaložit poměrně malá přisouvací síla Fp, zatímco na uzamknutí formy je nutno vynaložit až třikrát vyšší uzavírací sílu Fu. [2] Uzavírací síla musí být dostatečně velká, aby zabránila sebemenšímu pootevření formy v průběhu vstřikování, kdy na formu působí tlak taveniny. Tavicí komora se přisune k formě. [1] Následuje pohyb šneku v tavicí komoře, čímž začíná vlastní vstřikování roztaveného plastu do dutiny vstřikovací formy. [1] V této fázi šnek vykonává pouze axiální pohyb, neotáčí se a vlastně plní funkci pístu. [2]

S nepatrným zpožděním začne reagovat tlakové čidlo umístěné v dutině formy, které zaznamenává rychlý vzrůst tlaku taveniny proudící do formy. [1]

Po naplnění formy je tavenina v dutině ještě stlačena a tlak dosáhne maximální hodnoty. Jakmile tavenina vstoupí do dutiny formy, ihned začne předávat své teplo formě a chladne. [1] Chlazení trvá až do otevření formy a vyjmutí výstřiku. [2] V praxi se dělí na dobu chlazení při plném vstřikovacím tlaku a na dobu chlazení při klesajícím tlaku. [1] Doba chlazení je závislá na teplotě formy Tf a tloušťkách stěn výrobku. [2] Během chladnutí se hmota smršťuje a zmenšuje svůj objem, a aby se na výstřiku netvořily propadliny a staženiny, je nutno zmenšení objemu kompenzovat dotlačením malého množství taveniny do dutiny. [1] Dotlak může být po celou dobu stejně vysoký jako je maximální hodnota vnitřního tlaku, nebo se může po několika sekundách snížit a další chladnutí probíhá za nižšího tlaku. [1] Dotlak se proto rozděluje na izobarický a izochorický. [2] Abychom mohli dotlačovat, musí před čelem šneku zůstat určitý zbytkový objem plastu tzv. polštář, na který bude šnek působit svým čelem. [2] Tento objem nesmí být příliš velký (velikost polštáře by měla být v rozmezí cca 5 až 10 % velikosti dávky [5]), aby nedocházelo k tepelné degradaci hmoty. [2] Po skončení dotlaku začíná plastifikace nové dávky. [2] Šnek se začne otáčet a pod násypkou nabírat granulát. [2] Nabranou hmotu plastifikuje a dopravuje ji do prostoru před čelo šneku. [1] Zároveň ustupuje dozadu, přičemž musí překonat zpětný tlak, tzv.

protitlak. [2] Velikost protitlaku ovlivňuje jak dobu plastifikace, tak kvalitu prohnětení plastu. Nadměrný protitlak může způsobit degradaci materiálu. [2]

Až do zatuhnutí vtoku může šnek ovlivňovat tlakové poměry v dutině formy.

[1] Ukončení dotlaku před zatuhnutím vtoku, zapříčiní rychlejší pokles tlaku ve formě. [1] Ohřev plastu je realizován jak topnými tělesy rozmístěnými po obvodu komory, tak třením plastu o stěny komory a povrch šneku, tak i přeměnou hnětací práce v teplo. [2] Po zastavení otáček šneku, následuje odsunutí tavicí komory od formy (tento krok nemusí být vždy pravidlem), tím je zamezen přechod tepla z tavicí komory na chlazenou formu. [1] V průběhu chlazení, které stále probíhá, tlak ve formě klesá až na hodnotu zbytkového tlaku, což je tlak, pod jehož hodnotou se ztuhlá hmota nachází těsně před otevřením formy. [1] Nedostatečný zbytkový tlak je příčinou

Liberec 2014 17

propadlin a deformací výstřiku [1], příliš vysoký naopak vnitřního pnutí, které u některých materiálů vede k samovolnému prasknutí. [2] Zbytkový tlak lze regulovat, zkrácením doby dotlaku nebo programovaným průběhem vnitřního tlaku během dotlaku, [2] což znázorňuje tečkovaná čára na obr. 7.

[2] Po dostatečném zchladnutí, se forma otevře a vyhazovače vyhodí výstřik ven z formy. [2] Před začátkem dalšího cyklu může následovat tzv.

manipulační čas, to je čas na obsluhu formy, například vložení zálisků. [1]

2.5 Faktory ovlivňující pevnost hybridního spoje 2.5.1 Smrštění

Smrštění lze definovat jako rozměrovou změnu výrobku oproti formě.

V případě vstřikování polymerů není smrštění materiálovou konstantou, jako tomu je například u kovů. U plastů se rozlišují dva druhy, smrštění výrobní a dodatečné smrštění. Stanovení smrštění je popsáno normou ČSN EN ISO 294-4. V tomto případě se smrštění stanovuje na zkušební desce o rozměrech 60 x 60 x 2 mm. Získané výsledky slouží k porovnání různých druhů plastů. V praxi jsou skutečné vlastnosti ovlivněny tvarem výrobku a stavem materiálu po zpracování a mohou se od tabulkových hodnot značně lišit. [6]

Obr. 8 Změna rozměru výstřiku v závislosti na čase v důsledku smrštění [5]

1-rozměr formy, 2-tepelná expanze ve formě, 3-smrštění po vyhození z formy, 4-výrobní smrštění, 5-dodatečné smrštění, 6-celkové smrštění,

Liberec 2014 18

7-rozměr po kondicionaci, A-studená forma-teplota okolí, B-forma na pracovní teplotě, C-výstřik po vyhození z formy, D-výstřik po 24 hodinách od vyhození z formy uložený za normálních podmínek, E-výstřik po delším skladování nebo tepelné kondicionaci, F-díl po kondicionaci ve vodě

Činitele ovlivňující smrštění termoplastů:

Tvar součásti [6]

Smrštění je menší u tenkostěnných výstřiků nebo tenkostěnných částí výstřiků, dále pak u výstřiků s větším poměrem délky toku k tloušťce stěny.

Větší je naopak u tlustostěnných výstřiků a při menším poměru délky toku k tloušťce stěny. Rozdílnost smrštění v různých částech výstřiku je menší u jednodušších tvarů o stejné tloušťce stěny, větší u složitých a členitých tvarů s různou tloušťkou stěny a s otvory či výstupky.

Obr. 9 Schéma rozměrových změn a jejich tolerancí u výstřiků z plastů [6]

Jako výchozí rozměr je považován základní střední rozměr ve formě A1. Může se jednat jak o vnitřní, tak i o vnější rozměr (jádro). Tento rozměr je zhotoven v určené toleranci, ta je na obr. 9 znázorněna úzkým černým tolerančním polem, které je symetricky umístěno kolem středního rozměru.

Ohřátím na provozní teplotu se zvětší původní rozměr formy na hodnotu A2. Výrobní tolerance formy i teplotní roztažení formy se v praxi obvykle zanedbávají, protože jsou přibližně o jeden řád menší než rozměrové změny výstřiku. Výstřik, vyjmutý z formy, má rozměr B1, který je oproti rozměru formy A2 menší o hodnotu smrštění (výrobního). Toto smrštění neproběhne ihned, zjišťuje se proměřením výstřiku po 24 hodinách skladování při teplotě 20 °C a relativní vlhkosti vzduchu 65 %. Bílá nešrafovaná toleranční pole na obr. 9 označují tzv. toleranci smrštění. Tato tolerance je také symetricky umístěna kolem středního rozměru. Zahrnuje rozdíly smrštění zapříčiněné

Liberec 2014 19

různou tloušťkou stěn, různými technologickými podmínkami a anizotropii smrštění.

Příčiny anizotropie smrštění jsou jednak vlivy struktury, jednak vliv tvaru výstřiku. Jednoduché tvary budou mít užší tolerance smrštění než tvary složité a členité, u nichž např. jádra, velké tenkostěnné plochy, výběžky, vybrání apod. zabraňují volnému rovnoměrnému smršťování. Nejméně zábran má smrštění tloušťky stěny u plochého výstřiku jednoduchého tvaru, a proto bude toto smrštění větší než smrštění délky a šířky téhož výstřiku.

Celková tolerance výstřiku je podle obr. 9 součet tolerance smrštění a výrobní tolerance formy.

V průběhu několika týdnů či měsíců po vystříknutí dochází k dodatečnému smrštění výstřiku (B1->B2), to je způsobené dezorientací, uvolněním vnitřního pnutí, popřípadě dodatečnou krystalizací. Za normální teploty má dodatečné smrštění hodnotu asi jedné desetiny výrobního smrštění. Zvýšená teplota tuto hodnotu navyšuje. Na obr. 9 je jeho tolerance vyznačena svisle šrafovaným polem, rozšiřuje celkové toleranční pásmo výstřiku.

Obr. 10 Závislost dodatečného smrštění Sd na době používání t pro výstřiky z polyoxymethylenu vstřikované a používané při různých teplotách [7]

Výpočet smrštění [5]

Vztahy pro výrobní objemové smrštění jsou vyjádřeny rovnicemi (1.1), (1.2).

(1.1)

(1.2)

kde je:

VF ... objem tvarové dutiny formy za teploty okolí 23 °C [m³] VV ... objem výstřiku za teploty okolí 23 °C [m³]

SD ... smrštění ve směru délky [%]

1 - teplota formy 60°C, teplota použití 60°C 2 - teplota formy 90°C, teplota použití 60°C 3 - teplota formy 90°C, teplota použití 23°C 4 - teplota formy 90°C, teplota temperace 160°C, teplota použití 60°C

5 - teplota formy 90°C, teplota temperace 160°C, teplota použití 23°C

Tloušťka stěn výstřiku je 3,2 mm.

Liberec 2014 20

SS ... smrštění ve směru šířky [%]

STL ... smrštění ve směru tloušťky stěny [%]

Vztah pro lineární smrštění je vyjádřen rovnicí (2)

(2)

kde je:

LF ... rozměr formy při teplotě 23 °C [m]

LV ... rozměr výstřiku při teplotě 23 °C [m]

Aproximace reálného smrštění jednou hodnotou lineárního smrštění přesně nevystihuje všechny směrové složky (délka, šířka, tloušťka). Z těchto složek lineární smrštění prakticky obsahuje to největší, což je smrštění tloušťky stěny dílu.

Vztahy pro určení smrštění tloušťky stěny jsou vyjádřeny rovnicemi (3.1), (3.2). Tyto rovnice vychází z výsledků měření reálných výstřiků.

(3.1)

(3.2)

kde je:

SVV ... objemové výrobní smrštění [%]

STL ... smrštění ve směru tloušťky stěny [%]

SD/S ... smrštění ve směru délky nebo šířky [%]

Liberec 2014 21

Obr. 11 Průběh smrštění v chladnoucí plastové desce [5]

Materiál a jeho struktura

U amorfních polymerů je smrštění dáno zmenšením měrného objemu při ochlazování, toto zmenšení objemu se u semikrystalických polymerů zvyšuje krystalizací. [7] Proto amorfní polymery mají tedy menší smrštění (0,3 až 0,5 %) než semikrystalické (0,8 až 4 %). [7] S rostoucím obsahem plniva se smrštění (jak výrobní tak dodatečné) zmenšuje. Anizotropie smrštění je menší u výstřiků s minimální orientací makromolekul a plniva.

Naproti tomu výstřiky s vyšším stupněm orientace, kupříkladu s dlouhými částmi, jsou rozdíly smrštění v různém směru značné. Vyšší anizotropii lze předpokládat u výstřiků s vláknitými plnivy, jakými jsou například skelná vlákna i zde však rozhoduje jejich orientace.

Technologické podmínky

Menší smrštění je při vyšším nebo déle trvajícím dotlaku taveniny do formy, při nižší teplotě formy, při vyšší teplotě taveniny a naopak. Menší rozdíly smrštění v různém směru mají výstřiky se symetricky umístěnými vtoky a stejně dlouhými tokovými drahami. [6] Vliv má také vhodné rozmístění chladicích kanálků.

Vnější vstřikovací tlak, jeho zvýšení má za následek zvýšení tlaku taveniny v dutině formy. [8] Následkem čehož se zvýší vnitřní tlak v bodě zatuhnutí vtoku, což vede ke zvýšení hmotnosti výstřiku a menšímu smrštění.

[8]

Liberec 2014 22

Obr. 12 Vliv vnějšího vstřikovacího tlaku na vnitřní tlak [8]

Obr. 13 Závislost smrštění na tlaku v dutině formy při vstřikování polyoxymethylenu [7]

Vstřikovací teplota, její zvýšení také způsobuje zvýšení vnitřního vstřikovacího tlaku, i přes na konstantní vnější vstřikovací tlak. Příčinou je pokles viskozity taveniny. [8] Důsledkem tohoto poklesu jsou menší ztráty tlaku v tavicí komoře a ve formě. [8] Zvyšuje se také vnitřní tlak v okamžiku zatuhnutí vtoku. [8] Vlivem pomalejšího chladnutí se prodlužuje doba zatuhnutí vtoku. Pokud je délka vstřikovacího cyklu konstantní, zvyšuje se zbytkový tlak ve formě, hmotnost výstřiku se zvětšuje a jeho smrštění klesá.

[8]

1 - výstřik temperovaný při 80°C 2 - výstřik temperovaný při 100°C 3 - výstřik temperovaný při 120°C 4 - teplota formy při vstřikování 120°C 5 - teplota formy při vstřikování 100°C 6 - teplota formy při vstřikování 80°C Tloušťka stěn výstřiku je 3,2 mm.

Liberec 2014 23

Obr. 14 Vliv vstřikovací teploty na vnitřní tlak [8]

Teplota formy má na zvýšení vnitřního tlaku vcelku malý vliv. Nicméně jejím zvýšením se prodlužuje doba zatuhnutí vtoku, takže klesá tlak v okamžiku zatuhnutí vtoku a zároveň i zbytkový tlak. [8] Vyšší teplota formy pozitivně ovlivňuje vnitřní pnutí ve výstřiku, jeho smrštění se ale zvětšuje. [8]

Obr. 15 Vliv teploty formy na vnitřní tlak [8]

Liberec 2014 24

Obr. 16 Závislost smrštění S na teplotě formy T pro různé vstřikovací tlaky [7]

Tab. 1: Přehled vlivů na smrštění [6]

Vliv Smrštění

vyšší dotlak značné zmenšení

delší doba dotlaku značné zmenšení nižší teplota formy mírné zmenšení vyšší teplota taveniny mírné zmenšení vyšší stupeň krystalinity zvětšení

2.5.2 Krystalizace

Krystalickou strukturu mohou vykazovat pouze některé druhy termoplastů s příhodným tvarem makromolekul. [1] Makromolekuly se k sobě těsně přikládají a skládají se do tvaru lamel. Lamely jsou základním krystalickým útvarem a mohou vytvářet složitější útvary tzv. sférolity. [2]

Výška lamely se pohybuje mezi 7 až 14 nm. [1] Lamela se skládá z jednotlivých proužků, přičemž jeden proužek odpovídá jedné makromolekule. Vzniká střídavým ohýbáním makromolekuly ve vzdálenosti odpovídající výšce lamely o 180°. [1] Obdobně se vytváří fibrilární struktura, k níž je ale třeba spolupůsobení napětí, např. při vytlačování. [1] Základním morfologickým útvarem jak amorfních oblastí, tak amorfních plastů jsou globuly neboli klubíčka o velikosti 10 až 30 nm. [1]

1 - výstřik vystříknutý pod tlakem 90 MPa, temperovaný

2 - výstřik vystříknutý pod tlakem 120 MPa, temperovaný

3 - výstřik vystříknutý pod tlakem 90 MPa, netemperovaný

4 - výstřik vystříknutý pod tlakem 120 MPa, netemperovaný

Materiál polyoxymethylenu, tloušťka stěny výstřiku 3,2 mm.

Liberec 2014 25

Obr. 17 Nadmolekulární struktura [9]

Plasty schopné částečné krystalizace se nazývají semikrystalické.

Nikdy nemohou dosáhnout 100 % krystalické struktury, určitá část vždy zůstane nekrystalická, tedy amorfní. Procentuální podíl krystalických oblastí je vyjádřen stupněm krystalinity. Krystalické oblasti se svými vlastnostmi výrazně liší od amorfních. Vlivem těsnějšího uspořádání makromolekul v krystalických oblastech a tím i větších soudržných sil má zvyšování krystalického podílu za následek zvýšení pevnosti, tuhosti a tvrdosti polymeru, při současném snížení houževnatosti. [1] Vyšší stupeň krystalinity také zapříčiňuje větší smrštění.

Pro krystalizaci jsou nutné vhodné kinetické podmínky, které souvisí s pohyblivostí makromolekul nebo jejich částí. [1] Ty závisí především na teplotě, se kterou souvisí dva faktory rozhodující o tvorbě krystalické fáze, totiž rychlost nukleace a rychlost růstu krystalů. [1] Nukleace znamená tvorbu krystalických zárodků, na nichž teprve rostou krystaly.[1] Ke krystalizaci dochází pouze nad teplotou skelného přechodu Tg a pod teplotou tání Tm. [1]

Liberec 2014 26

Obr. 18 Závislost rychlosti krystalizace na teplotě [1]

Další veličinou ovlivňující průběh krystalizace je doba, kterou má polymer k dispozici. [1] Při pomalém ochlazování polymeru z teploty Tm se vytváří malé množství zárodků a struktura je hrubozrnná. [1] Pro dosažení jemnozrnné struktury musí krystalizace probíhat při takové teplotě, kdy se tvoří velké množství zárodků. Má-li výrobek vykazovat co nejlepší mechanické vlastnosti, je nutné krystalizaci řídit tak, aby bylo dosaženo co nejvyššího stupně krystalinity, ale současně zajistit jemnozrnnou strukturu.

[1] Toho lze docítit i přidáním nukleačních přísad, což jsou anorganické prášky, které příznivě ovlivňují množství zárodků. [1]

Krystalizace probíhá převážně při tuhnutí taveniny ve formě [6], tato krystalizace je nazývána krystalizací primární. Později ve výrobku dochází ještě k velmi pozvolné sekundární krystalizaci.[6] Ta může být spojena jistými trvalými deformacemi nebo vznikem vnitřního pnutí. [6] Zvýšené teploty při skladování výstřiku podporují sekundární krystalizaci. [6]

Vliv formy [6]

Chladnější forma a tenkostěnné partie výstřiku znamenají rychlé ztuhnutí a potlačení možnosti krystalizace, takže povrchová vrstva stěny zůstává amorfní nebo jemně krystalická. Horká forma a silnostěnné partie dávají jemně krystalický povrch, pod povrchem jsou směrově uspořádané (orientované) drobné sférolity, uvnitř jádra stěny pak velké neuspořádané sférolity. Stupeň krystalinity přitom roste od povrchu k jádru stěny. Tyto morfologicky různé krystalické oblasti mají každá různé smrštění. Odlišné smrštění mají i amorfní oblasti. Následkem těchto rozdílných smrštění vzniká ve výstřiku vnitřní krystalizační pnutí, které se sekundární krystalizací dále zvětšuje. Sekundární krystalizace a z ní vzniklé vnitřní pnutí jsou velké při použití chladné formy, která krystalizaci potlačuje.

Liberec 2014 27

2.5.3 Orientace makromolekul [6]

Při vstřikování termoplastů dochází k orientaci makromolekul. Příčinou je protlačování rychle chladnoucí taveniny úzkými kanálky a průřezy ve formě, normálně nepravidelně zkroucené makromolekuly se vysokým smykovým napětím narovnávají ve směru toku a v této nerovnovážné poloze ztuhnou. Čím více jsou makromolekuly paralelně srovnány vedle sebe, tím vyšší je stupeň orientace. Výsledkem orientace je anizotropie vlastností. Se zvyšujícím se stupněm orientace se v jejím směru zvyšuje pevnost a poněkud i modul pružnosti, tažnost se naopak snižuje. Ve směru kolmo na orientaci klesá pevnost v tahu. Smrštění ve směru toku materiálu (ve směru orientace) bývá jiné než ve směru kolmém. Dodatečné smrštění je větší ve směru orientace, zvlášť při zvýšených teplotách, následkem přirozené snahy makromolekul o dezorientaci.

Obr. 19 Průtok taveniny termoplastu kanálem ve formě [6]

a) profil čela taveniny

(1-viskózní povrch čela s biaxiální orientací, 2-ztuhlá vrstva na stěně kanálu,

3-tekuté jádro, 4-ocelová stěna kanálu)

b) profil rychlosti proudu taveniny v bodech A, B, C c) profil smykové rychlosti dv/dy v bodech A, B, C (úměrné smykovému napětí a stupni orientace)

Liberec 2014 28

2.5.4 Vnitřní pnutí [6]

Orientační pnutí vzniká jako následek rozdílné orientace ve výstřiku.

Bývají dosti velká a mohou vést k dodatečným nepravidelným deformacím a trhlinám.

Krystalizační pnutí vzniká následkem různého smrštění rozdílných krystalických oblastí a následkem sekundární krystalizace. Bývá menší než orientační pnutí.

Ochlazovací pnutí vzniká nerovnoměrným ochlazováním různých částí výstřiku. Na povrchu stěn je ochlazení prudké a smrštění malé. V jádru stěny je ochlazování pomalejší a smrštění větší, smrštění však z části brání ztuhlá povrchová vrstva. Po ztuhnutí celého průřezu je v povrchové vrstvě tlakové pnutí a v jádru stěny tahové. Tahové ochlazovací pnutí vzniká také kolem zastříknutých kovových zálisků, je způsobeno rozdílem teplotní roztažnosti zálisku a okolního plastu.

Pnutí vlivem efektu proudění. Při plnění formy je čelo proudu taveniny tvořeno chladnější vysoce viskózní povrchovou vrstvou, která se napíná jako blána a vzniká v ní biaxiální orientace. Vzhledem k sousedním méně orientovaným vrstvám vzniká v této povrchové vrstvě biaxiální tahové napětí.

Jakmile tato vrstva přilehne na stěnu formy, okamžitě ztuhne v daném stavu napjatosti. Výsledkem je špička tahového pnutí na povrchu výrobku.

Expanzní pnutí se objevuje, pokud je při otevření formy výstřik ve formě ještě pod tlakem, např. vlivem nadměrného vstřikovacího tlaku. Po vyjmutí z formy výstřik expanduje pod tlakem vnitřních ne zcela ztuhlých partií. Výsledkem je tahové pnutí v povrchové vrstvě a tlakové pnutí v jádru stěny výstřiku.

Obr. 20 Průběh tří druhů vnitřního pnutí [6]

a) ochlazovací pnutí

b) pnutí vlivem efektu proudění c) expanzní pnutí

Liberec 2014 29

3. Experimentální část

Cílem tohoto experimentu je praktické ověření vlivu teploty kovového zálisku na pevnost hybridního spoje při statickém jednoosém tahovém namáhání.

3.1 Měření pevnosti v tahu 3.1.1 Měřené vzorky

Vzorky vyrobila firma HPQ Plast, s. r. o., jedná se o torza šroubováků.

Vzorek je tvořen ocelovou tyčkou  8 mm, zastříknutou plastem za pomoci technologie hybridního vstřikování. Ocelové tyčky, neboli zálisky byly předehřáty na teploty 20 °C, 50 °C a 80 °C. Plastové části vzorků jsou tvořeny třemi druhy plastů, HOSTAFORM C 13021 natur (POM), ALTECH PA6 A 1000/209 NC (PA 6), DAPLEN EE002AE (PP). Pro účely měření byly vytvořeny vzorky všech kombinací teplot a materiálů viz tab. 2.

Tab. 2: Materiály vzorků a teploty zálisků

Teplota zálisku Materiál Označení

20 °C

HOSTAFORM C 13021 natur (POM) D ALTECH PA6 A 1000/209 NC (PA 6) G

DAPLEN EE002AE (PP) C

50 °C

HOSTAFORM C 13021 natur (POM) E ALTECH PA6 A 1000/209 NC (PA 6) H

DAPLEN EE002AE (PP) B

80 °C

HOSTAFORM C 13021 natur (POM) F ALTECH PA6 A 1000/209 NC (PA 6) I

DAPLEN EE002AE (PP) A

Liberec 2014 30 Použité plasty

Tab. 3: Hostaform® C 13021 (POM) [11]

Fyzikální vlastnosti Hodnota Jednotka Testovací metoda

Hustota 1,41 g/cm³ ISO 1183

Rychlost objemového průtoku taveniny

(190 °C/2,16 kg) 12,0 cm³/10min ISO 1183

Smrštění ISO 294-4

Kolmo na směr toku 1,8 %

Ve směru toku 2,0 %

Navlhavost (Nasycení, 23 °C) 0,65 % ISO 62

Analýza plnění Hodnota Jednotka Testovací

metoda

Hustota taveniny 1,200 g/cm³ Interní metoda

Teplota při vyhození z formy 165 °C Interní metoda

Měrná tepelná kapacita 2210 J/kg/°C Interní metoda

Tepelná vodivost taveniny 0,16 W/m/K Interní metoda

Vstřikování Hodnota Jednotka

Teplota sušení 120140 °C

Doba sušení 3,04,0 h

Doporučená maximální vlhkost 0,15 %

Teplota násypky 20,030,0 °C

Teplota trysky 190210 °C

Teplota zpracování 190210 °C

Teplota formy 80,0120 °C

Vstřikovací tlak 60,0120 MPa

Vstřikovací rychlost Pomalá-Střední

Dotlak 60,0120 MPa

Protitlak 0,004,00 MPa

Tab. 4: ALTECH PA6 A 1000/209 (PA 6) [12]

Fyzikální vlastnosti Hodnota Jednotka Testovací metoda

Hustota 1130 kg/m³ ISO 1183

Navlhavost 3 % ISO 62

Vstřikování Hodnota Jednotka

Teplota sušení 80 °C

Doba sušení 212 h

Teplota zpracování 250270 °C

Teplota formy 4080 °C

Liberec 2014 31

Tab. 5: Daplen™ EE002AE (PP) [11]

Fyzikální vlastnosti Hodnota Jednotka Testovací metoda

Hustota 0,905 g/cm³ ISO 1183

Rychlost hmotnostního průtoku taveniny

(230 °C/2,16 kg) 11 g/10min ISO 1133

Smrštění 1,4 % Interní metoda

Vstřikování Hodnota Jednotka

Teplota sušení 80,0 °C

Doba sušení 2,0 h

Teplota násypky 40,080,0 °C

Teplota zpracování 220260 °C

Teplota formy 30,050,0 °C

Dotlak 30,060,0 MPa

Obr. 21 model vzorku

Obr. 22 náčrt vzorku

Liberec 2014 32

Obr. 23 fotografie vzorku

Obr. 24 vzorek po vytažení zálisku výstřik

zálisek – zastříknutý konec místo opnutí do čelistí

část

Liberec 2014 33

3.1.2 Měřicí přístroje a zařízení

Měření bylo provedeno na zařízení TIRAtest 2300.

Obr. 25 Trhací stroj TIRAtest 2300 Technické parametry: [10]

Maximální síla zkoušení dole

Rozsah měření síly 0,7 – 100 000 N

Maximální zdvih příčníku 0,00725 – 600 mm/min Pracovní prostor:

Šířka pracovního prostoru 550 mm Výška pracovního prostoru:

nahoře 1360 mm

dole 1250 mm

Software: LabNET TahTlak

Upínací přípravek Upínací hlava

Pohyblivý příčník

Vedení

Ovládání

Řídící systém

Liberec 2014 34

3.1.3 Upínací přípravek

Pro upnutí vzorku na trhací stroj byl použit upínací přípravek, viz obr.

26. Tento přípravek byl zhotoven z tyče průřezu U, opatřený dvěma otvory pro upevnění k pohyblivému příčníku za pomoci šroubů a jedním otvorem pro provlečení kovové části zkušebního vzorku. Minimalizaci odchylky od osy tahu při ustavení vzorku zajistila minimální vůle mezi kovovou částí a průvlačným otvorem. Provlečení bylo provedeno nadoraz a po vizuální kontrole správnosti ustavení byly sevřeny čelisti upínací hlavy. Pojmem nadoraz je myšleno opření čela plastové části vzorku o vnitřní stěnu přípravku viz obr. 26.

Obr. 26 Upínací přípravek upnutý na trhacím stroji TIRAtest 2300

Upínací hlava

Zkušební vzorek Upínací čelisti

Upínací přípravek

Pohyblivý příčník Šrouby

Liberec 2014 35

3.1.4 Popis měření

Měření proběhlo v Laboratoři zkoušení kovů Katedry strojírenské technologie Technické univerzity v Liberci.

Měření vzorků (viz 3.1.1) na pevnost v tahu probíhalo následovně.

Vzorek byl ustaven a upnut na trhacím stroji za pomoci upínacího přípravku (viz 3.1.2, 3.1.3). Následně byl spuštěn posuv na trhacím stroji. Průběh zkoušky bylo možné v reálném čase sledovat v programu LabNET TahTlak, kde byla vizualizována závislost zatěžující síly a uražené dráhy příčníku. Síla vždy strmě stoupala až do maximální hodnoty, při které došlo k porušení hybridního spoje. Toto porušení bylo doprovázeno slyšitelným „lupnutím“.

Tyto maxima jsou dobře viditelná v grafech (viz obr. 27 až 35). Následné síly byly způsobeny třením zálisku a plastu, síly klesaly se zmenšující se dotekovou plochou. Zmíněné zmenšování dotekové plochy bylo zapříčiněno vytahováním zálisku. Při úplném vytažení klesly síly na nulu.

Bylo zkoušeno 7 vzorků od každé varianty A až I.

Nastavení trhacího stroje:

Rychlost posuvu 40 mm/min

Dráha příčníku 90 mm

Podmínky měření:

Teplota 21 °C

Vlhkost vzduchu 56 %

3.1.5 Výsledky měření

V potaz jsou brána data naměřená do 20 mm z celkové ujeté dráhy příčníku. Dále naměřená data jsou z hlediska problematiky této práce nepodstatná. Jedná se totiž pouze o síly, způsobené třením zálisku o plastovou část. Tyto síly mají klesající přibližně lineární průběh a nikdy nepřekračují maximální síly nutné k porušení spoje, které jsou v grafech viditelné v několika prvních milimetrech.

Grafická znázornění tahové zkoušky jsou v plném rozsahu uvedeny v Příloze č. 5.

Liberec 2014 36

Obr. 27 Grafické znázornění tahové zkoušky – vzorek A6

Obr. 28 Grafické znázornění tahové zkoušky – vzorek B2

Liberec 2014 37

Obr. 29 Grafické znázornění tahové zkoušky – vzorek C4

Obr. 30 Grafické znázornění tahové zkoušky – vzorek D6

Liberec 2014 38

Obr. 31 Grafické znázornění tahové zkoušky – vzorek E5

Obr. 32 Grafické znázornění tahové zkoušky – vzorek F7

Liberec 2014 39

Obr. 33 Grafické znázornění tahové zkoušky – vzorek G3

Obr. 34 Grafické znázornění tahové zkoušky – vzorek H2

Liberec 2014 40

Obr. 35 Grafické znázornění tahové zkoušky – vzorek I4

Liberec 2014 41

3.1.6 Vyhodnocení výsledků

Tab. 6: Maximální síly

materiál t [°C] označení Fmax C [N]  Fmax [N] s [N] R [N]

PP 80 A 894,5 756,1 68,8 260

50 B 932,8 723,2 70,3 323,2

20 C 1007,4 816,6 72,9 376,8

POM 20 D 1913,4 1833 190,8 124,9

50 E 1836 1759,2 189,2 134,2

80 F 1894 1752,4 194,2 266,8

PA 6 20 G 920,5 815 97,4 181,7

50 H 822,2 740,3 90,3 230,9

80 I 850,9 705,4 85,5 197,8

Obr. 36 Pevnost spoje v závislosti na teplotě zálisku

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

0 20 40 60 80 100

 Fmax [N]

t [°C]

PP POM PA 6

Liberec 2014 42

Vztah pro výběrovou směrodatnou odchylku je vyjádřen rovnicí (4).

(4)

kde je:

N ... počet měření xi ... naměřené veličiny ... aritmetická průměr

Vztah pro rozpětí je vyjádřen rovnicí (5).

(5)

kde je:

xmax ... maximální naměřená hodnota xmin ... minimální naměřená hodnota

Z grafů na obr. 27 až 35 je zřejmé, že zatěžující síla stoupala lineárně až do maximální hodnoty u všech vzorků. Tento jev je charakteristický pro daný spoj. Plast, který je pevně přilnut k zálisku, se vlivem jeho elastických vlastností pružně deformuje a je tažen spolu se záliskem. Překročením maximální síly dojde k porušení hybridního spoje a síla prudce poklesne.

Plast se vrací do původního tvaru a zálisek je plynule vytahován. U některých vzorků došlo při vytahování zálisku ještě k sekundárnímu nárůstu síly (např.

viz obr. 34), tento nárůst lze vysvětlit zbytkovou soudržností spoje. Tato síla nepřesahuje maximální sílu spoje a nelze ji přisoudit určité teplotě zálisku ani druhu materiálu, protože se vyskytuje napříč všemi zkoušenými materiály a teplotami. U všech testovaných materiálů byla zjištěna nejvyšší pevnost spoje při teplotě zálisku 20 °C. Navýšením teploty zálisku došlo ke snížení pevnosti spoje, tento fakt je zřetelný na obr. 36. Z hlediska materiálu byl nejpevnější spoj při použití polyoxymethylenu a to přibližně o 1000 N oproti ostatním materiálům.

Liberec 2014 43 4. Závěr

Cílem této bakalářské práce bylo zhodnocení vlivu kovových zálisků předehřátých na různé teploty, za nichž jsou vkládány do vstřikovací formy, na pevnost spoje vytvořeného technologií hybridního vstřikování neboli technologií zastříkávání, anglicky in-mould technology. Při této technologii dochází k vytvoření pevného nerozebíratelného, nebo obtížně rozebíratelného spoje a to dokonalým přilnutím vstřikovaného plastu k povrchu vloženého zálisku a následnými procesy doprovázející vstřikovaný plast při chladnutí na normální teplotu.

K zhodnocení této problematiky bylo nezbytné vzít v potaz, jak samotná technologie hybridního vstřikování plastů probíhá, jaké parametry této technologie mají nejvýraznější vlivy na děje probíhající v plastovém materiálu a tím i na pevnost hybridního spoje. Zejména pak na děje, které probíhají při chladnutí plastu. Zásadní vliv má v tomto ohledu smrštění.

Pro posouzení vlivu teploty kovového zálisku na pevnost hybridního spoje v reálných podmínkách byly zhotoveny vzorky, jejichž součástí byl právě hybridní spoj. Vzorky z různých materiálů a s různými teplotami zálisku byly následně podrobeny experimentu na trhacím stroji TIRAtest 2300, s cílem zjistit pevnost spoje při statickém jednoosém tahovém namáhání. Na základě tohoto experimentu bylo zjištěno, že zvyšující se teplota předehřevu zálisku má negativní vliv na pevnost hybridního spoje. Navzdory tomu, že vyšší teplota předehřevu by měla podpořit krystalizaci v místě spoje a tím zvětšit smrštění. Nejvyšší pevnosti u všech zkoušených materiálů, bylo dosaženo při nejnižší testované teplotě předehřevu a to 20 °C.

Ze zkoušených materiálů nejlépe obstál Hostaform C 13021 natur (POM), který dle ISO 294-4 dosahuje smrštění 2 %. Daplen EE002AE (PP), který byl pevností spoje srovnatelný s materiálem Altech PA6 1000/209 (PA 6), má dle interní metody smrštění 1,4 %. Materiálový list plastu Altech PA6 1000/209 neobsahuje informace o smrštění vůbec. Kvůli neúplnosti a nesourodosti materiálových listů však normalizované hodnoty smrštění nelze korektně porovnat. Pro porovnání smrštění jednotlivých materiálů v reálném výstřiku a posouzení smrštění v okolí zálisku by bylo vhodné provést analýzu v simulačním softwaru pro vstřikování plastů.

Liberec 2014 44

Seznam použitých zdrojů

[1] KREBS, J. Teorie zpracování nekovových materiálů. Liberec: TU v Liberci, 2006. 250 s. ISBN 80-7372-133-3.

[2] LENFELD, P. Technologie II. – 2. část (zpracování plastů). Liberec: TU v Liberci, 2009. 139 s. ISBN 978-80-7372-467-2. Online vydání dostupné také z: http://www.ksp.tul.cz/cz/kpt/obsah/vyuka/skripta_tkp/.

[3] TZB-info [online]. Dostupné z: http://www.tzb-info.cz/112963-koleno-s- kovovym-zavitem-vnejsim-i-vnitrnim-v-novych-rozmerech.

[4] ARBURG spol. s. r. o. [online]. Dostupné z:

http://www.arburg.com/cs/cz/spektrum-sluzeb/vstrikovani/vylisky/snimac/.

[5] ZEMAN, L. Vstřikování plastů. Praha: BEN - technická literatura, 2009.

247 s. ISBN 978-80-7300-250-3.

[6] KOLOUCH, J. Strojírenské výrobky z plastů vyráběné vstřikováním.

Praha: SNTL, 1986. 229 s.

[7] ŠEPEK, J., ZELINGER J., KUTA A. Technologie zpracování a vlastnosti plastů. Praha: SNTL; Bratislava: Alfa, 1989. 637 s.

[8] KREBS, J. Teorie a technologie zpracování plastů. Liberec: Vysoká škola strojní a textilní v Liberci, 1981. 341 s.

[9] AUSPERGER, A. Tvářené díly z kovů a plastů. Cvičení č. 01: Opakování základního názvosloví plastů, jejich výroba a přípravné operace pro jejich zpracování [online]. Liberec: TU v Liberci. Dostupné z: http://www.techno- mat.cz/data/katedry/ksp/KSP_TDK_CV_01_CZE_Ausperger_Opakovani_- _plasty,_jejich_vyroba_a_pripravne_technologie.pdf.

[10] Call - Net, s.r.o. [online]. Dostupné z: http://vestar.chytrak.cz/tah_stroj.html.

[11] Prospector. Plastics & Metals Database [online]. Dostupné z:

www.ides.com.

[12] ALBIS Plastic GmbH [online]. Dostupné z:

http://www.albis.com/en/products-solutions/product-datasheets/.

Liberec 2014 45 Seznam příloh

Příloha č. 1 – Materiálový list Hostaform® C 13021 [11]

Příloha č. 2 – Materiálový list ALTECH PA6 A 1000209 [12]

Příloha č. 3 – Materiálový list Daplen™ EE002AE [11]

Příloha č. 4 – Parametry lisování

Příloha č. 5 – Grafická znázornění tahové zkoušky Příloha č. 6 – Tabulka dílčích maximálních sil