Übersicht

Bei Ultraschall- und Heißklebeeinsätzen (auch als Heat-Set-Einsätze bekannt) werden in der Regel sowohl eine rechte als auch eine linke Rändelung an verschiedenen Abschnitten des Außendurchmessers verwendet, um sowohl die Rotations- als auch die Axialbewegung zu begrenzen. Diese gerändelten Bereiche können allein stehen oder mit Widerhaken kombiniert werden, um die Auszugsfestigkeit weiter zu verbessern. Da bei dieser Einbaumethode der Kunststoff um den Einsatz herum lokal geschmolzen wird, sind die Kerben und Rändel besser gefüllt als bei Einpress-Einsätzen, was zu einer effizienteren Presspassung führt. Einsätze für eine konische Bohrung haben einen einseitigen Führungsdurchmesser mit einseitigen Kerben, während für gerade Bohrungen symmetrische Einsätze verwendet werden können, um den Produktionsprozess zu vereinfachen. Diese Teile werden in der Regel aus Rundmaterial aus Messing, Aluminium oder rostfreiem Stahl geschnitten.

Installation

Sowohl die Ultraschall- als auch die Heißklebe-Maschinen sind so konstruiert, dass sie das Material nach dem Gießen durch Wärmezufuhr über die Einlage wieder aufschmelzen. Der umgebende Kunststoff verfestigt sich dann, nachdem er sich an die Rändel und Kerben des Einsatzes angepasst hat, und sorgt für eine zuverlässige Verbindung an der Schnittstelle. Ultraschallmaschinen versetzen die Wendeschneidplatte mit 20 kHz in Schwingung und schmelzen durch die entstehende Reibung eine sehr dünne Kunststoffschicht an der Oberfläche der Wendeschneidplatte. Allerdings müssen mehrere Variablen aufeinander abgestimmt werden, um das Teil effizient zu "schweißen": Amplitude, Vorschubgeschwindigkeit, Druck und Schweißzeit.

A schematic shows the different geometries of heat-staking threaded inserts for draft holes versus straight holes

Amorphe Kunststoffe tolerieren diese Methode am besten, da sie beim Glasübergang sehr weich werden, aber teilkristalline Thermoplaste benötigen mehr Energie, um ihre Schmelztemperatur zu überschreiten. Amorphe Kunststoffe tolerieren diese Methode am besten, da sie beim Glasübergang sehr weich werden, aber teilkristalline Thermoplaste benötigen mehr Energie, um ihre Schmelztemperatur zu überschreiten. Heißklebegeräte dagegen leiten die Wärme direkt durch den Einsatz, wobei nur die Temperatur auf 20 °C über der Schmelztemperatur eines teilkristallinen Thermoplasten eingestellt wird. Dadurch schmilzt das Material schnell, ohne zu verbrennen, aber amorphe Kunststoffe erfordern mehr Versuche, um die Einbautemperatur zu optimieren. Duroplaste sind für keines dieser Verfahren geeignet.

Animation der Montage von Gewindeeinsätzen durch Heißkleben.

Anwendung

Hochleistungs-Elektrowerkzeuge wie eine Akku-Bohrmaschine müssen sowohl robust genug sein, um dem Schmutz und der Abnutzung auf einer Baustelle standzuhalten, als auch leicht genug, um sie während eines ganzen Arbeitstages bequem zu benutzen. Dies wird durch ein amorphes, thermoplastisches Kunststoffgehäuse mit Gewindeeinsätzen erreicht, das die Elektronik des Bohrers sicher von der Umgebung abschirmt. Der amorphe Kunststoff ist im Gegensatz zu teilkristallinen Thermoplasten oder Duroplasten leicht und extrem schlagfest, und der Glasübergang ermöglicht es, Ultraschalleinsätze schneller und mit weniger Energie in die eingeformten Vorsprünge einzubringen als Einsätze, die durch Wärmeeinwirkung entstehen.

The plastic housing of a cordless drill might use threaded inserts to secure the assembly
A disassembled cordless drill housing shows three heat-staking inserts in molded bosses along with a heating tool
Heißklebeeinsätze ermöglichen starke Gewinde in Kunststoffgehäusen für schwere Werkzeuge.

Alternative Lösungen

Angesichts der komplexen Formen von Handbohrmaschinen könnten geformte Einsätzes die Massenproduktion beschleunigen, insbesondere bei hohen Stückzahlen, und die beste Leistung bieten. Für kleinere, weniger etablierte Marken, die keinen Zugang zu den entsprechenden Werkzeugen und Ausrüstungen haben, könnten jedoch Ultraschall- oder Heißklebeeinsätze eine wirtschaftlichere Möglichkeit sein, starke Gewinde in Kunststoffgehäuse einzubringen. Es wäre auch möglich, auf Befestigungselemente ganz zu verzichten, indem Clips in das Gehäuse integriert werden, doch würde dies den Formprozess erheblich erschweren und die Produktionskosten erhöhen.

Relevante produkte von PEM:

In unserer Produktsuche finden Sie eine Reihe von Ultraschall- und Heißklebeeinsätzen:

Wenn Sie mehr über die Leistungsfähigkeit der PEM-Ultraschall- oder Heißklebe-Einsätze erfahren möchten, besuchen Sie bitte den SI® Catalog.

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