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- 1. 22/12/2015 ESTUDIO DE PAR DE INSTALACIÓN EN TORNILLOS AUTORROSCANTES PARA PLÁSTICOS Torque Angle
- 3. Mejoras prestaciones Reducción de coste • Par de stripping mayor • Resistencia mejorada a la relajación • Valor de extracción mayor • Reducción del material utilizado • Tiempo de ciclos reducidos • Eliminación de insertos y adhesivos • Agilizar el montaje Introducción Estado del arte
- 4. 60º 30º-48º 30º R1 FRAD1 15º R2 FRAD2 FRAD1=0.5*R1 FRAD2=0.259*R2 Perfiles de rosca estrechos maximizan las prestaciones Unión estándar vs tornillo para plástico Estado del arte
- 5. Perfiles de rosca estrechos maximizan las prestaciones Unión estándar vs tornillo para plástico Estado del arte
- 6. Resistencia mejorada al stripping Área Tornillo Boss Tensión Tornillo Boss Unión estándar vs tornillo para plástico Estado del arte
- 7. • Modulo de elasticidad • Tasa de expansión térmica • Plástico relleno o reforzado • Relajación Tensión Deformación 170º 70º -40º 250º Fuerza de unión Tiempo Propiedades de plásticos Estado del arte
- 8. Objetivos Acoplamiento de rosca ↑↑ Fuerza de unión ↑↑ Par de instalación ↓↓ Par de stripping↑↑ Instalación de un tornillo en plástico Estado del arte
- 9. Acoplamiento de rosca • Profundidad del perfil de tornillo en contacto con el material del boss • Entre 75% y 80%: valores frecuentes Instalación de un tornillo en plástico Estado del arte
- 10. Pares de instalación y de stripping 1 Generación de rosca 2 Contacto entre cabeza del tornillo y el boss. Generación de fuerza de unión 3 Par de stripping superado. Boss dañado Par de instalación Par de stripping Par Ángulo 1 2 3 Fuerza de unión Instalación de un tornillo en plástico Estado del arte
- 11. Par de ensamblaje • Valor ideal aproximado a 1/3 de la diferencia (TS-TI) • Tener en cuenta la relajación TI TS Par Ángulo Par de ensamblaje Instalación de un tornillo en plástico Estado del arte
- 12. Transcripción del trabajo previamente realizado Trabajo realizado Manual AbaqusReport estado del arte
- 13. Diseño de ensayos Trabajo realizado • Obtención de planos de los tornillos: PF30° PF Hybrid DeltaPT • Sketching en Abaqus • 1° mejora del modelo: Structural Rigid Parts
- 14. Diseño de ensayos Trabajo realizado • Obtención de propiedades del ABS Novodur E401 experimentales a. Ley de Hollomon b. Ensayo Brinell c. 16.5% de error • 2° mejora del modelo: Ampliación de base de datos de tensión-deformación plástica
- 15. Trabajo realizado • Modelización de la instalación de tornillo: a. Proceso de generación de rosca b. Roscamiento por puro rozamiento • Material ABS Novodur E401 experimental • Temperatura constante Simulaciones Abaqus
- 17. Resultados experimentales Trabajo realizado • Análisis de ensayos de par-ángulo • Comparación de las prestaciones de rozamiento a. Tensión de adhesión b. Par de instalación c. Par de stripping*
- 18. Resultados de ensayos: ABS Trabajo realizado DELTA PT PF HYBRID PF 30 Diferencia en % frente a DELTA PT *Ts 1.92 Nm Ti 0.67 Nm τadh 6.91 MPa *Ts 2.78 Nm 44.3 Ti 1.03 Nm 53.7 τadh 9.35 MPa 35.3 *Ts 3.38 Nm 75.5 Ti 0.63 Nm -6.0 τadh 1.66 MPa -76.0
- 19. Conclusiones • Errores de experimentales: a. Ensayos par-ángulo b. Datos de tensión-deformación c. Aproximaciones de la modelización • Comparación de las prestaciones de rozamiento: a. Par de instalación ⇨ DeltaPT vs PF30° b. Tensión de adhesión ⇨ DeltaPT vs PF30° c. Par de generación de rosca ⇨ DeltaPT vs PF30° d. Efectos debidos al calentamiento
- 20. Futuras líneas Desarrollo nueva geometría Transcripción del trabajo realizado por Mikel Obtención de un modelo matemático Verificación con ensayos Datos reales ↓ ABS, PBT ↓ Simulaciones ↓ Resultados reales Modelo 3D ↓ Estudio Stripping Obtención de un modelo térmico
- 21. 22/12/2015 ESTUDIO DE PAR DE INSTALACION EN TORNILLOS AUTORROSCANTES PARA PLÁSTICOS Torque Angle
Notas del editor
- Plastics continue to open up a world of design opportunities, yet present some unique fastening problems. Fasteners specially designed for plastics can optimize performance in specific types of materials. By selecting the proper fastener you may obtain: Higher strip-out torque values Increased resistance to loosening Higher pull-out values In addition, a proper fastener selection implies a reduction in-place costs such as: Reduced material usage Reduced cycling times Elimination of inserts and adhesives Streamlined assembly (agilizar el montaje)
- Narrow thread profiles maximize performance Special fasteners for plastics have special thread profiles to meet the needs of these unique materials. The narrower thread profiles, ranging from 30º to 48º (60º standard fasteners), reduce radial stress and expansion. This turn maximizes fastener performance. These reduction of radial stress allow the use of smaller bosses than standard screws. Radial force is an undesirable force since it creates outward stress and can damage the boss.
- Narrow thread profiles maximize performance Special fasteners for plastics have special thread profiles to meet the needs of these unique materials. The narrower thread profiles, ranging from 30º to 48º (60º standard fasteners), reduce radial stress and expansion. This turn maximizes fastener performance. These reduction of radial stress allow the use of smaller bosses than standard screws. Radial force is an undesirable force since it creates outward stress and can damage the boss.
- Increased resistance to stripping As the special fastener for plastics has a smaller minor diameter and a higher thread profile, it contains a larger volume of material and has a larger shear area. This greater area of thread engagement means the special fastener for plastics is more resistant to stripping.
- The fastening performance of plastics is affected by several factors: Flexural modulus Filler or reinforcement content Thermal expansion rate Relaxation Flexural modulus Flexural modulus is the best indicator of how a plastic respond to fasteners. It is defined as the ability of a material to resist deformation under load. So in general, the lower the flexural modulus, the more the material will flow and allow the formation of threads. This property will be lately used to classify the fasteners. Filler or reinforcement content Filler and reinforcements change one or more properties of the thermoplastic. They can also affect fastening performance. Thermal expansion rate The stress vs strain curve for thermoplastics is very temperature dependent. Plastics expand much more faster than metals do when subjected to the same thermal loading. Since very few joints operate at constant temperatures, thermal expansion or contraction is virtually universal. This will affect clamp load. However, this is only a problem if the application uses materials with dissimilar expansion rates and the temperature change is significant. Relaxation Under load or heat all plastics will relax or permanently deform. Relaxation will, in turn, cause a loss in clamp load.
- Thread engagement Thread engagement is the amount of thread flank depth that is filled by the application material. It is often expressed as a percentage. A hole diameter equal to the major diameter of the threads would have a thread engagement of 0%. In moderately stiff materials, you should start with a hole size that provides 75% to 80% thread engagement. A hole that creates a thread engagement of over 100% does not improve performance. It will, however, increase required drive torque, because the walls of the hole must expand to make room for the screw. If the hole size is fixed you will need to adjust the thread style or length of engagement to reach the appropriate performance requirements.
- Usando una maquinaria específica (lo cual hace que este sistema sea sólo adecuado para grandes series) se aplica sobre el tornillo una resina adhesiva que contiene unas microcápsulas, parecidas a las que se usan en la industria cosmética, que contienen el adhesivo anaeróbico. Durante el montaje de la rosca se rompen las microcápsulas y se inicia el curado del adhesivo.