Envalior
Golf, baleinen en inzetstukken
Door ribbels, ribben of hoekplaten toe te passen op de functionele geometrie van een onderdeel, kunnen de structurele prestaties worden verbeterd.
Golf, baleinen en inzetstukken
Functie
Als het draagvermogen of de stijfheid van een plastic onderdeel moet worden verbeterd, is het noodzakelijk om de doorsnede eigenschappen te vergroten of de materiaal te wijzigen. Soms kan het voldoende zijn om de materiaal kwaliteit te wijzigen, bijvoorbeeld door een hoger glasvezelgehalte te gebruiken. Als dat niet voldoende is of om andere redenen niet gewenst is, is het verhogen van de sectionele eigenschappen vaak de oplossing.
In veel gevallen is de eenvoudigste manier om de sectionele eigenschappen te verbeteren, het vergroten van de dikte van de wand van het onderdeel. Zoals hier wordt vermeld, heeft dit echter zijn beperkingen. Extra wapening kan worden verkregen door ribbels toe te voegen of ribben loodrecht op de wand van de onderdelen te plaatsen. Het toevoegen van ribbels heeft doorgaans een kleinere impact op het gewicht van het onderdeel en koeling tijd, maar het toevoegen van ribben heeft een groter potentieel in termen van het verhogen van de stijfheid. Bovendien zorgen ribben ervoor dat het bekledings- of pasoppervlak van een onderdeel glad is, wat gunstig kan zijn om esthetische of functionele redenen.
Golvingen
Het toevoegen van golvingen aan het ontwerp kan vlakke oppervlakken in de richting van de golvingen verstijven (zie figuur 1). Ze zijn zeer efficiënt en voegen geen grote hoeveelheden extra materiaal toe of verlengen de koeling tijd. De extra stijfheid is het gevolg van het vergroten van de gemiddelde afstand van het materiaal tot de neutrale as van het onderdeel, d.w.z. het vergroten van het tweede traagheidsmoment.
Figuur 1 - Golvingen
Maatvoering van ribben
Bij het toevoegen van ribben moeten de volgende richtlijnen voor dimensionering worden toegepast (zie figuur 2):
- De dikte van de rib moet ongeveer 50 tot 60% van de algemene wand dikte van het onderdeel zijn. Overschrijding van deze waarde kan leiden tot zinksporen op het oppervlak tegenover de ribben. Bovendien kan het materiaal stroming tijdens het injecteren negatief beïnvloeden, wat mogelijk resulteert in laslijnen en holtes.
- De hoogte van de ribben mag niet groter zijn dan drie keer de algemene dikte van de wand, omdat diepe ribben moeilijk te vullen zijn en tijdens het uitwerpen in de mal kunnen blijven plakken.
- Aan de zijkanten van ribben moet een trekhoek van 1 - 1,5 graad worden toegepast. Dit betekent dat de ribben iets taps toelopen en naar boven toe iets dunner worden. Dit maakt het uitwerpen van het onderdeel uit de mal gemakkelijker. Bij lage ribben en in uitzonderlijke gevallen is een kleinere of zelfs geen tochthoek acceptabel. Er moet echter worden opgemerkt dat dit kan leiden tot cosmetische defecten zoals slijtplekken of problemen met het uitwerpen van het onderdeel na het gieten.
- Aan de basis van de rib, waar deze de nominale wand kruist, moet een straal van 25 - 50% van de algemene wand dikte worden opgenomen. Een minimale straal van 0,4 mm wordt aanbevolen. Dit elimineert een mogelijke spanning concentratie en verbetert de doorstroming en koeling eigenschappen rond de rib. Bij overschrijding van de 50%-waarde ontwikkelt zich een materiaal massa, waardoor het risico op ingegoten restspanningen, holtes of zinksporen toeneemt.
- De afstand tussen twee parallelle ribben moet ten minste twee keer zo groot zijn als de algemene wand dikte. Dit voorkomt dat de mal een heet mes ontwikkelt dat kwetsbaar is en koeling problemen heeft.
Figuur 2 - Aanbevelingen voor ribafmetingen
Plaatsing van de ribben
Bij het plaatsen van ribben moeten de volgende richtlijnen voor plaatsing worden gevolgd (zie figuur 3):
- Ribben worden bij voorkeur parallel aan de smeltstroom ontworpen, omdat stroming over ribben kan resulteren in een vertakte stroming die leidt tot ingesloten gas of aarzeling. Aarzeling kan interne spanningen en korte schoten vergroten.
- Evenwijdige ribben moeten op een minimale afstand van tweemaal de nominale wand dikte worden geplaatst; Dit helpt koeling problemen en het gebruik van dunne messen in de matrijsconstructie te voorkomen.
- Ribben moeten langs de buigas worden georiënteerd om maximale stijfheid te bieden. Beschouw het voorbeeld in figuur 3, waar een lange dunne plaat eenvoudig aan de uiteinden wordt ondersteund. Als ribben in de lengterichting worden toegevoegd, wordt de plaat aanzienlijk verstijfd. Als er echter ribben over de breedte van de plaat worden toegevoegd, wordt er weinig verbetering gevonden.
- Bij het toevoegen van ribben aan een profiel of boxed section heeft hun plaatsing en oriëntatie een grote impact op de verkregen extra stijfheid. Dit is gevisualiseerd in figuur 4.
- Voor maximale prestaties en functie moeten de neutrale lijnen van de ribben en de profielwand op hetzelfde punt samenkomen. Afhankelijk van de specifieke afmetingen en materiaal van keuze kunnen er echter zinksporen optreden. Dit kan worden vermeden, maar zal resulteren in een zwakkere geometrie:
- Als de diagonale ribben iets uit elkaar worden geschoven, wordt de stijfheid met 35% verminderd.
- Als een korte verticale rib aan het ontwerp wordt toegevoegd, wordt de torsiestijfheid met nog eens 5% verminderd (zie figuur 5).
Figuur 3 - Oriëntatie van de ribben.
Figuur 4 - Vergelijking van profielen op het gebied van torsiestijfheid en buiging.
Figuur 5 - Torsiestijfheid en weerstand aan torsie spanning als functie van de manier waarop de ribben met het profiel zijn verbonden.
Inzetstukken
Inzetstukken kunnen worden gebruikt om hoeken, zijwanden en nokken te verstevigen. Ze kunnen worden beschouwd als een subset van ribben, wat betekent dat de richtlijnen voor het dimensioneren en plaatsen van ribben ook gelden voor inzetstukken (zie figuren 6 en 7).
Figuur 6 - Richtlijnen voor inzetstukken.
Figuur 7 - Hoogte van het kruisje.