Bauteile und Prüfung von mechanischen Übertragungssystemen - Zylinder

Der Zylinder, auch als Schmelzzylinder oder Maschinenzylinder bezeichnet, ist ebenso wie die Schnecke ein äußerst wichtiges Bauteil in der Injektionsvorrichtung einer Spritzgussmaschine. Er umschließt die Schnecke und den Kunststoffgranulat, und seine Außenseite erhält Wärme von Heizringen. Der Plastifizierungsprozess des Kunststoffgranulats sowie das Einspritzen der geschmolzenen Masse erfolgen alle im Schmelzzylinder. Die Funktion des Schmelzzylinders entspricht der der Schnecke, und beide arbeiten zusammen, um den Spritzgussvorgang abzuschließen. Daher muss der Schmelzzylinder über folgende Eigenschaften verfügen:

a. Der Schmelzzylinder wird aus hochlegiertem Stahl oder 38CrMoAlAo-Oxidstahl gefertigt und unterzogen einer Nitrierbehandlung mit einer Nitrierschichtdicke von 0,5 mm. Um sicherzustellen, dass der Schmelzzylinder bei hohen Temperaturen und Drücken starken Korrosion und Abnutzung widerstehen kann, kann er auch aus Kohlenstoffstahl gefertigt werden, wobei anschließend der Innenkanal des Schmelzzylinders mit einem hochharten, abnutzungsbeständigen Legierungsmaterial wie Xaloy-Legierung vergossen wird.

b. Die geometrischen Abmessungen des Schmelzzylinders, die Form der Einfüllöffnung, die Wandstärkenauslegung des Schmelzzylinders sowie die Gestaltung der Kühlwassereinlässe müssen unter Berücksichtigung der Arbeitsbelastung des Schmelzzylinders und der Temperaturkontrolle des Spritzgussprozesses umfassend gestaltet werden.

c. Die Oberflächenrauhigkeit Ra der Innenkanaloberfläche des Schmelzzylinders beträgt höchstens 1,60 μm, und der Härtewert beträgt mindestens 940 HV.

① Demontage des Zylinders

a. Entfernen Sie die Befestigungsbolzen zwischen dem Einfülltrichter und dem Flansch des Schmelzzylinders.

b. Demontieren Sie die Kühlwassermanschette sowie die Schläuche für den Kühlwassereinlass und -auslass.

c. Trennen Sie die Leitungen und Anschlüsse des Thermoelements und der Heizringe.

d. Lösen Sie die Bolzen der Kupplung, schieben Sie die Kupplung heraus und entfernen Sie die Wellenhülse.

e. Lösen Sie mit einem Schraubenzieher die Befestigungsschrauben am Flansch des Schmelzzylinders, um den Schmelzzylinder von der Spritzstationsträgerplatte zu trennen.

f. Hebden Sie den Schmelzzylinder bis zur kritischen Position und ziehen Sie ihn schrittweise aus der Antriebswelle der Spritzstation heraus.

g. Setzen Sie den Schmelzzylinder auf eine Plattform und demontieren Sie die Schnecke bei noch erhöhter Temperatur.

h. Reinigen Sie sofort die verbliebenen Reste im Schmelzzylinder. Bei der Reinigung der Innenwand des Schmelzzylinders verwenden Sie einen Messingbürste oder Schmirgelpapier – die Verwendung harter Stahlteile zur Entfernung haftender Masse ist nicht erlaubt.

② Reinigung des Zylinders

a. Demontieren Sie den Einfülltrichter, verdecken Sie die Einfüllöffnung des Schmelzzylinders mit einem Deckel. Reinigen Sie den Innenkanal des Schmelzzylinders, indem Sie eine Reinigungsbürste von einem Ende des Schmelzzylinders einführen und hin- und herbewegen, um Fremdkörper und Staub zu entfernen.

b. Nachdem die anhaftende Harzmasse entfernt wurde, wickeln Sie ein sauberes Tuch um eine Stahlbürste, führen Sie sie erneut in den Zylinder ein und wischen Sie alle verbliebenen Rückstände ab.

c. Entfernen Sie die verbliebenen Schmutzreste im Zylinder, indem Sie komprimierte Luft durch die Einfüllöffnung einblasen. Auf dieselbe Weise können Sie auch die Spritzdüse, den Materialübergangskopf und die Schnecke reinigen.

③ Montage des Zylinders

a. Führen Sie die Montage in umgekehrter Reihenfolge der Demontageschritte des Zylinders durch.

b. Nachdem der Zylinder und der Flansch der Spritzdüse montiert sind, befestigen Sie sie mit Befestigungsbolzen – üblicherweise werden Kraftstangen zur Festigung der Bolzen verwendet. Achten Sie darauf, nicht übermäßig festzuziehen, da dies die Bolzen beschädigen könnte. Die Kraftstangen haben in der Regel eine Länge von 400 mm, und das Anzugsmoment beträgt etwa 11 kgf·m (ca. 110 N·m).

c. Festziehen Sie die Befestigungsbolzen an der Stirnseite des Zylinders: Bei der ersten Umlaufrunde ziehen Sie die Bolzen leicht an; bei der zweiten und dritten Umlaufrunde erhöhen Sie die Kraft schrittweise, damit alle Bolzen synchron und allmählich festgezogen werden.

d. Stecken Sie die Heizringe nacheinander in den Zylinder in der vorgegebenen Reihenfolge. Nachdem sie an der richtigen Position platziert sind, ziehen Sie die Heizringe im Uhrzeigersinn fest.

e. Schrauben Sie das Thermoelement anschließend in die Temperaturmessbohrung ein. Vor dem Einschrauben reinigen Sie den Boden der Messbohrung gründlich.

f. Befestigen Sie die Spritzdüse: Öffnen Sie zunächst die Spritzdüse, schrauben Sie sie in die Stirnseite des Zylinders hinein. Nutzen Sie anschließend einen Hilfswerkzeugschlüssel mit Loch, stecken Sie ihn vorsichtig auf die gelochten Klemmbacken, pressen Sie die Spritzdüse fest und befestigen Sie dann die Feder, die Federunterlegscheibe und das Zwischenverbindungsstück. Achten Sie darauf, die Ausrichtung des Zwischenverbindungsstücks nicht zu vertauschen. Schrauben Sie danach den Nadelventil in den Ventilkörper zur Befestigung hinein. Zum Abschluss können Sie die Spritzdüse von Hand einschrauben; wenn sie nicht mehr weitergedreht werden kann, ziehen Sie sie mit einem SVN-Schlüssel fest. Befestigen Sie den Ventilkörper auf dieselbe Weise – er muss fester als die Spritzdüse befestigt werden, sonst besteht die Gefahr, dass bei der Demontage der Spritzdüse sowohl der Ventilkörper als auch die Spritzdüse gemeinsam entfernt werden.

g. Montage des Schneckenkopfs: Klemmen Sie die Schnecke in einem Schraubstock ein, wobei Sie beidseits der Schnecke Messingplatten platzieren, um Verletzungen der Schnecke durch den Schraubstock zu verhindern. Nachdem die Schnecke fixiert ist, können Sie die Demontage und Montage durchführen. Bei der Montage setzen Sie den Rückschlagring auf, dann drehen Sie den Schneckkopf (der linksgewinde ist) im Uhrzeigersinn, bis er nicht mehr weitergedreht werden kann. Schlagen Sie anschließend leicht mit einem Holzhammer auf den Griff des spezialisierten Werkzeugs, das auf den Schneckkopf gesteckt ist, bis der Schneckkopf vollständig fest sitzt.

h. Setzen Sie die Heizmanschette der Düse auf die Spritzdüse und befestigen Sie sie, dann verbinden Sie die Leitungen mit den entsprechenden Endanschlüssen.

i. Montieren Sie die Heizabdeckung.

④ Prüfung des Zylinders

Zur Prüfung des Zylinders wird er in der Regel auf eine Plattform gelegt und die Schnecke zuvor demontiert. Mit einem Schiebelehre können Sie die vordere und hintere Innenbohrung des Zylinders messen. Anhand der Standardabmessungen der Innenbohrung sowie der Standardpassung zwischen Innenbohrung und Schnecke können Sie den tatsächlichen Abnutzungszustand des Schmelzzylinders beurteilen. Andererseits prüfen Sie den Oberflächenzustand der Innenbohrung des Zylinders auf sichtbare Abnutzungs- oder Kratzspuren.

a. Messen Sie die Innendurchmesserabmessung des Zylinders mit einer Schiebelehre.

b. Wählen Sie anhand der Innendurchmesserabmessung den austauschbaren Messkopf des Innenmikrometers für die Prüfung aus.

c. Führen Sie den Messkopf des Innenmikrometers in die Bohrung ein, justieren Sie es und kalibrieren Sie es auf Null.

d. Halten Sie den Griff des Innenmikrometers und messen Sie mehrmals in axialer Richtung der Innenbohrung des Zylinders, um den Zylindrizitätsfehler des Zylinderinnendurchmessers zu ermitteln.

e. Halten Sie den Griff des Innenmikrometers und messen Sie mehrmals an verschiedenen Positionen in radialer Richtung der Innenbohrung des Zylinders, um den Rundheitsfehler des Zylinderinnendurchmessers zu ermitteln.

f. Beurteilen Sie anhand der oben genannten Messungen den Abnutzungszustand des Zylinderinnendurchmessers und führen Sie eine umfassende Beurteilung und Analyse unter Berücksichtigung der Oberflächenglätte durch.

⑤ Reparatur des Zylinders

a. Wenn die Oberfläche der Innenbohrung des Zylinders abgenutzt ist oder Kratzer aufweist, können Sie sie mit einem Ölstein oder Schmirgelpapier reparieren, oder Sie verwenden einen Honkopf an einer Drehmaschine zur Schleif- und Polierbearbeitung.

b. Bei der Schleifbearbeitung mit einem Honkopf an einer Drehmaschine: Klemmen Sie den Zylinder in das Spannfutter der Drehmaschine ein, fixieren Sie die Stange des Honkopfs an der Schlittenführung des Werkzeugträgers der Drehmaschine und führen Sie dann die Schleifbearbeitung durch.

c. Bei schwerer Abnutzung der Innenoberfläche des Zylinders können Sie die Innenoberfläche schleifen, um die abgenutzte Schicht zu entfernen, und sie anschließend honen, um eine Oberflächenrauhigkeit Ra von höchstens 1,60 μm beizubehalten. Abschließend führen Sie eine Wärmebehandlung oder Aufkohlung durch.

d. Wenn der Spalt zwischen der Innendurchmesserabmessung des Zylinders und der Abmessung der Schnecke stark über den zulässigen Toleranzwert hinausgeht, können Sie eine Legierungshülse in den Innendurchmesser des Zylinders einfügen. Nutzen Sie hierfür das Zentrifugalgießverfahren, um eine Schicht aus hartem Legierungsmaterial auf die Innenwand des Zylinders zu gießen. Anschließend kann der Zylinder nach mechanischer Bearbeitung und Schleifbehandlung wieder verwendet werden.