Drukuj

Technika łączenia w przetwórstwie tworzyw sztucznych

Technika łączenia odgrywa pewną rolę w przetwórstwie tworzyw sztucznych. Połączenia zatrzaskowe, wciskane i gwintowane to bardzo proste techniki, które pozwalają konstruktorowi na uzyskanie dużych oszczędności w produkcji dzięki szybkiemu i łatwemu montażowi poszczególnych elementów.

Połączenia mogą być nierozdzielne i rozdzielne. Odpowiednio do tego dzieli się techniki łączenia. Techniki montażu dające połączenia nierozdzielne to: zgrzewanie, nitowanie, klejenie, stosowanie elementów wkładanych oraz połączenia zatrzaskowe o kącie 90 st.

Wśród technik montażu dających połączenia rozdzielne wyróżniamy natomiast: połączenia zatrzaskowe o kącie mniejszym niż 90 st., połączenie gwintowane, połączenia piastowe, połączenia zatrzaskowe o kącie 90 st.

Jeśli mowa o odmianach połączeń zatrzaskowych, to ich dużą zaletą jest to, że do łączenia montowanych części nie są potrzebne żadne elementy dodatkowe. W technice tworzyw sztucznych najczęściej stosuje się takie typy połączeń zatrzaskowych jak: samonośne haki zatrzaskowe, cylindryczne połączenia zatrzaskowe, kuliste połączenia zatrzaskowe.

Zadaniem konstruktora jest zaprojektowanie połączenia tak, by po zmontowaniu nie występowały w nim naprężenia, gdyż tylko wtedy unika się relaksacji naprężeń.

Kształt połączenia zatrzaskowego zależy od dopuszczalnego wydłużenia stosowanego tworzywa. Szczególną ostrożność należy zachować np. przy projektowaniu połączeń z poliamidu, ponieważ tworzywo to w stanie suchym ma znacznie mniejsze wydłużenie dopuszczalne aniżeli po kondycjonowaniu. Również ilość włókna szklanego wywiera duży wpływ na dopuszczalne wydłużenie materiału, a tym samym na dopuszczalne wychylenie haka zatrzaskowego.

W przypadku samonośnego haka zatrzaskowego stożkowy kształt zginanej belki pozwala na zmniejszenie naprężeń, ponieważ zapewnia lepszy rozkład naprężeń na całej długości zginania. Naprężenie przy podstawie belki zostaje zredukowane, a tym samym znacznie zmniejsza się siła potrzebna do zmontowania. Te miejsca haka zatrzaskowego, które nie są zaokrąglone lub w których promień zaokrąglenia jest zbyt mały, najczęściej są słabymi punktami konstrukcji. Zasadniczo promień powinien być tak duży, by nie powstawały spiętrzenia naprężeń. Cylindryczne i kuliste połączenia zatrzaskowe często muszą mieć szczelinę ułatwiającą montaż, przy czym należy pamiętać o tym, że koniec szczeliny nie może być ostrokątny.

Połączenia wciskane umożliwiają bardzo mocne łączenie elementów z tworzyw przy minimalnych kosztach. Podobnie jak w przypadku połączeń zatrzaskowych siła mocowania maleje z upływem czasu wskutek relaksacji naprężeń, co należy uwzględniać już przy obliczaniu konstrukcji. Ponadto odpowiednie testy w warunkach przewidywanych cykli zmian temperatury muszą potwierdzić prawidłowość konstrukcji.

Połączenia gwintowane
Gwinty wykonuje się za pomocą wkrętów nacinających lub formujących gwint albo metodą obtryskiwania gwintowanych zaprasek. O możliwości zastosowania jednego z tych sposobów decyduje charakterystyczny dla wybranego tworzywa moduł E przy zginaniu. I tak np. aż do wartości tego modułu około 2800 MPa można stosować śruby formujące gwint. Jeśli wymagany jest gwint metryczny lub jeśli połączenie będzie wielokrotnie uwalniane, to należy zastosować zapraski metalowe.

Żeby zapobiec przedwczesnemu zniszczeniu wyrobu, należy prawidłowo zaprojektować wymiary pod gniazdo wkręta. Odpowiednie wskazówki znajdują się m.in. w wytycznych dostarczanych przez producentów wkrętów. Zasadniczo należy unikać stosowania wkrętów z łbem stożkowym, ponieważ siły wynikowe powodują "rozpieranie" otworów w wyrobie z tworzywa sztucznego. To dodatkowe obciążenie może powodować np. pękanie na linii łączenia.