DuPont™ Technische Kunststoffe Allgemeine ...

Ein zusammenfaltbarer Kern oder andere vorstehend
beschriebene Methoden sollten verwendet werden, um
einwandfreie Teile mit Hinterschneidungen von mehr als
5% zu erzielen.
– ZYTEL ® Polyamide – Teile aus ZYTEL ® mit Hinterschneidungen
von 6% bis 10% lassen sich im allgemeinen noch
aus der Formhöhlung abstreifen. Abb. 3.24 zeigt, wie die
zulässige Hinterschneidung zu berechnen ist. Sie ist von
der Wanddicke und dem Durchmesser abhängig. Die Hinterschneidung
sollte abgeschrägt sein, um das Ausdrücken
aus dem Werkzeug zu erleichtern und eine Überbeanspruchung
des Teils zu vermeiden.
% Hinterschneidung
=
(A – B) · 100
B
% Hinterschneidung
=
(A – B) · 100
C
B
A
C
B
A
– Verstärkte Kunststoffe – Obwohl für Hinterschneidungen
bei glasfaserverstärkten Kunststoffen faltbare Kerne oder
mehrteilige Werkzeuge empfohlen werden, um beim Entformen
hohe Spannungen weitgehend zu vermeiden, lassen
sich sorgfältig konstruierte Hinterschneidungen auch
zwangsentformen. Die Hinterschneidung sollte gerundet
sein und beim Entformen aus einem 40° C heißen Werkzeug
nicht mehr als 1% betragen. Erfolgt dagegen die
Zwangsentformung aus einem 90° C heißen Werkzeug,
darf die Hinterschneidung auf 2% vergrößert werden.
Umspritzte Einlegeteile
Innenseite
des
Spritzgußteils
Außenseite
des
Spritzgußteils
Abb. 3.24 Zulässige Hinterschneidungen für ZYTEL ®
Bei einer Reihe von Konstruktionen lassen sich durch zusätzliche
Rippen, Gewindeaugen oder Einlegeteile manche Probleme
lösen; zugleich können dadurch aber auch neue Probleme
entstehen. Rippen können die erforderliche Steifigkeit
bewirken, aber Verzug zur Folge haben. Gewindeaugen dienen
zwar als geeignete Befestigung für selbstschneidende
Schrauben, rufen aber in vielen Fällen Einfallstellen an der
Oberfläche hervor. Gewindeenthaltende Einlegeteile hingegen
bewirken, daß das Teil viele Male montiert und wieder demontiert
werden kann, ohne das Gewinde zu beeinträchtigen.
Angesichts dieser möglichen Probleme ist zu fragen, wann
Einlegeteile verwendet werden sollten. Die Antwort ist die
gleiche wie für Rippen und Gewindeaugen: Einlegeteile sollten
verwendet werden, wenn eine funktionelle Notwendigkeit
dafür besteht und das verbesserte Verhalten des Produktes
die zusätzlichen Kosten rechtfertigt.
B
A
C
B
A
Es gibt vier Hauptgründe für die Verwendung von Einlegeteilen
aus Metall:
– um Gewinde zu erhalten, die unter Dauerlast einsetzbar
sind oder eine häufige Demontage des Teils ermöglichen;
– um enge Toleranzen bei Innengewinden einzuhalten;
– um eine dauerhafte Verbindung zweier hochbelasteter tragender
Teile zu ermöglichen, z.B. eines Zahnrades mit
einer Welle;
– um ein elektrisch leitendes Teil herzustellen.
Sobald feststeht, daß Einlegeteile erforderlich sind, sollten
alternative Methoden zu ihrer Befestigung erwogen werden.
Statt Einlegeteile zu umspritzen, sollte man prüfen, ob sie
mit Preßpassungen, Schnappsitzen oder Ultraschall-Schweißverfahren
befestigt werden können. Ausschlaggebend sind die
Gesamtherstellungskosten.
In jedem Falle sollten aber – über die bereits erwähnten Nachteile
hinaus – weitere mögliche Nachteile von Einlegeteilen
berücksichtigt werden:
– Einlegeteile können «schwimmen», sich verlagern und das
Werkzeug beschädigen.
– Die Beschickung mit Einlegeteilen ist oft schwierig und
kann den Spritzzyklus verlängern.
– Einlegeteile können eine Vorheizung erforderlich machen.
– Einlegeteile in Ausschußware lassen sich nur schwer
wiedergewinnen.
Der am häufigsten beklagte Nachteil von Einlegeteilen sind
spannungsbedingte Risse im umgebenden Kunststoff. Das
Ausmaß der Spannung läßt sich anhand eines Spannungs/
Dehnungsdiagramms für das jeweilige Material ermitteln.
Um die Umfangsspannung abzuschätzen, geht man davon
aus, daß die Spannung in dem Material, in dem sich das Einlegeteil
befindet, gleich der Formschwindung ist. Multiplizieren
Sie nun die Formschwindung mit dem entsprechenden
Biege-E-Modul des Materials (Schwindung mal E-Modul
gleich Spannung). Ein kurzer Vergleich der Schwindungswerte
von Polyamiden und Acetalhomopolymer kann die
Dinge jedoch besser verdeutlichen.
Polyamid, das einen Schwindungsnennwert von 0,015 mm/mm*
aufweist, ist Acetalhomopolymer mit einem Schwindungsnennwert
von 0,020 mm/mm* deutlich überlegen. Daher stellen mit
ZYTEL ® Polyamid umspritzte Einlegeteile keine so großen
Probleme in bezug auf Rißbildung dar.
Der höhere Schwindungswert für Acetalhomopolymer ergibt
eine Spannung von etwa 52 MPa, die etwa 75 Prozent der
Bruchfestigkeit des Materials entspricht. Die Dicke des
Wulstmaterials, das ein Einlegeteil umgibt, muß ausreichend
bemessen sein, um dieser Spannung standzuhalten. Mit
zunehmender Dicke nimmt auch die Formschwindung zu.
Wenn die Lebensdauer des Teils 100000 Stunden beträgt, wird
die Spannung von 52 MPa auf ungefähr 15 MPa sinken.
* 3,2 mm Wanddicke = empfohlene Spritzparameter
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