Navoji i navojni umeci u SLS najlonu: Ispisani, urezani ili toplinski ugrađeni?

Četiri opcije ukratko

Navoj u plastičnom dijelu ima dva zadatka: nositi stezno opterećenje vijka i preživjeti broj zatezanja i otpuštanja. Najlon PA 12 je čvrst i čisto se obrađuje, ali je mekši od metala i puzi pod stalnim opterećenjem. Zato pravi izbor manje ovisi o samom navoju, a više o tome kako se spoj koristi.

Zlatno pravilo: ako se vijak zateže jednom ili nekoliko puta, urezani navoj ili samourezni vijak obično su dovoljni. Ako se spoj redovito otvara, prenosi vibracije ili zahtijeva definirani zakretni moment, upotrijebite metalni umetak ili zarobljenu maticu.

Printani navoji

SLS ne treba potpore, pa se unutarnji i vanjski navoji mogu printati u bilo kojoj orijentaciji. Ograničenja procesa su debljina sloja i površina praha: EOS navodi slojeve od 0.12 mm za proces PA 2200 Balance koji koristimo, a zrnca praha uz sinteriranu konturu djelomično se lijepe za površinu. Grubi navoji se dobro printaju; fini metrički navoji ispod nekoliko milimetara gube svoj profil i bolje ih je urezati.

• Dajte prednost grubim koracima i velikim promjerima. Čepovi u stilu boca, okrugli ili trapezoidni profili i vijci za podešavanje tipični su printani navoji.
• Dodajte zračnost između bokova. Zbog prianjanja praha unutarnji navoji postaju malo uži, a vanjski navoji malo deblji. Opća tolerancija od ±0.3 % (min ±0.3 mm) primjenjuje se i na navoje; pogledajte SLS tolerancije i zračnosti.
• Skosite početak navoja. Uvod olakšava zahvaćanje i sprječava odlamanje prvog, najslabijeg zavoja.
• Po potrebi provucite ureznik ili nareznicu. Isprintani navoj može se očistiti ureznikom nakon isporuke, čime se uklanjaju sinterirana zrnca s bokova.
• Pazite na orijentaciju. Navoj čija je os okomita u printeru okrugliji je od onog koji leži ravno. Priprema za printanje odabire orijentaciju za cijeli posao printanja, pa ako je navoj kritičan, napomenite to prije narudžbe.

Urezani navoji i vijci za urezivanje navoja

Za male i srednje metričke navoje, najpouzdaniji pristup je isprintati osnovnu rupu i naknadno urezati navoj. PA 12 se čisto urezuje i bokovi navoja ispadaju glatki. Uzmite veličinu osnovne rupe iz preporuke proizvođača ureznika ili vijaka za plastiku, dizajnirajte je na nominalnu veličinu i zapamtite da isprintane rupe ispadaju nešto manje od dizajniranih: brzi prolaz svrdlom odgovarajućeg promjera prije urezivanja daje definiranu rupu.

Vijci za urezivanje navoja za plastiku napravljeni su za ovu situaciju: oni potiskuju materijal umjesto da ga režu i dobro drže u najlonu. Koristite geometriju izbočine i rupe koju preporučuje proizvođač vijaka; ta preporuka postoji upravo za ovu kombinaciju vijka i plastike.

Obje opcije imaju istu slabost: svaki put kada se vijak ukloni i ponovno umetne, najlonski bok gubi dio svog prianjanja. Za poklopac koji se otvara jednom godišnje to nije važno. Za servisni otvor ili učvršćenje koje se svakodnevno podešava, koristite umetak.

Toplinski umetci

Toplinski umetci su nazubljene mjedene čahure s unutarnjim metričkim navojem. Zagrijani vrh (lemilica s odgovarajućim vrhom ili mala preša) zagrijava umetak, koji se zatim utiskuje u nešto manju rupu. Okolni najlon omekšava, teče u nazubljenja i utore te zaključava umetak protiv izvlačenja i rotacije kada se ohladi. EOS navodi talište od 176 °C za PA 2200, tako da materijal omekšava na temperaturama koje standardna lemna stanica lako postiže.

Zašto dobro funkcioniraju u SLS najlonu

• Navoj koji vijak vidi je od mjedi, tako da ponovljena montaža ne troši dio.
• PA 12 je termoplastika: lokalno se topi oko umetka i ponovno skrućuje, na isti način kao i kod lijevanih dijelova.
• Sinterirani PA 12 dovoljno je gust da dobro drži nazubljenje, posebno nakon sačmarenja i poliranja, koji zbijaju površinu.

Kako dizajnirati rupu

• Slijedite preporuku proizvođača umetaka za rupe za termoplastiku. Proizvođači umetaka objavljuju promjer rupe, dubinu i često suženje za svaku veličinu umetka. Koristite te vrijednosti kao nominalnu CAD dimenziju.
• Napravite rupu dubljom od umetka. Otopljeni materijal mora negdje otići; rupa koja je preplitka gura ga van na vrhu.
• Osigurajte ležištu dovoljno zida oko umetka. Tanko ležište se izboči ili puca kada se umetak utisne. Koliko je materijala dovoljno ovisi o veličini umetka i opterećenjima.
• Držite umetke podalje od rubova. Taljenje blizu slobodnog ruba ga deformira.
• Pritišćite ravno. Vodilica ili mala preša drži umetak okomitim; nagnuti umetak je najčešća greška pri ugradnji.

Naši dijelovi isporučuju se bez umetaka: ugrađujete ih nakon isporuke, nakon eventualnog bojenja. Bojenje TCN tekućim bojama boji površinski sloj najlona i ne dodaje nikakav premaz, tako da ne mijenja rupu.

Umetci za utiskivanje, ekspanzijski umetci i zarobljene matice

Umetci za utiskivanje i ekspanzijski umetci ne zahtijevaju toplinu, što ih čini praktičnima za montažu na licu mjesta. Oslanjaju se na trenje i elastičnost najlona, pa je njihova otpornost na izvlačenje i okretni moment obično manja od one kod toplinski ugrađenih umetaka iste veličine; provjerite podatke proizvođača za plastiku. Spiralni žičani navojni umetci, poznati iz popravaka metalnih navoja, također se mogu ugraditi u rupu s navojem u PA 12 kada je potreban izdržljiv metalni navoj na malom prostoru.

Zarobljena matica često je najsnažnije i najjednostavnije rješenje: modelirajte šesterokutni džep s malo zračnosti, ubacite standardnu maticu i zategnite s druge strane. Silu stezanja nosi površina matice na velikoj površini, a ne navoj u najlonu. Ostavite džep otvorenim kako bi se mogao očistiti od praha.

Dizajn za opterećenje: što je važno osim navoja

• Puzanje. Najlon se polako opušta pod stalnim opterećenjem stezanja, pa vijak čvrsto zategnut u plastiku s vremenom gubi prednaprezanje. Koristite podloške ili veću nosivu površinu, izbjegavajte pretjerano zatezanje, a tamo gdje je prednaprezanje važno, stavite metal u putanju opterećenja (umetci, čahure ili zarobljena matica).
• Smjer slojeva. EOS navodi vlačnu čvrstoću od 48 MPa unutar slojeva i 42 MPa poprečno na njih za PA 2200, te istezanje pri lomu od 18 % naspram 4 %. Ležište koje se povlači duž okomite osi zadatka ispisa slabije je od onog opterećenog u ravnini sloja.
• Ležišta s rebrima. Povežite ležišta vijaka s obližnjim zidovima pomoću rebara umjesto da ih ostavite slobodnima; tako će puno bolje izdržati okretni moment vijka i umetanje umetaka.
• Ravnomjerni zidovi. Vrlo debela ležišta skupljaju se više od zidova oko njih. Ležište s izdubljenom bazom je preciznije; pogledajte SLS smjernice za dizajn.

Kontrolni popis za donošenje odluka

Točne veličine rupa, stijenke izbočina i duljine umetaka ovise o umetku, vijku, opterećenjima i broju ciklusa. Umjesto nagađanja, pregledajte namjeru dizajna sa stručnjacima na prototype.builders, koji dizajniraju i testiraju takve spojeve za prototipove i male serije. Podaci o materijalu za PA 12 sažeti su u vodiču za PA12 najlon, a utjecaj značajki na cijenu u cijeni SLS 3D ispisa.

Kada je dizajn spreman, prenesite ga u trenutni SLS kalkulator: rupe i izbočine naplaćuju se kao i svaka druga geometrija, a umeci ne dodaju ništa na cijenu ispisa.

Česta pitanja

Možete li 3D ispisati navoje u SLS najlonu?

Da. SLS ne treba potpore, pa se unutarnji i vanjski navoji mogu ispisati u bilo kojoj orijentaciji. Grubi navoji se dobro ispisuju; mali, fini metrički navoji gube svoj profil i bolje ih je urezati nakon ispisa ili nositi pomoću metalnog umetka.

Jesu li toplinski umetci prikladni za SLS PA 12 dijelove?

Da. PA 12 je termoplastika koja se lokalno topi oko zagrijanog mjedenog umetka i zaključava ga kada se ohladi. Koristite veličinu rupe koju proizvođač umetaka preporučuje za termoplastiku, napravite rupu dubljom od umetka i osigurajte izbočini dovoljno stijenke oko nje.

Trebam li urezati navoj ili koristiti umetak?

Urežite navoj ili upotrijebite vijak za urezivanje navoja kada se spoj sastavlja jednom ili nekoliko puta. Upotrijebite toplinski ugrađen umetak ili zarobljenu maticu kada se spoj redovito otvara, zahtijeva definirani zakretni moment ili nosi veliko stezno opterećenje.

Ugrađujete li navojne umetke?

Dijelovi se isporučuju bez umetaka. Toplinski ugrađeni i utisnuti umetci ugrađuju se nakon isporuke, nakon eventualnog bojenja; bojenje ne dodaje premaz, pa ne mijenja rupu.

Koju veličinu rupe trebam koristiti za toplinski ugrađen umetak u PA 12?

Upotrijebite preporuku proizvođača umetaka za termoplastiku kao nominalnu CAD veličinu i prvo testirajte jedan dio. Veličina rupe, stijenka izbočine i duljina umetka ovise o umetku i opterećenjima, stoga preporučujemo pregled kritičnih spojeva s prototype.builders.

Zašto vijak u najlonskom dijelu gubi svoje predopterećenje?

Najlon puzi pod stalnim opterećenjem, pa se materijal ispod glave vijka polako opušta. Podloške, veće nosive površine, umjereni zakretni moment pritezanja i metal na putu opterećenja, poput umetaka ili čahura, smanjuju taj učinak.