Bei welchem max. Anziehmoment gibt die Umschmelzung der metallischen Einlegeteile nach?

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    • Bei welchem max. Anziehmoment gibt die Umschmelzung der metallischen Einlegeteile nach?

      Hallo,

      ich schreibe derzeit meine Bachelor-Arbeit und bin am folgenden Versuch dran:

      Das Unternehmen stellt Hydraulikölbehälter aus PA6 mit dem Fertigungsverfahren Rotationsformen her. Die Werkzeuge werden vor der Rotation mit entsprechenden Hutmutter oder Sechskantmuttern bestückt. Diese sind natürlich dafür da, dass an den Hydraulikölbehälter, wenn er später verbaut wird, die ganzen Verbindungen angeschlossen werden können.

      Nun habe ich ein paar Behälter vor mir liegen. Ich bin gerade dabei anhand von einer Versuchsreihe das max. Anziehmoment zu ermitteln, welches die Hutmutter bzw. die Sechskantmutter im Inneren des Ölbehälters aushält.

      Ein einfaches Beispiel:

      Der Ölbehälter hat eine 3/4"-16 Sechskantmutter mit einer offenen Öffnung zum Behälterinneren (also man kann in den Behälter hineingucken). Da mich intressiert, welches max. Anziehdrehmoment die Sechskantmutter aushält ohne dass die Umschmelzung der Sechskantmutter nachgibt bzw. die Sechskantmutter sich in der Umschmelzung mitdreht, ziehe ich z.B. die Schraube in die Sechskantmutter mit einem Drehmoment von 50 NM an. Das Anziehen erfolgt mit einem Drehmomentschlüssel. Danach gehe ich solange in 10 NM Schritten hoch bis ich das max. Anziehdrehmoment ermittel. Erfahrungswert -> max. Anziehdrehmoment liegt bei 123 NM. Danach fängt die Sechskantmutter an sich in der Umschmelzung mitzudrehen.

      Wie kann ich das Versagen der Umschmelzung rechnerisch belegen? Mit dem max. Anziehmoment kann ich ja mit folgender Umstellung der Formel meine max. Vorspannkraft ermitteln aus dem Roloff/Matek:

      Unbenannt.png


      Was kann ich nun mit dem berechneten Wert anstellen? Bzw. wie kann ich nachweisen, dass diese Vorspannkraft zu groß für die Sechskantmutter ist und somit die Umschmelzung um die Sechskantmutter nachgibt?

      Da gibt es bestimmt eine Formel, welches bestimmt auch die Zugfestigkeit des PA 6 berücksichtigt.

      Kann mir da jemand Tipps geben bzw. weiterhelfen?

      Mit freundlichen Grüßen
    • Rechnerisch kannst du dies nur belegen, indem du die genauen Werte für die Zugfestigkeit bei einer streng definierten Zuggeschwindigkeit kennst. Kunststoffe sind, im Gegensatz zu Metallen, hochgradig viskoelastisch. Das heißt, dass diese bei Belastung anfangen zu fließen. Manche stärker, andere schwächer. Kleines Beispiel: Drück eine Schampooflasche zusammen, schließe den Deckel und warte 10 Sekunden. Öffne dann die Flasche. Sie wird die Form wieder annehmen. Wiederhol den Versuch und öffne die Flasche erst nach 1 Stunde und du wirst merken, dass die Flasche nicht mehr die Form annimmt oder nur sehr langsam in die Ausgangsform gehen will.

      Weiter in der Theorie.
      Der Teil der Inserts, der in den Kunststoff eintaucht, hat eine spezifische Form. Diese Form gibt an, ob der Insert gegen Drehung und/oder Zug ausgelegt ist. In deinem Fall ist es die Drehung. Es gibt viele kleine Flächen, die orthogonal zur Drehrichtung stehen. Auf diese Flächen übst du einen Druck aus. Hierbei greifen alle Flächen. Aus dem Drehmoment und der Geometrie kannst du die resultierende Kraft auf die Flächen ermitteln und somit den Druck.

      Und jetzt greifen die viskoelastischen Effekte. Ist der auftretende Druck größer als die Zugfestigkeit(bei einer bestimmten Zuggeschwingigkeit), fängt der Insert an sich im Kunststoff zu drehen. Genau diese Geschwindigkeit musst du jedoch einhalten, damit das Drehmoment passt. Bist du zu schnell, nimmst du viele Dämpfereffekte des Kunststoffs mit und erreichst einen höheren Wert. Bist du zu langsam, fließt der Kunststoff schon vorher weg und der Wert ist geringer. Somit brauchst du eine streng definierte Drehgeschwindigkeit, die per Hand nicht möglich ist, um den Wert belegen zu können.

      Mal ganz auf die Spitze übertrieben. Stell 1Nm als Drehmoment ein und warte ein paar Wochen. Dann hat sich der Insert auch bewegt.