Зовнішні різьблення, способи отримання
Різьблення в пластмасових виробах отримують трьома основними способами:
- безпосередньо під час пресування або лиття під тиском виробів;
- механічною обробкою окремих елементів виробу;
- Вставкою металевих частин, що мають різьблення, в пресовані вироби.
На деталях з пластмас можна отримувати зовнішнє і внутрішнє різьблення різного профілю (рис. 1). Можна застосовувати різьблення метричну дюймову ГОСТ 11709-71, трубну циліндричну за ГОСТ 6357-73, конічну дюймову за ГОСТ 6111-52 та ін.
Мал. 1. Профілі різьблення на пластмасових деталях:
а – трикутна; б – прямокутна; в - трапецеїдальна; г - завзята; д - кругла
При виготовленні різьблення необхідно зважати на усадку матеріалу і специфіку виготовлення формуючих знаків і кілець. Пресуванням або литтям під тиском можуть бути отримані різьблення на внутрішній та зовнішній поверхнях діаметром 2,8-3 мм і більше та з кроком не менше 0,7 мм.
Різьбовими кільцями (або матрицями) оформляються різьблення на зовнішній поверхні виробу. Залежно від конструкції виробу матриці або кільця можуть бути цільними або розбірними, що складаються з двох або більше секторів. Розбірні кільця рекомендуються як обов'язкові при формуванні зовнішньої різьби на виробах із крихких пластмас, наприклад, з полістиролу. Використання такого розбірного оснащення повністю. Виключає пошкодження поверхні різьблення при вигвинчуванні деталей із форми. Однак при цьому потрібна зачистка облої по площинах роз'єму, що погіршує якість поверхні.
Якщо у різьбовому з'єднанні використовується болт (гвинт) металевий, то пластмасову гайкудоцільно виконувати із запресованою металевою різьбовою арматурою (втулкою), оскільки при багаторазовому звинчуванні пластмасове різьблення відносно швидко руйнується.
Співвідношення діаметрів і довжин робочої частини різьбових знаків (тобто глибина формування) можуть бути прийняті такими, як для гладких стрижнів, що оформляють отвори. Зазвичай в більшості випадків не потрібно глибоких отворів різьбових, і глибина формування призначається рівною 1,5-2 діаметрам різьбового знака.
Перемичку між різьбовими отворами та відстань від отворів до країв деталі слід збільшувати приблизно в 1,5 рази порівняно з гладкими отворами.
Приклади оформлення різьблення на деталях з пластмас наведені на рис. 2. Якщо різьблення на поверхні виробу є у двох або більше різних місцях, воно повинно мати однаковий крок. Західна частина різьблення виконується так, щоб на довжині (0,5-Н,0)р (р-крок) не було нарізки, що полегшує згвинчування в початковий момент. На іншому кінці різьблення може бути передбачена ділянка без нарізки, якщо це не заважає витягу виробу з форми. Різьбові поверхні виробів із шаруватих пластмас зазвичай нарізають мітчиками, що дозволяє отримувати як наскрізні, так і глухі отвори. У разі необхідно передбачити можливість виходу стружки. Відомі і широко поширені способи нарізування різьблення гайками, що самонарізають, в попередньо відформованих отворах. Різьблення у виробах із пластмас має конструюватися (вибиратися) на підставі розрахунків. У різьбовому з'єднанні, як відомо, виникає осьова сила, що створює розтягуючі осьові напруги в стінках виробу і стискаючі напруги на поверхні різьблення.
Мал. 2. Оформлення різьблення на поверхні виробів з пластмас:
а - одно-і багатозахідне різьблення; б - різьблення однакового кроку на двох послідовно розташованих ділянках; в, г, д – неправильні; е, ж, з – правильні конструкції різьбових виробів
Вибір кроку різьблення
Крок різьблення вибирають відповідно до додатку до ГОСТ 11709-71.
Для термореактивних матеріалів з порошкоподібним наповнювачем найбільш міцним є різьблення з кроком 1,5 мм. Різьблення з більшими кроками менш міцні.
У навантажених різьбових з'єднаннях, яких болт виготовлений із пластмаси, а гайка з металу з кроком різьблення більше 1,5 мм, доцільно для збільшення міцності зменшити висоту профілю різьблення болта, зменшивши зовнішній діаметр різьблення. Нижнє відхилення зовнішнього діаметра має виходити у своїй межі допуску 4-го класу точності.
Різьблення з кроком менше 1,5 мм для навантажених з'єднань не рекомендуються, оскільки внаслідок перезбагачення витків такого різьблення смолою вони мають меншу міцність на зріз.
З термопластичних матеріалів можна отримувати різьблення з будь-яким кроком.
Найбільш економічним та продуктивним способом отримання різьблення є пряме або литьове пресування. Різьблення можуть бути отримані з точністю 2а, 3 та 4-го класів. Процес отримання зовнішніх різьблення технологічно простіше процесу отримання внутрішніх різьблень, так як перші можуть бути оформлені роз'ємними матрицями. але таке різьблення буде більш низької якості та меншої точності через сліди стику формуючих елементів.
Особливо рекомендується застосовувати роз'ємні матриці при виготовленні різьбових деталей із крихких термопластів (наприклад, ПС).
Найменший діаметр різьблення (мм), одержуваного пресуванням, залежно від типу прес-матеріалу та його технологічних властивостей:
- порошкоподібні композиційніпластики –3;
- волокнисті матеріали -4.
Не рекомендується виготовляти пресуванням різьблення, крок яких менше 0,7 мм, тому що отримати необхідну шорсткість поверхні формуючих елементів з дрібним кроком дуже важко.
Перевага різьблень, одержуваних механічною обробкою, полягає у більшій їх точність порівняно з пресуванням. Такі різьблення рекомендується застосовувати:
- при підвищених вимогах до точності діаметральних або координатних розмірів (за наявності кількох різьбових елементів, що сполучають);
- при низькій механічній міцності формуючого різьблення елемента прес-форми (наприклад, якщо різьбові знаки мають діаметр менше 2,5 – 3,0 мм);
- при отриманні зовнішньої різьби діаметром менше 10-12 мм та внутрішньої діаметром менше 4 мм;
- при отриманні дрібних різьблень з кроком 0,5 мм і менше.
Якщо міцність різьблення повинна бути високою або деталь необхідно часто відкручувати, різьблення слід нарізати на армуючих елементах. Довжина різьблення повинна бути меншою за довжину арматури.
Внутрішнє різьблення (при пресуванні) оформляється знаками (або пуансоном), зовнішня – кільцями (іноді у матриці).
При оформленні зовнішньої різьби повинні бути передбачені пази, виступи та інші елементи, що запобігають повороту деталі при викручуванні кільця.
При оформленні внутрішнього різьблення знаки викручують з деталі після пресування.
Різьблення легше нарізати на деталях волокнистих і шаруватих пластиків, ніж на деталях з порошкоподібних матеріалів, внаслідок великої крихкості останніх.
Конструктивні особливості пресованих різьблень
При конструюванні виробів із пластмас з пресованим різьбленням слід враховувати, що міцність пластмас значно нижча за міцність металів.Тому різьблення прес-виробів не слід піддавати значним зусиллям.
Для сполук певної точності слід застосовувати метричне різьблення згідно з ГОСТ 11709-71.
При розрахунку діаметра різьблення необхідно враховувати усадку матеріалу та залишати зазор між гвинтом та гайкою трохи більше, ніж для виробів з металу.
При з'єднанні різьбленням пресованого виробу з металевою деталлю у разі, коли необхідна певна точність, при довжині різьблення більше 20-25 мм розраховують усадку також для кроку гвинта.
Для грубіших різьбових з'єднань застосовують зазвичай різьблення круглого профілю (рис. 3); таке різьблення легко пресується, має велику міцність завдяки великому зазору легко загвинчується. Крок різьблення 2,5 – 4 мм.
Для пресованих різьблення всіх видів обов'язково наявність фаски або кільцевої виточки на кінці різьблення (рис. 4). Величина фаски залежить від кроку різьблення та регламентована ГОСТ 10549-63. Для зовнішніх різьблення наявність фаски на їхній західній частині небажана, тому що це ускладнює виготовлення формуючого елемента.
При оформленні різьблення в тонкостінних елементах виробів і якщо конструктивним міркуванням наявність фаски на кінці різьблення небажано, слід передбачати виточення для збігу і виходу різьблення. Розмір виточки беруть (0,5÷1)Р.
При оформленні наскрізного різьблення для захисту знака між його торцем і частиною прес-форми, що оформлює, залишають гарантований зазор. Плівку, що утворюється, знімають механічною обробкою. При цьому передбачають фаску або проточку, що перекриває різьблення не менше ніж на один крок.
 |  |
| Мал. 3. Кришка з прес-матеріалу з різьбленням круглого профілю | Мал. 4. Профіль пресованих різьблень |
Пресуванням можнаотримувати різьблення з правої та лівої нарізкою. Несучі елементи лівих різьблень позначають відповідно до ГОСТ 2904-45.
Різьблення можуть бути одно-і багатоходові з різним числом витків. Бажано, щоб число Вітів різьблення дорівнювало 4, 8, 16.
Співвідношення діаметрів та довжин робочої частини різьбових знаків (гдубина формування) у випадках, коли не потрібні глибокі різьбові отвори, приймають рівним 1,5 – 2,0 діаметра різьбового знака.
Розміри кроку різьблення, одержуваної пресуванням або литтям, можуть мати значні відхилення в основному за рахунок коливання величини усадки і похибки у виготовленні формуючого елемента. Вплив цих факторів враховують тільки в осьовому напрямку, обмежуючи довжину різьби, що пресується.
Мал. 5. Втулка із прес-матеріалу
У виробах з послідовно розташованими різьбленнями різних діаметрів (рис. 5) рекомендується робити однаковий крок різьблення, що значно спрощує конструкцію прес-форми.
Для згвинчування з різьбового знака круглих різьбових виробів на останніх передбачають рифлену поверхню, шплиці, припливи чи пази.
Конструктивні особливості різьблення, що отримуються механічною обробкою
Різьблення нарізають мітчиком з твердосплавного матеріалу або гайками, що самонарізають, в попередньо відформованих отворах. Цей метод застосовують для отримання зовнішнього різьблення невеликого діаметру (зазвичай менше 10-12 мм), якщо отримання її пресуванням пов'язане з великими труднощами, і внутрішнього діаметром менше 4 мм.
Нарізання різьблення мітчиком є єдиним способом виготовлення різьбових поверхонь деталей із шаруватих пластиків. Нарізування дозволяє одержувати як наскрізні, так і отвори глухі. У разі необхідно передбачити можливістьдля виходу стружки. Відомі і широко поширені способи нарізування різьблення гайками, що самонарізають, в попередньо відформованих отворах.
Слід передбачати, щоб уникнути сколів у кромок зенковку отворів, нарізаних мітчиком.
При нарізанні мітчиком ненаскрізних отворів необхідно, щоб їх глибина була дещо більшою за довжину нарізки. У цьому випадку на дні залишається достатньо місця для прийому стружки, що виходить при нарізанні різьблення.