EULeitfaden zum Kunststoff-Spritzguss 4: Schraubengewinde
Einführung
Haben Sie Probleme mit der Festigkeit und Präzision des Schraubengewindes Ihrer Kunststoff-Spritzgussteile? Ein gut durchdachtes Gewindedesign kann den entscheidenden Unterschied ausmachen und Haltbarkeit, Funktionalität und reibungslose Montage Ihrer Kunststoffkomponenten gewährleisten.
Das Gewindedesign ist beim Kunststoffspritzguss von entscheidender Bedeutung, da es die Leistung und Integrität von Gewindeteilen direkt beeinflusst. Ein schlechtes Design kann zu schwachen Gewinden, Abnutzung oder Schwierigkeiten bei der Montage führen, während ein richtig entworfenes Gewinde eine stärkere, zuverlässigere Verbindung gewährleistet und so Teileausfälle und Herstellungsfehler reduziert.
Bei schlecht konstruierten Gewinden kann selbst ein robustes Material unter Belastung versagen. Lesen Sie weiter, um mehr über die wesentlichen Aspekte von Kunststoffschraubengewinden zu erfahren und kostspielige Fehler zu vermeiden.
Parameter für Kunststoffschraubengewinde
Beim Entwurf von Kunststoffschraubengewinden müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden, wie Gewindesteigung, -winkel und -tiefe. Diese Parameter beeinflussen maßgeblich die Leistung und die einfache Herstellung von Gewindeteilen.
Gewindesteigung: Der Abstand zwischen den Gewinden. Eine höhere Steigung führt zu weniger und gröberen Gewinden, während eine geringere Steigung engere und feinere Gewinde ermöglicht.
Gewindewinkel: Der Winkel zwischen zwei benachbarten Gewindeflächen. Übliche Gewindewinkel betragen 60° und gewährleisten Gleichmäßigkeit und Festigkeit.
Tiefe: Der Abstand von der Spitze des Gewindes bis zur Gewindewurzel. Tiefere Gewinde bieten besseren Halt, erhöhen jedoch die Belastung des Kunststoffs.
Helixwinkel: Dadurch wird gesteuert, wie sich das Gewinde um den Kern windet. Ein steilerer Winkel kann bei Kunststoffen eine Herausforderung darstellen, erleichtert aber die schnelle Montage.
Wurzel und Wappen: Die Wurzel ist der tiefste Punkt, während der Kamm die Spitze darstellt. Eine gut durchdachte Balance verhindert eine Verformung des Gewindes.
Kleiner Durchmesser, Teilungsdurchmesser und großer Durchmesser: Der Kerndurchmesser bezieht sich auf den kleinsten Durchmesser (Wurzel), der Flankendurchmesser liegt auf halbem Weg zwischen dem Haupt- und dem Kleindurchmesser und der Hauptdurchmesser ist der äußerste Durchmesser der Spitze. Diese Maße stellen sicher, dass das Gewinde perfekt in sein Gegenstück passt.
Außengeformte Gewinde: Gewinde, bei denen das Gewinde auf der Außenfläche des Formteils angebracht ist, werden häufig bei Kappen, Verschlüssen und Befestigungselementen verwendet.
Innengeformte Gewinde: Bei internen geformten Gewinden handelt es sich um Gewinde, die in einem geformten Kunststoff- oder Metallteil geformt sind. So kann es zur sicheren Montage auf ein entsprechendes Außengewinde geschraubt werden, ohne dass nach dem Formen ein Gewinde geschnitten werden muss.
Die Wende des Plastikfadens
Die Wendung oder Richtung eines Schraubengewinde bestimmt, wie es sich bei der Montage festzieht oder löst.
Linksgewinde: Diese werden durch Drehen gegen den Uhrzeigersinn festgezogen und kommen zum Einsatz, wenn bei einem Rechtsgewinde die Drehung der zusammenpassenden Teile zu einem unbeabsichtigten Lösen führen könnte.
Rechtsgewinde: Der gebräuchlichste Typ, der beim Drehen im Uhrzeigersinn festgezogen wird.
Herstellungsverfahren für Kunststoffschraubengewinde
Bearbeitung:
Nach dem Spritzgießen werden Gewinde in das Teil eingearbeitet. Diese Methode bietet hohe Präzision, kann aber die Kosten erhöhen. Dieser Prozess umfasst Gewindeschneiden, Fräsen und Drehen.
Gewindebohrerbearbeitung: Innengewinde werden mithilfe eines Gewindeschneidverfahrens hergestellt und eignen sich ideal für die Prototypenentwicklung und die Produktion kleiner Stückzahlen.
Mahlen: Außengewinde werden häufig durch Fräsen hergestellt, bei Kunststoffen ist dies allerdings seltener der Fall.
Drehen: Mit einer Drehbank wird das Kunststoffteil geformt und mit Gewinden versehen.
Spritzguss:
Formt Gewinde direkt während der Produktion in das Kunststoffteil, perfekt für die Produktion im großen Maßstab.
Die Verwendung von Formgewindekern
Bei der Konstruktion sollte der Eingang des Innengewindes mit einer konkaven Gewindeplatte versehen sein, um zu verhindern, dass das erste Gewinde beschädigt wird oder stolpert. Der Durchmesser der konkaven Platte ist größer als der Durchmesser und die Höhe des Innengewindes beträgt mehr als 0.5 mm. Das Ende des Innengewindes hat einen gewindelosen Zylinder mit einem Durchmesser, der etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des inneren Schraubenkorns.
Verwenden Sie den Formgewindering
Der Kopf des Außengewindes hat einen gewindelosen Zylinder mit einem Durchmesser, der dem Innendurchmesser des Außengewindes entspricht, wodurch das erste Gewinde vor Verletzungen oder Stolpern geschützt werden soll. Die Höhe des gewindelosen Zylinders ist größer als 0.5 mm.
Die Unterseite des Gewindes ist konvex, der konvexe Durchmesser ist etwas größer als der Durchmesser des Außengewindes, die konvexe Höhe beträgt weniger als 0.75 mm.
Verwenden Sie eine geteilte Form
Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass die Formstruktur einfach und die Bedienung bequem ist. Das Hauptproblem besteht darin, dass es schwierig ist, den Grat am Gewinde zu entfernen, und dass die Trennspuren am Produkt die Gewindemontage beeinträchtigen. Allgemeine Duroplaste sollten nicht verwendet werden.
Einlegeformung:
Fügt während des Formprozesses ein vorgefertigtes Metallgewinde in den Kunststoff ein und sorgt so für überlegene Festigkeit bei lasttragenden Anwendungen.
Arten von Kunststofffäden
Der Gewindetyp ist entscheidend für die Festigkeit, Haltbarkeit und Funktionalität von Kunststoffbefestigungen oder -komponenten. Jeder Gewindetyp hat einzigartige Eigenschaften, die ihn für verschiedene Zwecke geeignet machen. Wenn Sie diese Unterschiede kennen, können Sie sicherstellen, dass Ihre Komponenten in ihren vorgesehenen Anwendungen die erwartete Leistung erbringen.
Standardgewinde
Aufgrund seiner Zahnform eignet sich das Vierkantgewinde für Anwendungen, bei denen die Verbindungsfestigkeit von Kunststoffprodukten höher ist, wie beispielsweise das Verbindungsgewinde von Kunststoffrohrverbindungen.
Trapezgewinde
Trapezgewinde weisen ebenfalls die Eigenschaften einer hohen Verbindungsfestigkeit auf, ihre Formung oder Drehbearbeitung ist jedoch einfacher als bei Vierkantgewinden, weshalb sie sich für Fälle eignen, in denen die Verbindungsfestigkeit von Kunststoffprodukten höher ist. Bei dieser Struktur wird das Innengewinde der Pumpenschale einer Kunststoff-Kreiselpumpe verwendet.
Gezacktes Gewinde
Diese Gewindeform eignet sich für Kunststoffprodukte zur Übertragung von Einwegleistung oder Einwegkraftverbindungen, wie beispielsweise das Gewinde von Kunststoffkappen von Zahnpastatuben oder Tankpistolen.
Kreisbogen Gewinde
Für das Gewinde an der Mündung von Glasflaschen wird häufig ein Kreisbogengewinde verwendet, und auch der passende Flaschenverschluss aus Kunststoff verwendet ein Kreisbogengewinde. Bei dieser Gewindeform gibt es keine lokale Spannungskonzentration an der Wurzel, und die Mündung und der Verschluss lassen sich leicht festziehen oder lösen.
"V" Gewinde
„V“-Gewindetyp: Da die Gewindewurzel einen spitzen Winkel aufweist, können hier leicht Spannungskonzentrationen entstehen. „V“-Gewindetyp wird daher bei Kunststoffprodukten selten verwendet. Nur Kunststoffrohrverbindungen, die mit Metallrohren verbunden sind, verwenden diese Gewindeform.
Konstruktionspunkte für Gewinde von Spritzgussschrauben
Gestaltung von Gewinden für Kunststoff-Spritzguss erfordert die sorgfältige Berücksichtigung mehrerer Schlüsselfaktoren. Wird das Design nicht optimiert, kann es zu häufigen Problemen wie Gewindeabriß, Schwierigkeiten beim Entformen oder schlechter Passung mit Gegenstücken kommen.
Nachfolgend finden Sie wichtige Konstruktionspunkte, die dazu beitragen, dass Ihre Spritzgussgewinde stabil, funktional und einfach herzustellen sind.
Die Festigkeit von geformten Gewinden ist gering, daher ist es im Allgemeinen besser, grobe Gewinde zu verwenden.
Die Präzision des geformten Gewindes ist nicht hoch, im Allgemeinen niedriger als GB 3.
Um den kumulierten Steigungsfehler zu verringern, sollte die Länge der Gewindepassung weniger als das 1.5- bis 2-fache des Durchmessers betragen.
Der Durchmesser des Außengewindes darf nicht weniger als 4 mm betragen, der Durchmesser des Innengewindes darf nicht weniger als 2 mm betragen und die Steigung darf nicht weniger betragen
Weniger als 0.7 mm.
Der Anfang und das Ende des geformten Gewindes können nicht zum Herausziehen der Werkzeugnut ausgelegt sein und sollten keine Übergangskegelstruktur verwenden.
Das Gewindeende weist einen gewindefreien Bereich von mehr als 0.2–0.8 mm auf, um Gewindebrüche und Verformungen zu verhindern.
Um die Gewindefestigkeit zu verbessern und die Formstruktur zu vereinfachen.
Wenn eine hohe Festigkeit erforderlich ist, werden Metalleinsätze verwendet.
Das Gewindebohrergewinde wird verwendet, wenn die Demontage selten erfolgt und die Befestigungskraft nicht hoch ist.
Wenn sich vor und nach demselben Gewindekern (oder Ring) zwei Gewinde befinden, müssen die beiden Gewinde in die gleiche Richtung gedreht werden und die Steigung muss gleich sein. Andernfalls können die Kunststoffteile nicht vom Gewindekern (oder Ring) abgeschraubt werden, wie in Abbildung (a) gezeigt.
Wenn die Steigung nicht gleich ist oder die Drehrichtung nicht übereinstimmt, müssen zwei Abschnitte des Kerns (oder Rings) zusammen verwendet und nach der Bildung des Segments abgeschraubt werden, wie in Abbildung (b) gezeigt.
Was sind die besten Vorgehensweisen für die Konstruktion von Schraubengewinden in Kunststoff?
Die Konstruktion von Schraubengewinden aus Kunststoff erfordert aufgrund der besonderen Eigenschaften des Materials wie Flexibilität, geringere Zugfestigkeit und Anfälligkeit für Spannungsrisse besondere Aufmerksamkeit. Im Folgenden finden Sie die besten Vorgehensweisen, um sicherzustellen, dass Ihre Kunststoffgewinde für die vorgesehene Anwendung stabil, langlebig und zuverlässig sind.
1. Wählen Sie den richtigen Gewindetyp und das richtige Profil
Aufgrund ihrer Festigkeit und einfachen Formbarkeit werden V-Gewinde im Allgemeinen für Kunststoffteile bevorzugt, während Quadrat- oder Trapezgewinde sich ideal für lasttragende Anwendungen eignen, die eine hohe Haltbarkeit erfordern.
2. Fügen Sie Entformungsschrägen hinzu, um das Entformen zu erleichtern
Ein Entformungswinkel von 1° bis 2° am Gewindeprofil erleichtert das Entfernen aus der Form und verhindert eine Beschädigung des Gewindes beim Entformen.
3. Runden Sie den Kamm und die Wurzel ab
Abgerundete Gewindespitzen und Gewindegründe tragen zur Reduzierung von Spannungskonzentrationen bei, wodurch Rissbildung vermieden und ein haltbareres Gewindedesign gewährleistet wird.
4. Wandstärke um das Gewinde herum optimieren
Stellen Sie sicher, dass die Wandstärke um das Gewinde herum mindestens der Gewindetiefe entspricht oder idealerweise dem 1.5-fachen des Kerndurchmessers des Gewindes entspricht, um ausreichend Halt zu bieten.
5. Wählen Sie eine geeignete Tonhöhe und Tiefe
Wählen Sie eine Gewindesteigung, die ein Gleichgewicht zwischen Haltekraft und Herstellbarkeit bietet, und stellen Sie sicher, dass die Tiefe ausreichend Eingriff bietet, ohne das Teil zu schwächen.
Bei Kunststoffgewinden können feinere Gewindegänge eine bessere Haltekraft bieten, sie sind jedoch möglicherweise schwieriger präzise zu formen. Für allgemeine Zwecke sollten Sie eine Gewindetiefe anstreben, die ein vollständiges Eingreifen ermöglicht, ohne die Integrität des Teils zu beeinträchtigen. Normalerweise entspricht dies dem 0.6- bis 0.75-fachen des Nenndurchmessers.
6. Erwägen Sie das Einlegeformen für hochbelastete Gewinde
Bei Anwendungen, die eine hohe Festigkeit erfordern, können Metalleinsätze verstärkte Gewinde bieten, die widerstandsfähiger gegen Verschleiß, Abnutzung und wiederholte Verwendung sind.
7. Verwenden Sie selbstsichernde Gewinde für Vibrationsfestigkeit
Selbstsichernde Gewinde, wie gezahnte oder konische Gewinde, erhöhen die Reibung zwischen zusammenpassenden Teilen und verringern so die Gefahr, dass sich die Gewinde bei Vibrationen lösen. Dies ist besonders nützlich für Teile, die dynamischen Belastungen ausgesetzt sind, wie z. B. Automobil- und Elektronikkomponenten.