DuPontâ„¢ Technische Kunststoffe Allgemeine Konstruktionsprinzipien

Anschnitt
1,5 t
Relative Fertigungskosten
Cycle Cost Factor
8
4
1
schlecht
Auskernung
scharfe Ecke
DELRIN® 100,500,900
besser
Abb. 3.05 Übergang zwischen unterschiedlichen Wanddicken
1 6
Wanddicke Part Thickness des Teils (mm) in mm
Konizität und Auswerferstifte
3 t
gut
Toleranzbereich
Fine Tolerance
«Präzision»
Toleranzbereich
«Standard»
Normal Tolerance
Anschnitt
Abb. 3.06 Relative Fertigungskosten als Funktion der Teiledicke
Die Konizität ist entscheidend für das Entformen der Teile
aus dem Werkzeug. Wird eine minimale Konizität erwünscht,
kann ein Polieren der Entformungsschräge dazu beitragen,
das Ausdrücken der Teile aus dem Werkzeug zu erleichtern.
Die nachstehende Tabelle kann als Richtlinie verwendet
werden.
Tabelle 3.01 Winkel der Konizität*
Flache Konizität Tiefe Konizität
(weniger als (mehr als
25 mm tief) 25 mm tief)
CRASTIN ® PBT 0 – 1 ⁄4° 1 ⁄2°
DELRIN ® 0 – 1 ⁄4° 1 ⁄2°
ZYTEL ® 0 – 1 ⁄8° 1 ⁄4° – 1 ⁄2°
Verstärkte Polyamide 1 ⁄4° – 1 ⁄2° 1 ⁄2° – 1°
Verstärktes PBT
1 ⁄2°
1 ⁄2° – 1°
RYNITE ® PET
1 ⁄2°
1 ⁄2° – 1°
* Für hochglänzende strukturierte Oberflächen Konizität um 1° pro 0,025 mm Strukturtiefe
erhöhen.
12
Werden zur Zwangsentformung Auswerferstifte verwendet,
ist deren richtige Anordnung wichtig, da sie die Teile beim
Ausdrücken beschädigen können. Auch muß die Stiftfläche
groß genug sein, um ein Durchstoßen, Beschädigen oder
Markieren der Teile zu verhindern. In einigen Fällen kann es
erforderlich sein, die Auswerferstifte durch Abstreifplatten
oder -ringe zu ergänzen oder zu ersetzen.
Ausrundungen und Rundungshalbmesser
Scharfe Ecken und Einkerbungen sind wohl die häufigsten
Ursachen für das Versagen von Kunststoffteilen. Dies ist auf
eine abrupte Spannungszunahme in den scharfen Ecken
zurückzuführen und hängt von der spezifischen Geometrie
des Teils und der Schärfe der Ecke oder der Einkerbung ab.
Die meisten Kunststoffe sind kerbempfindlich, und die
höhere Spannung im Bereich der Einkerbung, auch «Kerbspannung»
genannt, führt zur Rißbildung. Um sicherzustellen,
daß eine bestimmte Zone einer Konstruktion innerhalb
sicherer Spannungsgrenzen liegt, können die Spannungskonzentrationsfaktoren
für alle Eckbereiche berechnet werden.
Formeln für spezifische Profile finden sich in den Nachschlagewerken
zur Spannungsanalyse. Abb. 3.07 zeigt ein
Beispiel für die Spannungsfaktoren, die an der Ecke eines
Kragträgers wirksam werden.
Aus dieser Kurve läßt sich die Faustregel für das Maß der
Ausrundung ableiten: der Rundungshalbmesser sollte der
halben Wanddicke des Teils entsprechen. Wie die Kurve
zeigt, läßt sich die Spannung durch Verwendung eines
größeren Halbmessers nur noch unwesentlich senken.
In spritzgießtechnischer Hinsicht ermöglichen glatte Ausrundungen
im Gegensatz zu scharfen Ecken strömungsgünstige
Fließwege im Werkzeug und erleichtern das Ausdrücken
der Teile. Ausrundungen verlängern auch die Lebensdauer
des Werkzeugs, weil sie Auswaschungen im Werkzeug verringern.
Der empfohlene Mindesthalbmesser für Ecken ist
0,5 mm und läßt sich in aller Regel auch dort verwirklichen,
wo eine scharfe Kante erforderlich ist (Abb. 3.08).
Spannungskonzentrationsfaktor
Stress-Concentration Factor
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0
P = Beaufschlagte Last
P = Applied Load
R = Ausrundungshalbmesser
Fillet Radius
T = Teildicke Thickness
Üblicher Usual Wert
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
R/T
Abb. 3.07 Spannungskonzentrierende Faktoren bei einer
freitragenden Struktur
R
P
T