13 [ REIFF TECHNISCHE PRODUKTE ] Kunststoffe - Roller Belgium

13/102 KUNSTSTOFFE
HINWEISE ZUR SPANGEBENDEN BEARBEITUNG
VON THERMOPLASTEN
PE/PP, H-PVC, PA, POM, PC/PET, etc.
Allgemeines
Können bei der mechanischen Bearbeitung von technischen
Kunst stoffen, die im Maschinenbau von der Metallbearbeitung her
bekannten engen Passungen eingehalten werden?
Grundsätzlich weitgehend ja, denn die Bearbeitung erfolgt auf den
gleichen Präzisions maschinen, wie diese von der Metallbearbeitung
her bekannt sind.
Umwelteinflüsse
Zu beachten ist aber, dass durch Umwelteinflüsse wie Temperaturveränderung
oder teilweise Neigung der Kunststoffe zu
Feuchtigkeitsaufnahme bzw. -abgabe sich, die bei der Bearbeitung
eingehaltenen Passungen sehr schnell über die zulässigen
Toleranzbereiche hinaus verändern. Die nachträglichen Maßänderungen
müssen bei der Konstruktion eines Maschinenteils
aus Kunststoff berücksichtigt werden und es sollten möglichst von
vorneherein Toleranzen festgelegt werden, die diese im späteren
Einsatz durch die kunststoffspezifischen Eigenschaften zu erwartenden
Maßabweichungen berücksichtigen und die vor gesehene
Funktion des Maschinenteiles gewährleisten. Es wäre also wenig
sinnvoll, z. B. bei der Bearbeitung eine Passung H7 einzuhalten, die
dann nach kurzer Zeit gemessen durch Umwelteinflüsse sich über
den zulässigen Bereich hinaus verändert hat. Vielmehr würden
nicht kunststoffgerecht tolerierte Teile vielfach gar nicht ihre vorgesehene
Funktion erfüllen, z. B. wenn eine Lagerbuchse wegen
zu geringem Lagerspiel schon bei einer geringen Temperaturerhöhung
durch seine äußere Fixierung in einem Metallgehäuse in
der Bohrung auf die Welle aufschrumpft.
Wärmedehnung
Kunststoffe verändern sich maßgeblich auf Grund der relativ
hohen Wärmedehnung. Die lineare Wärmedehnzahl gibt an,
wieviel sich die Länge eines Kunststoffteils vergrößert, wenn die
Temperatur um 1°C erhöht wird.
Alle amorphen thermoplastischen Kunststoffe (ab Seite 13/66) sind
anfällig für Spannungsrissbildung. Kühlflüssigkeiten auf öl löslicher
Basis dürfen bei der Zerspanung nicht verwendet werden. Wasser
oder Pressluft ist bei diesem Material zu bevorzugen.
Alle amorphen thermoplastischen Kunststoffe (siehe
Seite 13/66) sind anfällig für Spannungsrissbildung.
Kühlflüssigkeiten auf öl löslicher Basis dürfen bei der
Zerspanung nicht verwendet werden. Wasser oder
Pressluft ist bei diesem Material zu bevorzugen.
Berechnungsformel und Beispiel für die Längenänderung
Die thermische Längenänderung errechnet sich zu
�| = | · a · (� 2 – � 1) [mm] Gl.(1)
�| = Längenänderung in mm
| = Länge bei Temperatur �1 in mm
a = lineare Wärmedehnzahl (nach Tabelle 2) in 10 –5 · 1/°C
�1 = Einbautemperatur in °C (Bezugstemperatur 20 °C)
�2 = Betriebstemperatur in °C
Der Tabelle ist zu entnehmen, dass die Wärmeausdehnung von
Stahl nur 1 ⁄ 10 so groß wie die der meisten Kunststoffe ist.
Daraus ergeben sich wichtige Konsequenzen für die konstruk tive
Gestaltung von Maschinenteilen.
Werkstoffbezeichnung DIN- Lin. therm.
Kurzzeichen Längenausdehnungskoeff.
10 –5 /°C
Polyamid 6 PA 6-E 8
Polyamid 6-6 PA 6-6 8
Polyamid 6-G/mod. mit Oel PA 6-G 7,5
Polyamid 11 PA 11 15
Polyamid 12 PA 12 12
Polyamid 6 + Glasfaser PA 6-GF 2,5
Polyacetal (Hostaform) POM-Cop. 11
Polyacetal + Glasfaser POM-GF 3
Polyester thermopl. PETP 8
HMW-PE RCH 1000/RCH 500 PE 20
Polypropylen PP 18
Polyvinylchlorid hart PVC hart 8
PTFE/Teflon-Hostaflon PTFE 19,5
PTFE +25 % Glas PTFE/Glas 12,6
PTFE +25 % Kohle PTFE/Kohle 10,7
PTFE +40 % Bronze PTFE/Bronze 9,7
Polycarbonat PC 6
Hartgewebe 2082/DIN 7735 HGW 3,5
Stahl (zum Vergleich) ST 1,2
Die Volumenänderung errechnet sich zu
�V = V · � · (� 2 – � 1) [mm 3 ] Gl.(2)
�V = Volumenänderung in mm 3
V = Volumentemperatur � 1 in mm 3
� = Linearer thermischer Volumenausdehnungskoeffizient
10 –5 · 1/°C
�1 = Einbautemperatur in °C (Normaltemperatur 20°C)
�2 = Betriebstemperatur in °C
Wird für Gleichung (2) vorausgesetzt, dass die thermische
Längenänderung in keiner Richtung behindert wird, dann
gilt � = 3 · a [10 –5 · 1/°C].
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