DuPont™ Technische Kunststoffe Allgemeine ...

Dies würde normalerweise als unkritisch gelten können,
wenn nicht (aus Daten über Kunststoffrohre gewonnene)
Langzeit-Meßdaten für das Kriechverhalten darauf hindeuteten,
daß eine konstante Spannung von 18 MPa über einen
Zeitraum von 100000 Stunden zum Versagen des Acetalhomopolymerteils
führt. Wird das Teil höheren Temperaturen,
höherer Beanspruchung, spannungserhöhenden Faktoren oder
einer belastenden Umgebung ausgesetzt, könnte es leicht zu
Bruch gehen.
Wegen der Möglichkeit eines solchen Langzeitversagens
sollte der Konstruktor schlagzähe Acetaltypen in Betracht
ziehen, wenn Kriterien wie Steifigkeit, geringe Reibung und
federnde Eigenschaften Acetal als das beste Material für diese
bestimmte Anwendung erscheinen lassen. Diese schlagzähen
Typen weisen eine bessere Dehnung, geringere Formschwindung
und eine bessere Beständigkeit gegen Spannungskonzentrationen
auf, wie sie durch die scharfen Kanten von
Einlegeteilen aus Metall hervorgerufen werden.
Da glasfaser- und mineralverstärkte Kunststoffe eine geringere
Formschwindung als ihre unverstärkten Grundmaterialien
aufweisen, lassen sie sich in geeigneten Anwendungen
mit Erfolg bei Einsatz von Einlegeteilen ersetzen. Ihre geringere
Dehnung wird durch eine typische geringere Formschwindung
im Bereich von 0,3 bis 1,0% aufgewogen.
Obwohl Bindenähte von Kunststoffen mit hohem Glasfaseroder
Mineralanteil unter Umständen nur 60% der Festigkeit
eines unverstärkten Materials aufweisen, kann eine zusätzliche
Verrippung die Festigkeit der Bindenaht erheblich verbessern
(siehe Abb. 3.25).
Ein weiterer Aspekt, den der Konstrukteur bedenken sollte,
ist die Verwendung nichtmetallischer Materialien ür das
Einlegeteil. So sind bereits Filter aus Polyestergewebe als
Einlegeteile in einem Rahmen aus glasfaserverstärktem
Polyamid verwendet worden.
18
Der Durchmesser des Domes sollte dem
Eineinhalbfachen des Durchmessers des
Einlegeteils entsprechen.
Eine Rippe an der Schweißlinie kann die
Stützwirkung erhöhen.
Ungenügende Tiefe
unter dem Einlegeteil
kann zu schwachen
Bindenähten und
Einfallstellen führen.
Abb. 3.25 Einlegeleteil und Dom
D
t
t
1 ⁄6 D
1,5 D
D
t
Einzelteilkonstruktionen mit Einlegeteilen
Bei der Konstruktion mit Einlegeteilen sind einige Besonderheiten
zu beachten:
– Einlegeteile sollten keine scharfen Ecken aufweisen.
Sie sollten rund sein und gerundete Rändel haben. Eine
Hinterschneidung sollte vorgesehen werden, um ein
Ausreißen zu verhindern (siehe Abb. 3.25).
– Das Einlegeteil sollte mindestens 0,4 mm in die Formhöhlung
des Werkzeuges hineinragen.
– Die Dicke des Materials unterhalb des Einlegeteils sollte
mindestens ein Sechstel des Durchmessers des Einlegeteils
betragen, um Einfallstellen weitgehend zu vermeiden.
– Schlagzäh modifizierte Typen der verschiedenen Kunststoffe
sollten in Erwägung gezogen werden. Diese Typen
bieten eine höhere Dehnung als die Standardtypen und
sind beständiger gegen Rißbildung.
– Einlegeteile sollten vor dem Spritzgießen vorgeheizt werden:
95° C für Acetal, 120° C für Polyamid. Dieses Verfahren
reduziert die Nachschwindung, dehnt das Einlegeteil
vor und verbessert die Festigkeit der Fließnähte.
– Ausgedehnte Testreihen unter Betriebsbedingungen sollten
durchgeführt werden, um Probleme schon in der Prototyp-Phase
der Produktentwicklung zu erkennen. Die
Tests sollten auch Temperaturzyklen im Bereich der zu
erwartenden Betriebstemperaturen umfassen.
Vom Kostenstandpunkt aus gesehen – insbesondere bei vollautomatisch
und in hohen Stückzahlen hergestellten Anwendungen
– sind die Kosten für den Einsatz von Einlegeteilen
mit denen anderer angewandter Montageverfahren vergleichbar.
Um mit Einlegeteilen das beste Kosten/Leistungsverhältnis
zu erzielen, kommt es entscheidend darauf an, daß
der Konstrukteur weiß, mit welchen Problemen er möglicherweise
zu rechnen hat. Einlegeteile sollten generell
nur dort vorgeschrieben werden, wo sie eine notwendige
Funktion erfüllen.
Für die Berechnung der Ausreißkräfte von Metalleinsätzen
siehe Kapitel 9, «Montagetechniken».
Toleranzen
Die bei der Verarbeitung erreichbare Toleranz entspricht:
∆a = ± (0,1 + 0,0015 a) mm,
mit a = Abmessung (mm)
In dieser Gleichung bleiben Nachschwindung, Wärmedehnung
und/oder Kriechen unberücksichtigt und der Einsatz
von guten Verarbeitungstechniken wird vorausgesetzt. Wird
eine hohe Genauigkeit gefordert, können 70% der obigen
Toleranz erreicht werden. Bei einer etwas gröberen Verarbeitung
sollten 140% gewählt werden.
Bei hochpräziser Verarbeitung sind 40-50% von ∆a
verwendbar.