In unserem Artikel über Verbindungselementehaben wir kurz einige Verbindungstechniken für Befestigungselemente erw?hnt. Aus technischen oder strukturellen Gründen werden viele Kunststoffprodukte oder -komponenten aus Teilen unterschiedlicher Materialien und Funktionen zusammengesetzt. Um zwei Teile miteinander zu verbinden, muss eine Verbindung zwischen ihnen entworfen werden. Der Zweck der Verbindungsauslegung besteht darin, auf der Grundlage verschiedener Faktoren die am besten geeignete Verbindungsmethode zu finden, um die Teile zusammenzufügen und zu sichern.
Da Verbindungsmethoden aus Kunststoff eine wichtige Lehre für Produktdesigner sind, werden in diesem Artikel die Verbindungsmethoden zwischen Kunststoffteilen weiter untersucht.
Verbindungsmethoden für Kunststoffteile
Es gibt viele M?glichkeiten, Kunststoffteile zu verbinden. Sie lassen sich grob in l?sbare Verbindungen, halb-l?sbare Verbindungen und nicht-l?sbare Verbindungen unterteilen. Diese Einteilung ist nicht sehr pr?zise, da sich einige Verbindungsmethoden bei ?nderungen der Strukturparameter von einem Typ zum anderen ?ndern k?nnen. Wenn zum Beispiel der Verschluss zu stark einrastet, kann es schwierig oder unm?glich werden, ihn zu l?sen. Einige Klebstoffe k?nnen durch Erhitzen entfernt werden. Die folgende Klassifizierung dient daher nur als Referenz und sollte nicht als Standard angesehen werden.
Für die Verbindung und Befestigung von Kunststoffteilen kann eine Methode oder eine Kombination aus zwei oder mehr Methoden verwendet werden, z. B. eine Kombination aus Klammer und Schraube. Unabh?ngig von der Verbindungsmethode sollten jedoch die folgenden Hauptfaktoren vor der Wahl der Verbindungsmethode berücksichtigt werden:
- Leistung bei der Demontage: Ob eine Demontage erforderlich ist, wie oft sie durchgeführt werden muss, ob sie reversibel ist und wie einfach sie durchgeführt werden kann.
- Eigenschaften der verbindenden Teile: Ob die geometrische Form zul?ssig ist, ob genügend Platz vorhanden ist und ob die Materialeigenschaften den Anforderungen entsprechen.
- Betriebsumgebung: Belastung (Anforderungen an die Festigkeit), Temperatur (Anforderungen an die Temperaturbest?ndigkeit) und Medium (Anforderungen an Staub- und Wasserdichtigkeit).
- Wirtschaftliche Faktoren: Kosten für Hilfsmaterial, Montage und Wartung.
- ?sthetische Anforderungen: Die Integrit?t des Erscheinungsbildes und die ?sthetische Wirkung.
Da es schwierig oder sogar unm?glich ist, alle diese Faktoren gleichzeitig zu erfüllen, sollte die geeignete Verbindungsmethode je nach dem spezifischen Produkt oder den strukturellen Anforderungen gew?hlt werden.
Als n?chstes werden wir anhand von Beispielen verschiedene Verbindungsmethoden zwischen Kunststoffteilen vorstellen. Welche Verbindungsmethoden gibt es zum Beispiel bei den folgenden zwei Teilen (die spezifische Gr??e und Struktur sollte entsprechend dem spezifischen Produkt entworfen werden), und gibt es ?hnliche Strukturen im t?glichen Leben?
1. Schnappverschluss
Es gibt viele Arten von Schnappverbindungen. Im Folgenden werden einige g?ngige Arten vorgestellt.
Tipps: Wenn Sie mehr wissen wollen, klicken Sie auf den "Schnappverschluss-Anleitung", um mehr über sie zu erfahren.
a). Freitragende Schnappverschlüsse
1). Gerader Arm mit Schnappverschluss: Diese Methode wird h?ufig für die Verbindung und Befestigung von dekorativen Teilen verwendet. Sie ist einfach und schnell zu installieren, ?sthetisch ansprechend, und ob sie l?sbar ist, h?ngt von der H?he des Eingriffs ab.
2). U-f?rmiger Schnappverschluss: H?ufig anzutreffen bei Verbindungen von Batterieabdeckungen. Die U-f?rmige Struktur bietet Raum für elastische Verformung und erm?glicht mehrfache Montagen und Demontagen.
Die folgende Schnappverschlussstruktur ist eine Variante des U-f?rmigen Schnappverschlusses. Die l?ngliche Kerbe bietet einen elastischen Verformungsraum, der mehrfache Montagen und Demontagen erm?glicht.
Die folgende Form ist eine andere als die vorhergehende, bei der der Verformungsraum nach innen verlagert wird. Im Vergleich zu den beiden vorgenannten Varianten wird das Erscheinungsbild deutlich weniger beeintr?chtigt. Der Nachteil ist jedoch, dass die Batterieabdeckung um die untere Kante des Geh?uses herumgeführt werden muss, so dass sie für den Einbau von Batterien in der Mitte des Produkts weniger geeignet ist.
3). Schnappverschluss + Schraube: Diese Art des Anschlusses der Batterieabdeckung wird üblicherweise bei Spielzeugprodukten verwendet, um zu verhindern, dass Kinder die Batterie auseinandernehmen k?nnen.
4). Weicher Schnappverschluss: Erreicht durch Zweifarben-Spritzgie?en. Der weiche Schnappverschluss hat eine gute elastische Verformung und kann wiederholt montiert und demontiert werden. Der kleine Schnappgriff beeintr?chtigt nicht die Integrit?t des Erscheinungsbildes und wird h?ufig für Staubschutzabdeckungen an elektronischen und digitalen Produktschnittstellen verwendet.
b). Ringf?rmige Schnappverbindung
Diese Schnappverbindung erfordert, dass ein Teil ein verformbares Teil ist, und das verformbare Teil sollte vorzugsweise aus einem Material mit guter Z?higkeit bestehen, um Risse nach mehrfachem Zusammenbau zu vermeiden.
Die ringf?rmige Schnappverbindung muss nicht vollst?ndig kreisf?rmig sein. Er sollte je nach den tats?chlichen Gegebenheiten gestaltet werden. Der unten abgebildete Flaschenverschluss hat zum Beispiel vier gleichm??ig geteilte innere Schnappsitze statt eines vollst?ndigen Kreises. Der Grund für den Verzicht auf einen vollst?ndigen Kreis ist wahrscheinlich die einfache Montage und ein gutes Handgefühl. Wenn die Schnappverbindung nicht dicht ist, kann die L?nge der inneren Schnappverbindung durch Hinzufügen von Klebstoff für eine sp?tere ?nderung der Form verl?ngert werden.
c). Torsionsschnappverschluss
Dieser Schnappverschluss funktioniert anders als die oben genannten Schnappverschlüsse. Sie besteht aus zwei Vorg?ngen: Zuerst werden die beiden Teile in Position gebracht, dann werden sie gedreht, um die Schnappverbindung und den Fixierungseffekt zu erzielen.
2. Anschluss mit Gewinde
Wird h?ufig in Flüssigkeitsflaschen oder Rohrleitungen verwendet, z. B. in Mineralwasserflaschen, Getr?nkeflaschenverschlüssen und Rohrleitungsverbindungen.
Tipps: Klicken Sie hier, um mehr zu erfahren über "Arten von Gewinden“.
3. Schraubverbindung
Eine sehr g?ngige Methode, die den meisten bekannt ist.
4. Magnetische Verbindung
Wird im Allgemeinen bei Produkten verwendet, die h?ufig demontiert werden müssen. Obwohl das Hinzufügen eines Magneten die Kosten erh?ht, bietet eine gut konzipierte magnetische Verbindung ein ausgezeichnetes Benutzererlebnis, ist langlebig und besch?digt nicht das Aussehen.
5. Scharnierteile Verbindung
Konkret geht es um integrierte Kunststoffscharniere aus Polypropylen (PP), das für seine "hundertfache Kunststoffqualit?t" bekannt ist. Durch den Zusatz einer elastischen Lagerung kann eine Vorspannung für den offenen und geschlossenen Zustand erzeugt werden.
Tipps: Klicken Sie auf den Link, um ein umfassendes Verst?ndnis von "PP-Kunststoffe".
6. Einpressteile Verbindung
Bezieht sich haupts?chlich auf Presspassungsverbindungen. Bei der mechanischen Montage ben?tigen viele Teile einen festen Sitz, um eine Trennung zu verhindern oder ein erhebliches Drehmoment zu übertragen, was zur Interferenztechnik führt. Bei der Presspassung wird die Elastizit?t von Materialien genutzt, um die Bohrung auszudehnen oder zu verformen und auf die Welle zu passen (oder eine Hohlwelle zu verwenden, um die Welle zu verformen). Wenn die Bohrung in ihre ursprüngliche Form zurückkehrt, klemmt sie die Welle fest und verbindet die beiden Teile. Bei Kunststoffteilen werden für Bausteinverbindungen h?ufig Presspassungen verwendet.
Weitere Beispiele sind verschiedene Gummistopfen für externe Schnittstellen und Schraubgummistopfen.
7. Ultraschallschwei?en
Eine nicht l?sbare Verbindung wird h?ufig bei Produkten verwendet, die nicht zerlegt werden k?nnen oder versiegelt werden müssen, wie z. B. bei Netzteilen.
8. Nieten
Auch das Nieten ist komplex und erfordert viel Wissen. Je nach Energiequelle wird zwischen Ultraschallnieten, Hei?nieten und Hei?luftnieten unterschieden. Es handelt sich um eine unl?sbare Verbindung, die sich besonders zum Verbinden und Befestigen dünner Teile wie Leiterplatten, Bleche und Kn?pfe eignet.
9. Klebstoffteile Verbindung
Bezieht sich auf die Verwendung einer Schicht eines Mediums (Klebstoff), um zwei Teile zu verbinden und zu fixieren, die im Allgemeinen nur schwer oder gar nicht demontiert werden k?nnen.
Druckempfindlich:
Bezieht sich haupts?chlich auf Klebeband, das druckempfindlich ist. Durch die Anwendung eines bestimmten Drucks wird eine gute Verklebung erreicht; üblicherweise wird doppelseitiges Klebeband verwendet, um zwei flache Teile zu verbinden!
Bei Raumtemperatur h?rtbare Klebstoffe
Diese Klebstoffe k?nnen bei Raumtemperatur aush?rten, wie z. B. RTV-Silikonkautschuk und gelber Elektronikklebstoff, die in der Regel zur Fixierung elektronischer Bauteile verwendet werden, um ein L?sen zu verhindern.
Duroplastische Klebstoffe
Sie h?rten bei Erw?rmung aus und werden üblicherweise zum Verkapseln und Befestigen von elektronischen Bauteilen verwendet, wie z. B. Epoxid-Vergussmassen und roter Klebstoff.
Thermoplastische Klebstoffe
Bei Raumtemperatur fest, muss vor der Verwendung erw?rmt werden, um zu einer viskosen Flüssigkeit zu werden, erfordert Vorpressen und Aush?rtungszeit nach der Verwendung. G?ngige Typen sind EVA-Schmelzklebstoff und PUR-Schmelzklebstoff. Unterschiede zwischen ihnen:
Zusammensetzung:
PUR ist Polyurethan, EVA ist Ethylen-Vinylacetat.
Mechanismus der Reaktion:
PUR h?rtet durch Feuchtigkeit aus, eine irreversible Reaktion. Nach dem Erhitzen und Verkleben reagiert es mit der Feuchtigkeit in der Luft und wird irreversibel (es schmilzt beim Wiedererw?rmen nicht, verliert aber seine Klebekraft, so dass es in der Regel zur Demontage wiedererw?rmt werden muss). Diese irreversible Reaktion sorgt für eine bessere Festigkeit und Leistung bei hohen und niedrigen Temperaturen sowie für eine hohe Zuverl?ssigkeit. Wird h?ufig in elektronischen und digitalen Produkten wie Telefonen, Tablets, Kopfh?rern und Automobilelektronik, zur Befestigung von Bildschirmen und hinteren Abdeckungen von Smartphones mit schmalem Rahmen und zur Abdichtung verwendet.
EVA verbindet sich physikalisch, kühlt ab und verfestigt sich nach dem Auftragen. Durch erneutes Erhitzen schmilzt es wieder und kann erneut verklebt werden, wodurch es reversibel ist. Die Klebekraft ist gering, der Erweichungspunkt niedrig und das Material ist nicht hitzebest?ndig.
Fotoh?rtung:
Bezieht sich auf Klebstoffe, die unter ultraviolettem Licht aush?rten, wie z. B. UV-Klebstoff, auch bekannt als UV-h?rtender Klebstoff oder schattenloser Klebstoff. Es handelt sich um einen einkomponentigen, niedrigviskosen, hochfesten Acrylatklebstoff mit langer Haltbarkeit, l?sungsmittelfrei, schneller Aush?rtung, guter Transparenz und ausgezeichneter Hitze- und Chemikalienbest?ndigkeit!
Auf Wasserbasis:
Im Vergleich zu L?sungsmittelklebstoffen wird bei Klebstoffen auf Wasserbasis Wasser als L?sungs- oder Dispersionsmittel verwendet, wodurch giftige organische L?sungsmittel, die die Umwelt verschmutzen, ersetzt werden. Die derzeitigen Klebstoffe auf Wasserbasis sind nicht 100% l?sungsmittelfrei und k?nnen in begrenztem Umfang flüchtige organische Verbindungen als Hilfsstoffe zur Steuerung der Viskosit?t oder des Flie?verhaltens enthalten. Der beliebteste Klebstoff auf Wasserbasis ist Wei?leim oder Holzleim, der h?ufig in der Heimdekoration verwendet wird. Die Paste, die beim chinesischen Neujahrsfest zum Aufkleben von Paaren verwendet wird, ist ebenfalls ein Klebstoff auf Wasserbasis, der sich zum Verkleben von Papier eignet. Wegen seiner Unbequemlichkeit haben die Entwickler sp?ter einen festen Klebstoff entwickelt, der sich besonders für den Einsatz im Büro eignet.
Auf L?semittelbasis:
Bezieht sich auf Klebstoffe, die organische L?sungsmittel (Benzol, Toluol usw.) als L?sungs- oder Dispersionsmittel verwenden. Aufgrund der gesundheitssch?dlichen Stoffe, wie flüchtige organische Verbindungen, Benzol und Toluol, sind sie nicht umweltfreundlich. Typische l?sungsmittelbasierte Klebstoffe sind beispielsweise Universalkleber.
Sofort klebend:
Besteht aus α-Cyanoacrylat als Hauptkomponente, dem Klebrigmacher, Stabilisatoren, Z?hmacher und Polymerisationsinhibitoren zugesetzt sind. Es handelt sich um einen einkomponentigen, sofort aush?rtenden Klebstoff, der bei Kontakt mit Spuren von Feuchtigkeit in der Luft schnell aush?rtet und die Teile fest miteinander verbindet.
Zweikomponentiger Klebstoff:
Besteht aus zwei Flüssigkeiten, die beim Mischen aush?rten, oft AB-Kleber genannt. G?ngige Typen sind AcrylEpoxid- und Polyurethan-AB-Kleber. Er wird auch als starker Kleber bezeichnet, weil er eine hohe Klebekraft hat, die mit dem Schwei?en vergleichbar ist.
10. In-mold-Spritzgie?en
Die perfekte Art und Weise, zwei Teile zu verbinden, indem verschiedene Materialien oder Farben von Kunststoff oder Kunststoff und Metall zu einem Teil kombiniert werden, wodurch nachfolgende Montageschritte entfallen. Allerdings handelt es sich um eine nicht l?sbare Verbindung mit hohen Werkzeugkosten, so dass die Verbindungsmethode entsprechend der spezifischen Produktstruktur gew?hlt werden sollte. Es gibt drei Haupttypen: Zweifarben-Spritzgie?en, Sekund?rspritzgie?enund Nanospritzgie?en. Weitere Einzelheiten finden Sie in der Einführung in die Zweifarben-Formstruktur.
- Zweifarben-Spritzgie?en
- Umspritzen
- Nano-Spritzgie?en
Schlussfolgerung
Jede Verbindungsmethode kann sich auf viele Inhalte erstrecken. Sie k?nnen bei Interesse nach weiteren Informationen suchen, um ein tieferes Verst?ndnis zu erlangen. In zukünftigen Artikeln werde ich auch umfassende Einführungen in einige dieser Verbindungsmethoden geben. Bleiben Sie dran.
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