Your browser is out of date.

You are currently using Internet Explorer 7/8/9, which is not supported by our site. For the best experience, please use one of the latest browsers.

Jak zaprojektować odpowiedni otwór dla insertów osadzanych na gorąco/metodą ultradźwiękową

Autor: Christie Jones, Dyrektor ds. marketingu

Pobierz ten Biała księga

Inserty gwintowane do tworzyw sztucznych dają projektantom możliwość zastępowania obrabianych i odlewanych elementów metalowych tworzywami sztucznymi, a przez to uzyskiwania istotnej obniżki kosztów i masy elementów przy zachowaniu wytrzymałości połączenia śrubowego – pod warunkiem, że:

  1. odpowiedni insert jest dobrany do wymagań konkretnego zastosowania,
  2. insert jest prawidłowo osadzony w otworze, oraz
  3. otwór, w którym ma być osadzony insert, jest prawidłowo zaprojektowany pod kątem składu tworzywa sztucznego, wybranego insertu i metody jego montażu.

Inserty umożliwiają wielokrotne wykorzystanie gwintu, zapewniając przy tym mocne połączenia gwintowane. Z uwagi na to, że inserty gwintowane mają na ogół średnicę dwukrotnie większą od wkrętów, zdolność przenoszenia obciążeń przez połączenia gwintowane z wykorzystaniem insertów jest około czterokrotnie większa niż w przypadku stosowania samych wkrętów. Zwiększając długość insertów można dodatkowo zwiększyć ich odporność na wyciąganie.

Tworzywo sztuczne zapewnia utrzymywanie insertu w otworze dopasowując się do jego zewnętrznej struktury. Dla osiągnięcia maksymalnych właściwości użytkowych insertu konieczna jest dyslokacja takiej objętości tworzywa sztucznego, aby podczas zestalania się tworzywa sztucznego ta zewnętrzna struktura została całkowicie wypełniona.

Przedmiotem niniejszego opracowania są zalecenia w zakresie projektowania otworów do łączenia elementów z tworzyw sztucznych z wykorzystaniem insertów gwintowanych osadzanych na gorąco lub metodą ultradźwiękową w celu zapewnienia maksymalnych parametrów użytkowych.

Zalecenia dot. optymalizacji projektu:

Otwory pod inserty osadzane na gorąco lub metodą ultradźwiękową powinny mieć zawsze głębokość większą od długości insertu. Wkręt używany do montażu nie powinien nigdy opierać się o dno otworu, gdyż doprowadziłoby to wypychania insertu. Zalecana minimalna głębokość otworu to długość insertu plus dwukrotny (2) skok gwintu.

Górna część osadzonego insertu powinna być zlicowana z powierzchnią elementu z tworzywa sztucznego i nie wystawać ponad tę powierzchnię więcej niż 0,13 mm (0,005 cala).

Prawidłowo
(równo z licem)

Nieprawidłowo
(ponad lico)

Nieprawidłowo
(poniżej lica)

Pogłębienia zaleca się wykonywać tylko w przypadku insertów z obrzeżami, dzięki czemu po osadzeniu insertu jego góra będzie zlicowana z powierzchnią tworzywa sztucznego. Średnica pogłębienia powinna być od 0,5 mm (0,02 cala) do 1,3 mm (0,05 cala) większa niż średnica obrzeża insertu. Minimalna głębokość pogłębienia powinna być równa grubości (wysokości) obrzeża.

Kluczowe znaczenie ma prawidłowa wielkość otworu. Zbyt duże otwory pogarszają własności użytkowe, podczas gdy otwory zbyt małe prowadzą do niepożądanych naprężeń i potencjalnych pęknięć tworzywa sztucznego. Zbyt małe otwory mogą również powodować powstawanie wargi na krawędzi otworu i utrudniać montaż insertu

Przykład pogłębienia (A) =L + 2 skoki gwintu

Otwór walcowy

A: Stożkowatość maks. 1°
B: ∅D
C: Minimalna głębokość otworu Długość insertu + 2 skoki gwintu
D: Optymalna średnica nadlewu 2-3 krotność średnicy insertu

Otwór stożkowy

A: ∅E
B: Minimalna głębokość otworu Długość insertu + 2 skoki gwintu
C: Optymalna średnica nadlewu 2-3 krotność średnicy insertu
D: ∅D

 

SPIROL podaje zalecane wielkości otworów dla insertów każdego typu w Przewodniku projektowania insertów do tworzyw sztucznych. W razie występowania wypełniaczy szklanych / mineralnych, zalecane wielkości otworów należy zrewidować. Jeśli zawartość wypełniacza jest równa lub przekracza 15%, zalecane jest powiększenie otworu o 0,08 mm (0,003 cala), a jeśli zawartość ta jest równa lub przekracza 35%, zalecane powiększenie otworu wynosi 0,15 mm (0,006 cala). Dla zawartości pośrednich należy dokonać interpolacji.

W przypadku otworów walcowych, ich stożkowatość nie powinna przekraczać 1° kąta rozwartości. Otwory stożkowe powinny mieć kąt rozwartości równy 8°. W otworach walcowych należy stosować tylko inserty walcowe, a w otworach stożkowych powinny być stosowane wyłącznie inserty stożkowe.

Nieprawidłowo

Prawidłowo

A: Element łączony
B: Element główny		 C: Otwór ∅H
D: Otwór prowadzący∅P

Aby zapobiec wyciąganiu insertu ze złożenia - zjawisku określanemu angielskim terminem “jack-out” - otwór w elemencie łączonym musi być mniejszy niż średnica otworu prowadzącego dla insertu w elemencie głównym.

Otwory odlewane są korzystniejsze w porównaniu do otworów wierconych. Mocna, gęstsza powierzchnia otworu odlewanego poprawia własności użytkowe. Sworznie rdzeni powinny być na tyle duże, aby uwzględniony był skurcz materiału.

Dla własności użytkowych insertu istotny jest nadlew tworzywa sztucznego i/lub grubość ścianki otaczającej insert. Ogólnie rzecz biorąc, optymalna grubość ścianki lub średnica nadlewu tworzywa sztucznego wynosi od dwu- (2) do trzy- (3) krotności średnicy insertu, przy czym mnożnik ten maleje wraz ze wzrostem średnicy insertu. Grubość ścianki musi być wystarczająca, aby uniknąć odkształceń podczas montażu i wystarczająco mocna, aby wytrzymać zalecany moment dokręcania wkręta. Słaba kohezja na liniach podziału odlewu będzie powodować uszkodzenia i obniżać własności użytkowe insertu. Wytrzymałość nadlewów można zwiększyć dodając do nich żebra.

Bardzo ważna jest średnica otworu przelotowego w elemencie łączonym. To insert, a nie tworzywo sztuczne, ma przenosić obciążenie. Otwór w elemencie łączonym musi być większy niż średnica zewnętrzna wkręta do montażu, ale mniejszy niż średnica otworu prowadzącego lub powierzchni czołowej insertu. Zapobiega to wyciąganiu insertu. Jeśli w celu dopasowania elementów wymagany jest większy otwór w elemencie łączonym, należy rozważyć zastosowanie insertów z obrzeżem.

Biorąc pod uwagę mnogość różnych tworzyw sztucznych i wypełniaczy oraz ich kombinacji, zdecydowanie zalecana jest konsultacja ze SPIROL Engineering dotycząca każdego konkretnego zastosowania.

Pobierz ten Biała księga
MASZ PYTANIE? Chętnie pomożemy!

Masz problem produkcyjny, którego nie możesz rozwiązać? Nasi eksperci uwielbiają wyzwania. Doradzanie skutecznych rozwiązań spełniających Twoje wymagania jest tym, co robimy najlepiej. Zadzwoń do nas lub wypełnij poniższy formularz, aby się z nami skontaktować!

+48 510 039 345