Plättchenapparatur

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Die DKI-Plättchenapparatur

Unter den Möglichkeiten zur Verminderung von Verschleiß sind die Wahl eines Werkstoffes mit höherem Verschleißwiderstand und/oder die Anwendung eines Oberflächenbehandlungsverfahrens die wirkungsvollsten. Für den Schmelzebereich lässt sich eine Auswahl von Werkstoffen anhand von Untersuchungen mit der DKI-Plättchenapparatur treffen. Mit dieser Modellprüfapparatur kann der Verschleißwiderstand von Werkstoffen gegenüber einer verarbeiteten Formmasse und deren Zuschlagstoffen unter praxisrelevanten Bedingungen ermittelt werden. Im Unterschied zum Ringspalt-Tribometer werden nicht die Eigenschaften einer metallischen Materialpaarung, sondern das Verhalten eines metallischen Werkstoffes in Gegenwart von flüssiger Kunststoffschmelze geprüft. Die Untersuchungen mit der Plättchenapparatur lassen sich dem tribologischen System Schmelzekanal zwischen Zylinderwand und Schneckensteg zuordnen. Der prinzipielle Aufbau dieser Prüfapparatur ist einfach (Bild 5). Zwei plättchenförmige Probekörper aus dem gleichen Werkstoff (15 x 12 x 5 mm) werden so in die Düse einer Spritzgießmaschine oder eines Extruders eingebaut, dass ein rechteckiger Spalt mit 0,4 mm Spaltweite für den Durchtritt der plastifizierten Formmasse entsteht. Damit die Probekörper eine reproduzierbare Oberflächenrauhigkeit aufweisen, werden sie auf einer Flächenschleifmaschine durch Umfangschleifen bearbeitet. Die Schleifriefen verlaufen dabei senkrecht zur Spritzrichtung. Dadurch erhalten alle Probekörper die gleiche Oberflächenfeingestalt, wodurch sich für abrasive Füllstoffe die gleichen Angriffsmöglichkeiten ergeben. Die geometrisch einfache Form der Probekörper und des Prüfspaltes mit seinen eindeutig bestimmbaren Strömungsverhältnissen erlauben es, den auftretenden Verschleißphänomenen auch physikalischen Einflussgrößen wie Druck und Schergeschwindigkeit zuzuordnen.

Bild 5: Schnitt durch die DKI-Plättchenapparatur

Verschleißmessgrößen

Eine Verschleißmessgröße ist der Gewichtsverlust der Probekörper, der durch Differenzwägung bestimmt wird. Weiterhin werden die Prüfflächen oberflächenanalytisch mit einem Lichtmikroskop "Askania RMA 5" sowie mit einem Rasterelektronenmikroskop bei verschiedenen Vergrößerungen untersucht. Durch eine spezielle Probekörperhalterung sowie einem PC-gesteuerten Kreuztisch als Positionierhilfe ist es bei der Lichtmikroskopie möglich, dieselbe Position vor und nach dem Versuch reproduzierbar (auf 1 µm) anzusteuern, um vergleichende Bilder zu erhalten.
Außerdem werden die Oberflächenrauhigkeiten sowie charakteristische Kennzahlen (Rz, gemittelte Rauhtiefe [µm]) aller Proben mittels Perthometer "C5D" der Fa. Perthen vermessen und zur Analyse der Oberflächenveränderungen herangezogen.
Für alle Verschleißprüfungen gilt, dass zur Absicherung der Ergebnisse mindestens ein Reproduzierversuch sinnvoll ist.