Dimension and shape tolerances, surface finish with thermoplastic injection, Part 3

Praktické dopady lícování

Obecn� dosa�itelnou p�esnost je p�i výrob� výst�ik� z termoplast� mo�no definovat takto:

IT 10 a� IT12 – amorfní termoplasty – PS, SAN, PVC, PC, ...

IT 11 a� IT 13 – �áste�n� krystalické termoplasty – HD- PE, PP, PA, POM, PBT, PET, ...

IT 14 a� IT 16 – „m�kké“ termoplasty – LD- PE, EVA , TPE, ...

V�tší p�esnost (ni�ší stupe� IT) lze dosáhnout u menších výst�ik� z jednonásobných forem. Toté� platí u rozm�r� vázaných formou (obvykle kolmo ke sm�ru otevírání formy). Rozdíl v p�esnosti je cca jeden stupe� IT. D�vodem je, �e rozm�ry výst�iku ve sm�ru otevírání formy mohou být ovlivn�ny pru�nou deformací formy v d�sledku pou�ití vyššího vst�ikovacího tlaku nebo rychlosti vst�ikování. Lepších výsledk� je mo�no té� dosáhnout na elektricky pohán�ných vst�ikovacích strojích ne� na strojích s hydraulickým pohonem. U stroj� platí, �e �ím více výrobních parametr� je regulovaných (reprodukovatelnost parametr� výroby), v�etn� tepelného re�imu vst�ikovací formy, tím lze dosáhnout v�tší p�esnosti výst�ik� (a� o jeden a� dva stupn� IT).

Tvarová a rozm�rová p�esnost jsou obvykle hlavními po�adavky kladenými na technické výst�iky z pohledu jejich jakosti. Uvedené normy nejsou závazné, a proto tolerance rozm�r�, v�etn� hodnot úchylek tvar� a polohy jsou obvykle smluvní, jakostní podmínky dohodnuté ob�ma stranami – výrobcem a odb�ratelem. Jak bylo uvedeno, na p�esnost rozm�r� výst�ik� z termoplast� p�sobí celá �ada faktor�, a proto by mezi dohodnutými podmínkami pro vzájemnou kontrolu jakosti m�ly být uvedeny i p�esné podmínky, za jakých jsou zejména rozm�ry m��eny – teplota, �as, vlhkost, provozní, skladové podmínky atp. Teprve potom má p�edepisování u�ších toleran�ních polí, ne� je uvedeno v �SN 01 4265 nebo v DIN 16 742 smysl. P�i konstrukci výst�ik� by m�lo platit pravidlo: „Tolerance rozm�r� se nestanovuje tak p�esn�, jak to dovoluje výrobní tolerance, ale pouze tak, jak je pot�eba s ohledem na funkci výst�iku“. V p�ípad� nutnosti (p�i zvýšených výrobních nákladech) lze docílit IT9 a s vysokými náklady IT8. Tolerance ISO �ady IT5, IT6 a IT7 jsou v b�né praxi nedosa�itelné.

P�esto se b�n� setkáváme s tolerancemi rozm�r� v setinách milimetr�, nap�. ±0, 05 mm. Zde je nutno si uv�domit, �e takovou toleranci mnohdy neguje koeficient lineární teplotní rozta�nosti vst�ikovaných materiál�. Rozdíl mezi koeficientem lineární teplotní rozta�nosti ocelí a plast� je cca jeden �ád: uhlíková ocel 11, 7 . 10^{- 6}, antikorozní ocel 10, 0 . 10^{- 6}, manganová austenitická ocel 16, 0 . 10^{- 6}, PE, EVA 24 . 10^{- 5}, PP 18 . 10^{- 5}, PP+SV 7 . 10^{- 5}, PS, PS- HI, ABS, SAN, ASA 8 . 10^{- 5}, PA66 8 . 10^{- 5}, PA66+SV 2 a� 3 . 10^{- 5}, PA6 10 . 10^{- 5}, PA6+SV 2 a� 3 . 10^{- 5}, POM 12 . 10^{- 5}, POM+SV 3 . 10^{- 5}, PC 6 a� 7 . 10^{- 5}, PC+SV 2 . 10^{- 5}, PC/ABS 7 a� 8 . 10^{- 5}, PET 7 a� 8 . 10^{- 5}, PBT 6 a� 9 . 10^{- 5}, PBT SV 4 . 10^{- 5}, PPO 6 a� 7 . 10^{- 5}, PPO+SV 3 . 10^{- 5} K^{- 1}.

Dále je nutno si uv�domit, �e v mnoha p�ípadech nelze m��it po�adovaný rozm�r p�ímo, ale pro jeho zm��ení je nutno nap�. výst�ik v daném míst� roz�íznout. Po roz�íznutí ovšem v daném objemu výst�iku dochází k uvoln�ní obsahu vnit�ního pnutí, p�ípadn� k dalším relaxa�ním pochod�m, co� samoz�ejm� velmi výrazn� ovlivní po�adovaný výkresový rozm�r. Navíc platí, �e v d�sledku reprodukovatelnosti procesu vst�ikování v ur�itých toleran�ních mezích v ka�dém výrobním cyklu bude obsah vnit�ního pnutí cyklus od cyklu, resp. výst�ik od výst�iku, jiný, a tedy i rozm�ry budou jiné, co� p�íliš úzké toleran�ní pole po�adovaného jmenovitého rozm�ru nepokryje.

Z výše uvedených hodnot vyplývá, �e nap�. pro b�ný konstruk�ní plast PA66 je pr�m�rná hodnota sou�initele délkové teplotní rozta�nosti 8.10^{- 5}K^{- 1}. Je- li tedy rozte� nap�. dvou otvor� na výst�iku z PA66 kótována jmenovitou hodnotou 115 mm s tolerancí ± 0, 05 mm, vychází, �e vlivem oh�evu o 7 °C z teploty okolí 23 °C na teplotu 30 °C je teplotní prodlou�ení jmenovité hodnoty 115 mm 0, 0644 mm, co� ji� p�ekrývá povolenou horní toleran�ní mez.

Nasákavost jako vratný proces je jedním z dalších parametr� ovliv�ujících rozm�rovou p�esnost výst�ik� vyrobených z navlhavých termoplast�.

Tento slo�itý proces lze zjednodušen� popsat zm�nou hmotnosti, respektive objemu výst�iku:

Zm�na hmotnosti / jmenovitá hmotnost = zm�na objemu / jmenovitý objem

Další zjednodušení -  s v�domým, �e u reálných výst�ik� jsou všechny zm�ny anizotropické - zm�na lineárního rozm�ru pro isotropní chování ve všech t�ech sou�adných osách je p�ibli�n� rovna t�etin� zm�ny objemu výst�iku, tj.:

Sou�initel zm�ny lineárního rozm�ru vlivem nasákavosti = zm�na objemu / 3 x jmenovitý rozm�r nebo- li:

Zm�na lineárního rozm�ru = jmenovitý rozm�r x sou�initel zm�ny lineárního rozm�ru vlivem nasákavosti.

Rozm�r je v mm a sou�initel nasákavosti má rozm�r 0, 01 x hodnota sou�initele nasákavosti v %.

P�íklad: jmenovitý rozm�r je 115 mm, výst�ik z PA 66, p�i u�ívání má rovnová�ný obsah vlhkosti- nasákavost-  cca 1,5 %.T�etina z 1, 5 % je 0,5 %.Zm�na rozm�ru 115 mm v d�sledku nasákavosti je tedy: 115 x 0, 005 = 0, 575 mm.

Pro informaci uvádím tabulku nasákavosti podle DIN 53 496 v %, objem zkušebního t�lesa 5, 89 ccm.

Zm�na rozm�ru od mechanického zatí�ení výst�iku by nem�la p�ekro�it p�ípustné prota�ení:

zm�na rozm�ru = p�ípustné prota�ení v 0, 01 % x jmenovitá délka v mm

Hodnoty p�ípustného prota�ení pro vybrané termoplasty v %: PMMA 0, 5 a� 1, 0;PC 0, 5 a� 1, 0;PS 0, 15 a� 0, 3;POM 1, 0 a� 2, 0;PP 1, 0 a� 2, 0;LDPE 2, 5 a� 4, 0;HDPE 1, 5 a� 3, 0.

P�íklad: jmenovitý rozm�r 115 mm, výst�ik z PP, p�ípustná zm�na od mechanického zatí�ení = 115 x 0, 015 = 1, 725 mm.

3D model vytvo�ený na st�ed tolerancí, výkres výst�iku jak ve 2D, tak i ve 3D ( nap�íklad ve formátu .jt ) tvo�í základní zadání pro výrobu výst�iku z termoplastu. Toto zadání vytvo�ené konstruktérem výst�iku, který svým zadáním definoval jeho vlastnosti, by m�lo projít procesem zkoumání jeho feasibility - proveditelnosti. Proveditelnosti ve vztahu ke všem slo�kám vstupujícím do jeho výrobního procesu- konstrukce výst�iku z pohledu jeho zaformovatelnosti, vst�ikovaného granulátu, po�adavku na rozm�rovou a tvarovou p�esnost, procesní parametry výroby.  

Po prozkoumání proveditelnost, respektive po vzájemn� dohodnutých úpravách je mo�no prohlásit 3D model a výkres výst�iku za vyrobitelný a zárove� je stanovit jako závazný podklad pro výrobu výst�iku.

Samoz�ejm�, �e uvedený postup znamená, �e na obou stranách-  odb�ratel a zadavatel výst�iku na jedné a jeho výrobce na druhé stran� -  mají takové znalosti, které proces proveditelnosti jsou schopni realizovat.

Obecn� platí, �e p�íliš úzké tolerance p�inášejí zvýšení výrobních náklad�, p�es zvýšení zmetkovitosti, delší výrobní dobu, vyšší náklady na zkušebnictví. Naopak p�íliš široká toleran�ní pole mohou vést ke komplikacím p�i zam�nitelnost a montá�i, mohou zap�í�init funk�ní selhání konstruk�ních celk� nebo mohou mít za následek omezení aplikovatelnosti.

Proto platí hlavní zásada lícování a stanovení tolerancí:

Tak p�esn� jak je to nutné, ale zárove� tak nep�esn� jak je to mo�né

Bohu�el, z d�vodu neznalosti se s tímto principem setkáváme velmi z�ídka, p�evládá princip malého dít�te: Já to chci i kdy� nevím pro�.

Tvar a rozm�ry výst�iku jsou dány jeho 3D modelem.

S ohledem na mo�nost p�ípadných rozm�rových korekcí - odebírání materiálu z konstruk�ních díl� formy - je výhodné rozm�ry u tvárnic stanovit jako minimální a u tvárník� jako maximální.

1. �as� »

2. �as� »