Ruiskuvalukappaleen muotoilun yksityiskohtia

Ruiskuvalukappaleen muotoilun yksityiskohtia Yordanka Atanasova, Technical University of Gabrovo Sanna Nykänen, Tampereen teknillinen yliopisto Georgi Rashev, Technical University of Gabrovo Toim. Tuula Höök, Tampereen teknillinen yliopisto Kalvosarana Sanna Nykänen, Tampereen teknillinen yliopisto Tuula Höök, Tampereen teknillinen yliopisto Jotkin muovilaadut kestävät ohennettuina toistuvaa taivutusta. Ominaisuutta hyödynnetään kalvosaranoiksi kutsutuissa rakenteissa. Kalvosarana on nimensä mukaisesti ohut, kalvomainen kohta, joka on tarkoitettu saranoimaan kaksi toisiinsa yhdistyvää muovikappaletta. Kalvosaranoita voi käyttää nimensä mukaisesti saranoina, esimerkiksi pakkauksissa. Tällaisessa sovelluksessa saranaa tullaan taivuttamaan lukuisia kertoja. Kalvosaranoita voi käyttää myös kokoonpanotyön apuna pitämään tarvittavat osat yhdessä, kunnes ne on liitetty toisiinsa napsautusliitoksella, ruuvein, liimaamalla tms. keinolla. Kokoonpanosovelluksessa kalvosarana taivutetaan periaatteessa vain yhden ainoan kerran. Kalvosaranoissa hyödynnetään joidenkin muovien kykyä orientoitua ja jäykistyä ohennettuina. Vain osittaiskiteisillä muoveilla on tällaiset ominaisuudet. Kun osittaiskiteinen muovisula virtaa kapean aukon läpi sen polymeeriketjut orientoituvat ja kiteytymistä tapahtuu vain heikosti. Kalvosaranan valmistamiseen sopivia muoveja ovat esimerkiksi polypropeeni (PP), polyasetaali (POM), suurtiheyspolyeteeni (PE-HD), polybuteenitereftalaatti (PBT) ja polyamidit (PA). Polypropeeni sopii parhaiten, koska se kestää jopa miljoonia taivutuskertoja ja sitä myös käytetään eniten. Polypropeeni on melko helppo prosessoida ja hinnaltaan edullinen. Lisäksi se orientoituu ja lujittuu erinomaisesti kalvosaranasovelluksessa. Sopivimpia ovat muovilaadut, joilla on hyvä väsymislujuus. Valmistaja saattaa ilmoittaa muovilajin tietojen yhteydessä sopivuuden kalvosaranasovelluksiin, esimerkiksi Integral hinge grade. Suurtiheyspolyeteenistä (PE-HD) valmistetut kalvosaranat kestävät noin tuhat taivutuskertaa. Iskunkestävästä polystyreenistä (PS-HI) ja akryylinitriili-butadieeni-styreenistä (ABS) valmistetut kalvosaranat kestävät noin 50 taivutusta. Ne soveltuvat käytettäviksi esimerkiksi kertakäyttöpakkauksissa. PS-HI ja ABS ovat rakenteeltaan amorfisia muoveja. Niiden rakenteet eivät näin ollen käyttäydy samalla tavalla kuin osittaiskiteisten muovien rakenne. Polyamidit (PA) soveltuvat käyttökohteisiin, joissa kalvosaranaa taivutetaan vain kerran tai kaksi. PA 6:lla on polyamideista paras taivutuskestävyys. Kalvosaranalla yhdistetyt osat voidaan ruiskuvalaa samassa muotissa. Kalvosaranan valmistus on kuitenkin haastava prosessi. Saranan on onnistuttava hyvin ja sen lisäksi muottipesän on yksittäisestä ohuesta kohdasta huolimatta täytyttävä kunnolla. Muovi jäähtyy amorfisena materiaalina nopeasti muotin seiniin. Muottipesän tulee täyttyä siten, ettei kalvosaranan läpi virtaava muovi pysähdy missään vaiheessa. Virtauksen tulisi olla myös mahdollisimman nopea. Sulan muovin virratessa kapean sarana-aukon läpi syntyy jonkin verran kitkalämpöä. Muotissa täytyy olla saranan kohdalla riittävä jäähdytys. Porttikanava sijoitetaan siten, että sula muovi pystyy virtaamaan kohtisuoraan ja mahdollisimman tasaisena rintamana saranan läpi. Tällöin täyttyminen on riittävä. Jos sulan virtaus tapahtuu sara- Tarkistettu 09.04.2014 - Ruiskuvalukappaleen muotoilun yksityiskohtia - 1

naa nähden pituussuuntaisesti, on todennäköistä, että saranan kohtaan muodostuu jäähtymäkolo tai muotti täyttyy siitä kohdin epätäydellisesti. Porttikanavaksi sopii joko kalvokanava tai vähintään kaksi suorassa linjassa olevaa pistemäistä kanavaa. Useammalla kuin yhdellä pistekanavalla on kuitenkin taipumus muodostaa yhtymäsauma virtausrintamien väliin. Yksi pistemäinen kanava saattaa olla riittävä, jos se sijaitsee riittävän kaukana kalvosaranasta, jolloin sularintama ennättää muodostua laakeaksi (Kuva 1). Portti asetetaan sille puolelle kalvosaranaa, jolla kappaleessa on enemmän tilavuutta. Jos kappale koostuu esimerkiksi saranan yhdistämästä kannesta ja laatikosta, laatikko on todennäköisemmin tilavuudeltaan suurempi, jolloin portti liitetään siihen. Kalvosarana alkaa Kappaleen massiivisempi puolisko a) b) c) d) e) Kuva 1 Erilaisia mahdollisuuksia sijoittaa porttikanava kalvosaranalla varustettuun kappaleeseen. a) Ei hyvä ratkaisu. Sula etenee osin kalvosaranan sivuille päin. b) Parempi. Sisäänvalukohta on riittävän kaukana kalvosaranasta, jolloin sularintama ennättää asettua saranan suuntaiseksi. c) Hyvä ratkaisu. Kalvokanava saa sulan virtaamaan yhtenäisenä, saranan suuntaisena rintamana. d) Myös hyvä ratkaisu, vaikka virtausrintamien väliin muodostuva yhtymäsauma voi tuottaa ongelmia. e) Ei hyvä ratkaisu. Sula virtaa kalvosaranan sisällä poikittain kohti saranan porttikanavaan nähden vastakkaista päätyä. Tarkistettu 09.04.2014 - Ruiskuvalukappaleen muotoilun yksityiskohtia - 2

Kuvassa jäljempänä (Kuva 2) on esitetty kalvosaranan mitoitusta. Saranaan johtavat kappaleen muodot täytyy suunnitella mahdollisimman juoheviksi välttäen äkillisiä suunnanmuutoksia ja teräviä nurkkia. Liitoskohdan pyöristyssäteen r tulee olla venyvällä puolella vähintään 0,5 1 mm. Supistuvan puolen liitoskohdassa voi olla pienempi, 0,25 0,3 mm pyöristyssäde. Kalvosaranan paksuus t riippuu siinä käytetyn muovin joustavuudesta. Edempänä esitettävässä taulukossa (Taulukko 2) on esitetty kalvosaranan suositellut paksuudet muutamille muoveille. Kun kalvosaranaa taivutetaan, sen ulkopuolelle muodostuu vetojännitystila ja sisäpuolelle puristusjännitystila. Jotta muovi ei vaurioidu taivutuksen aikana, vetojännitys ei saa ylittää materiaalin venymisrajaa. Mitoitus toistuvaa taivutusta varten tehdään periaatteessa materiaalin väsymislujuuden, väsymislujuuden perusteella lasketun venymäamplitudin, halutun taivutusluvun ja taivutuskulman perusteella. Väsymislujuuden maksimiarvoa ei kuitenkaan voi välttämättä arvioida yleisten materiaaliominaisuuksien perusteella. Kalvosaranaan muodostuu polymeeriketjujen voimakkaasta suuntautumisesta johtuen erilainen rakenne kuin muualle kappaleeseen. Kalvosarana kestää olennaisesti suurempia rasituksia kuin materiaalitaulukoissa esitetään. Väsymislujuuden arviointia varten voi olla erittäin hankala löytää tietoa. Lähteissä Erhard, G.: Designing with Plastics, Hanser Publishers, 2006 ja Integral hinges in engineering plastics, Ticona GmbH, Kelsterbach, 2004 esitetään venymäamplitudien arvot muutamille muovilaaduille (Taulukko 1). Niiden perusteella voi laskea kalvosaranan pituuden L käyttäen yksinkertaistettuja kaavoja (1.) ja (2.). Kaavat on esitetty molemmissa edellä mainituissa lähteissä, vaikkakin hieman eri tavoin muotoiltuina. L Kuva 2 Kalvosaranan mitoitusta. Perustuu Järvelä P. et al.: Ruiskuvalu, s. 322. (1.) ε = t max 2R, jossa L R = α εmax = venymäamplitudi (Taulukko 1) R = saranan taivutussäde α = taivutuskulma radiaaneina (1 = π/180 rad) t = kalvosaranan paksuus Kun kaavasta ratkaistaan L, saadaan (2.) L = min tα 2ε max Tällöin L on 0,3 mm lujittamattomalle polypropeenille ja 1,2 mm lujitetulle polypropeenille, kun saranan paksuus on 0,5 mm. Käytännössä kalvosaranan minimimitaksi suositellaan 1,0 mm. Tarkistettu 09.04.2014 - Ruiskuvalukappaleen muotoilun yksityiskohtia - 3

Jos kalvosarana mitoitetaan kokoonpanoa, eli yhtä taivutusta varten, voi maksimivenymän arvona käyttää materiaalin venymää myötörajalla. Taulukko 1 Venymäamplitudi prosentteina neljälle kuormitussyklien määrälle. Muovilaatu Venymä myötörajalla % 1 Venymäamplitudi εa % 2 Venymäamplitudi εa % 3 10 4 sykliä 10 5 sykliä 10 6 sykliä 10 7 sykliä PP (1100L) 60 60 2,7 2,1 PP-GF (1,8-3) murtorajalla 0,65-1,5 0,5-1,0 PE-HD 10 0,5-2,3 PA 6 (B3K) 55 45 PA 66 (A3K) 50 40 PA 66-GF30 (A3ZG6) 4 3 POM (H2320) 7-9 35 30 1,5-2,6 0,75-1,7 POM-HI 6-12 3-4 2-3 POM GF15 (N2200G3) (2,5-4) murtorajalla 3 2 0,7 0,6 PBT (B4500) 4-6 25 20 2,1 1,2 Taulukko 2 Kalvosaranan paksuuksia eri muoveille. Muovi Kalvon paksuus (mm) Polypropeeni (PP) 0,2 0,8 Suurtiheyspolyeteeni (PE-HD) 0,2 0,8 Polyamidi (PA) 0,2 0,6 Polystyreeni (PS) 0,2 0,6 Polyasetaali (POM) 0,2 0,6 Kalvosaranan pituus ei saisi ylittää 300 mm, sillä sen venyminen aiheuttaa poikittaisia jännityksiä ja kalvo voi myös kieroutua. Taivutuskulmalla on saranasovelluksesta riippuen erilaisia vaatimuksia ja se on myös riippuvainen käytetyn muovimateriaalin joustavuudesta. Esimerkiksi polyolefiineilla, kuten PP:llä ja PE HD:llä, voi olla yli 300 taivutuskulma. 1 Ticona 2 Erhard, G.: Designing with Plastics, Hanser Publishers, 2006; Arvot on määritetty kalvosaranoista. 3 Integral hinges in engineering plastics, Ticona GmbH, Kelsterbach, 2004; Arvot on todennäköisesti määritetty tavanomaisella tavalla valmistetuista koesauvoista. Tarkistettu 09.04.2014 - Ruiskuvalukappaleen muotoilun yksityiskohtia - 4

Rivat Sanna Nykänen, Tampereen teknillinen yliopisto Ripoja käytetään ruiskuvalutuotteissa pääasiassa kahdesta syystä: Parantamaan sulan virtaavuutta kappaleen tiettyyn kohtaan (kuten kulmaan tai suurikokoiseen ruuvitorniin) sekä parantamaan kappaleen taivutusjäykkyyttä. Ohutseinämäisten ruiskuvalukappaleiden yhdeksi suurimmaksi suunnittelulliseksi ongelmaksi nousee riittävän jäykkyyden saavuttaminen kappaleessa. Lujittavat rivat ovat eräs taloudellisimmista keinoista. Rivat tulisi sijoittaa muotin aukeamissuuntaan. Poikittaiset rivat ovat myös mahdollisia, mutta vaikeita toteuttaa. Taivutuskuormitukselle altistuvissa kappaleissa rivat tulisi asettaa kohtisuoraan taivutusmomenttia vastaan. Vääntökuormitukseen joutuvissa kappaleissa ripojen tulisi sijaita kuormitukseen nähden diagonaalisesti. Rivat tarjoavat kappaleeseen rakenteellista tukea, mutta voivat aiheuttaa ulkonäköongelmia. Rivan ja kappaleen seinämän risteyskohta on erittäin altis muodostamaan imuvikoja. Joissain tapauksissa ripa myös täyttyy huonosti. Tähän liittyen on olemassa muutama mitoituksen perussääntö: Rivan paksuus saa olla noin puolet (materiaalista riippuen 40 80 %) kappaleen seinämän paksuudesta. Näin vältetään imujen muodostuminen rivan vastakkaiselle seinämälle. Rivan korkeus ei saisi ylittää enempää kuin kolme kertaa siihen liittyvän seinämän korkeuden. Rivan korkeus on tavallisesti 2,5 3 kertaa rivoitettavan seinämän paksuus. Korkeampi ripa, aina viisinkertaiseen paksuuteen saakka on mahdollinen, mutta ei suositeltava. Tämä vähentää mahdollista ylikuormittumista sekä täyttymis- ja ulostyöntöongelmia. Jos kappaleeseen tarvitaan lisää lujuutta ja jäykkyyttä, on suositeltavaa lisätä ripojen määrää tietyllä matkalla ennemmin kuin kasvattaa rivan korkeutta. Koska terävät nurkat toimivat jännityksen keskittäjinä, on rivan tyveen lisättävä pyöristyssäde, jonka suuruus on vähintään 25 % (25 40 %) siihen liittyvän seinämän paksuudesta. Jos säteen suuruus ylittää 50 % liittyvän seinämän paksuudesta, ei saavuteta enää suuriakaan parannuksia. Sen sijaan imujen esiintymisen todennäköisyys seinämässä rivan vastakkaisella puolella kasvaa huomattavasti. Ripojen lujittava vaikutus on suurimmillaan, kun ne sijoitetaan taivutukselle alttiin kohdan mukaisesti. Ripojen välinen etäisyys tulisi olla vähintään kaksinkertainen (2 3 -kertainen) verrattuna kappaleen seinämänpaksuuteen. Rivan jokaiselle puolelle tulisi lisätä vähintään 0,5 päästökulma (0,5 1,5 ), jotta kappaleen irrottaminen muotista on mahdollista Muotin kaasunpoistoon on kiinnitettävä huomiota erityisesti paikoissa, joihin kaasu todennäköisimmin jää loukkuun. Seuraavassa kuvassa (Kuva 3) on esitetty keinoja rivan vastakkaisen pinnan imun häivyttämiseksi ja sitä seuraavassa kuvassa (Kuva 4) rivan mitoitusta. Tarkistettu 09.04.2014 - Ruiskuvalukappaleen muotoilun yksityiskohtia - 5

Kuva 3 Imu rivan vastakkaisella puolella ja keinoja sen välttämiseksi. Perustuu Järvelä P. et al., Ruiskuvalu, s. 310. Kuva 4 Perussäännöt rivan mitoittamiseksi. Perustuu GE Plastic: Design Guide. Kuvassa: t = paksuus (t 0,5T), h = korkeus (h = 3T), r = kulman pyöristyssäde (r 0,25 0,4T), S= ripojen välinen etäisyys (S 2T), päästökulma 0,5. Ripoja voidaan käyttää tukina, jolloin niitä käytetään esim. kappaleen kulmien tai sivuseinien lujittamiseen tai ruuvitorneihin. Ripoja suunniteltaessa on tärkeää huomioida mistä muovimateriaalista kappale valmistetaan. Materiaaliominaisuuksilla, kuten sulaviskositeetillä ja muottikutistumalla on suuri vaikutus ripojen suunnittelussa. Seuraavat perusohjeet koskevat tukiripojen suunnittelua (myös Kuva 5): Rivan paksuus on oltava 50 70 % kappaleen seinämän paksuudesta. Ripojen välisen välimatkan on oltava kaksi kertaa kappaleen seinämän paksuus. Rivan seinämän pituuden, joka on liittyneenä kappaleen seinämään, on oltava kaksi kertaa seinämän paksuus. Riittävän suurta pyöristyssädettä on käytettävä rivan juuressa. Ruuvitorniin liittyneen rivan seinämän on oltava pituudeltaan vähintään neljä kertaa seinämän paksuus. On suositeltavampaa käyttää useita kapeita ripoja kuin muutamaa syvää ja isoa ripaa. Kuva 5 Tukirivan mitoituksen perussääntöjä. Perustuu GE Plastic: Design guide. Kuvassa T = seinämän paksuus, D = lujittavan seinämän paksuus, A = rivan lujittavaan seinämään liittyvän seinämän pituus (A = 2T), B = vierekkäisten ripojen etäisyys (B 2T), C = rivan paksuus (0,7 C 0,5T). Tarkistettu 09.04.2014 - Ruiskuvalukappaleen muotoilun yksityiskohtia - 6

Jotain ripojen suunnitteluun liittyviä ilmiöitä (Kuva 6). Kuva 6 Joitain rivan suunnitteluun liittyviä kohtia. Perustuu Rosato D.: Injection molding handbook, s. 625. Yleensä rivat valmistetaan muottiin kipinätyöstöllä. Jos valmistettavalla kappaleella on monimutkainen geometria, joudutaan käyttämään kymmeniä kipinäelektroneja. Kipinätyöstäminen on hidas työstömenetelmä ja huolimaton ripojen suunnittelu johtaa helposti kalliiseen muottiratkaisuun sekä pidentää muotin toimitusaikaa. Kappaleen syvyyden lisääntyessä edellä mainitut ongelmat suurenevat huomattavasti. Valmistettavuuden kannalta rivat on sijoiteltava niin, että ne ovat linjassa sekä kaasunpoiston että muotin täyttymisen kannalta. Joissain tapauksissa ripoja voidaan käyttää myös sisäisinä jakokanavina tai sulan ohjaajina helpottamaan muotin täyttymistä ja pakkautumista. Ripoja suunniteltaessa on huomioitava erityisesti monimutkaisilla porttijärjestelyillä varustetut kappaleet, jotka valmistetaan useilla keernoilla ja pitkillä virtausmatkoilla. Tällöin kappaleeseen muodostuu todennäköisesti yhtymäsaumoja. Yhtymäsaumojen muodostuessa rivan suuntaisesti, on varmistuttava etteivät ulkoiset jännitykset ylitä materiaalin yhtymäsauman lujuutta. Reunavahvikkeet Sanna Nykänen, Tampereen teknillinen yliopisto Seinä, joka muodostaa aukon kuppimaisissa tai ontoissa kappaleissa, on tehtävä kestävämmäksi ympäröivän profiilin avulla (edge stiffening). Profiilin seinämänpaksuuden on oltava sama kuin rajoittavan seinämän paksuuden, jotta kutistumasta tulee mahdollisimman tasainen. Reunavahvikkeita suunniteltaessa on tärkeää huomioida kappaleen ulostyöntö muotista. Seuraavassa on esitetty joitain reunavahvikkeiden profiileja (Kuva 7). Kuva 7 Reunavahvikkeiden profiileja. Perustuu Brown: Design and manufacture of plastic parts, s. 63. Tarkistettu 09.04.2014 - Ruiskuvalukappaleen muotoilun yksityiskohtia - 7

Säleiköt Sanna Nykänen, Tampereen teknillinen yliopisto Elektronisissa osissa suuri määrä energiasta muuttuu lämmöksi. Jotta tuuletuksesta saadaan riittävä, käytetään säleikköjä. Toisaalta on muistettava suunnitella säleikköjen tuuletusreiät riittävän pieniksi, jottei loppukäyttäjä pääse kosketuksiin jännityksellisten osien kanssa. Muovituotteissa säleiköt nostavat ruiskuvalumuotin hintaa. Niillä on suuri vaikutus muottiratkaisuun. Esimerkiksi ulostyönnöt ja sivulle liikkuvat alueet on suunniteltava erittäin huolella, sillä niiden muuttaminen jälkikäteen on hyvin vaikeaa. Tuotteen prototyyppivaiheessa säleikköjen optimipaikat ja optimikoot pystytään määrittelemään hyvinkin yksinkertaisilla prototyypeillä. Säleikköjen suunnittelu täytyy huomioida muottia suunniteltaessa. Säleiköissä käytettyjen ripojen jakotasot ja päästökulmat vaikuttavat huomattavasti muotin hintaan ja sen toimitusaikaan. Väärin suunniteltu säleikkö on laatuongelma, joka voidaan korjata vain muuttamalla muottikonstruktiota, mikä ei ole aina edes mahdollista. Säleikköjen vaikutus lopputuotteeseen ja niistä aiheutuvia mahdollisia laatuongelmia: Säleikköalueen muotissa on oltava riittävän lämmin, jotta sula täyttää koko säleikköalueen Sulan suuremman virtausvastuksen vuoksi säleikköalueet täyttyvät muotissa viimeisimpinä. Tämän vuoksi muotin kaasunpoisto on erittäin kriittinen säleikköalueilla. Sula virtaa normaalisti säleikköalueille useasta eri suunnasta, jolloin on hyvin todennäköistä, että haitallisia yhtymäsaumoja pääsee syntymään. Säleikköalueille kertyy sulan edessä kulkeva kaasu. Käyttämällä kaasunpoistopaloja (huokoisia inserttejä) ongelma voidaan poistaa. Säleikköalueilla on usein helposti nähtävissä yhtymäsaumat ja juoksujäljet. Säleiköissä olevat rivat, jotka sisältävät yhtymäsaumoja, särkyvät helposti ja aiheuttavat näin turvallisuusriskin, sillä rivan säryttyä kappaleen loppukäyttäjä pääsee koskemaan jännitteellisiä komponentteja. Jotta kappale irtoaa muotista toivotulla tavalla, on säleikköalueen jakotaso suunniteltava kunnolla jo etukäteen. Riippuen kappaleen loppukäytön tarkoituksesta (esim. ammattikäyttö vai kodinelektroniikka), on noudatettava erilaisia standardeja koskien säleikköjen kokoa. Nykyisin on käytettävissä erilaisia ohjelmia (esim. Flow Term), joilla voidaan suunnitella tarvittava lämmönsiirto ja sen tarvitsemat jäähdytysaukot. Muutama perussääntö säleikköjen suunnitteluun: Säleikköalueen jakosauman sijainti lopputuotteessa on tärkeää tietää. Säleikön muodot täytyy toteuttaa kokonaan toiseen muottipuoliskoista. Yhtymäsaumat olisi syytä ohjata kokonaan säleikköalueen ulkopuolelle. Tämä voidaan toteuttaa järkevällä syöttöjärjestelmän valinnalla ja suunnittelulla. Mitä isompia säleikköjä tehdään, sitä virtaavampaa on käytetyn muovin oltava. Tarkistettu 09.04.2014 - Ruiskuvalukappaleen muotoilun yksityiskohtia - 8

Insertit Georgi Rashev, Technical University of Gabrovo Käännös: Sanna Nykänen, Tampereen teknillinen yliopisto Toisinaan ruiskuvalettuun kappaleeseen lisätään muusta kuin valettavasta polymeerista valmistettuja osia. Tällaisia osia kutsutaan inserteiksi. Insertit muodostavat pysyvän liitoksen ruiskuvaletun kappaleen kanssa. Sovelluksesta riippuen inserttejä voidaan valmistaa eri materiaaleista; teräksestä, kuparista ja kuparipohjaisista seoksista, alumiinista ja alumiinipohjaisista seoksista, hopeasta, keraamista, lasista, muoveista jne. Inserttien käyttö parantaa lopputuotteen ominaisuuksia. Inserttien käyttämiseen on olemassa useita syitä: Tiettyjen osien tai koko tuotteen mekaanisen lujuuden parantaminen; Osien ja kokoonpanojen tarkkuuden parantaminen tavalla, jota ei voida ilman inserttejä saavuttaa Kulumiskestävyyden parantaminen Korroosionkestävyyden parantaminen korroosiota aiheuttavassa ympäristössä Tuotteen tukeminen ja vahvistaminen Sähkönjohtavuuden aikaansaaminen Eristävyys Yms. Yleisesti inserttien käyttö parantaa useita tuotteen ominaisuuksia. Eräs inserttisovellus on esitetty seuraavassa kuvassa (Kuva 8). Kuva 8 Metallisen insertin sisältävän hammaspyörän rakenne. Kuvan insertin pääasiallinen tehtävä on mittojen d ja d1 tarkkuuden parantaminen. Samalla myös tuotteen kulumiskestävyys sekä mekaaninen lujuus paranevat. Kun tuotetta käytetään kokoonpanossa siten, että inserttiin on kiinnitetty jokin toinen osa, tapahtuu seuraavat mekaanisia ominaisuuksia parantavat ilmiöt: Tuotteen ja insertin välinen sauma on mahdollisimman luja Kuormitus on mahdollisimman tasainen Kuormituksen tasainen jakautuminen takaa paremman mekaanisen lujuuden sekä pidemmän käyttöiän. Seuraavassa kuvassa (Kuva 9) on esitetty sovellus, jossa ruiskuvaletun tuotteen lujuutta on parannettu metallisella insertillä. Tarkistettu 09.04.2014 - Ruiskuvalukappaleen muotoilun yksityiskohtia - 9

Kuva 9 Tuote, jonka lujuutta parannetaan metallisella insertillä. Metallisia inserttejä käytetään usein ruiskuvalukappaleissa, joilta vaaditaan suurta mittatarkkuutta (Kuva 10). Tarkkuus paranee kahdella mekanismilla: Insertit vähentävät kappaleen vapaata kutistumista ja estävät mittamuutoksia. Inserttien hyvä tarkkuus parantaa kappaleen mittoja sekä insertin sisällä että sen ulkopuolella. Näin voidaan parantaa esimerkiksi asetustappien ja kappaleen keskellä olevien reikien tarkkuutta. Inserttien avulla voidaan valmistaa vaihtokelpoisia osia ilman, että joudutaan hankaliin mittaus- ja sovitusoperaatioihin. Kuva 10 Esimerkkejä sovelluksista, joissa inserttien avulla on parannettu kappaleen tarkkuutta ja osien vaihtokelpoisuutta. Kulumiskestävyyden parantamisessa käytettyjen inserttien sovellusmäärä on suuri. Insertti jakaa kitkapinnan tasaisesti. Kitkapinnat voivat olla sylinterimäisiä, tasaisia, kuutiomaisia, pallomaisia, kierteisiä tai muita, hyvinkin monimutkaisia muotoja. Insertit voivat olla holkkeja, aksiaalilaakereita, kierteistettyjä elementtejä, tappeja, renkaita, yms. Ruiskuvalukappaleen rakennetta tukevia osia käytetään monissa eri sovelluksissa. Näitä voivat olla mm. erilaiset kierteiset elementit, kuten mutterit, ruuvit, nastat, kierteistetyt holkit, tapit, palkit, levyt jne. Tällaiset osat mahdollistavat erilaisia kappaleiden kokoonpanoja ja purkuja. Sen lisäksi, että ne tukevat, ne myös lisäävät kappaleen tarkkuutta. Seuraavassa kuvassa (Kuva 11) on esitetty erilaisia ruiskuvaletun kappaleen rakennetta tukevia metalli-inserttejä. Tarkistettu 09.04.2014 - Ruiskuvalukappaleen muotoilun yksityiskohtia - 10

Kuva 11 Metalli-inserttejä. Korrodoivissa ympäristöissä käytettävien inserttien pinnat on pintakäsiteltävä jollain tavalla. Tämä voidaan tehdä esim. elektrolyysipinnoituksilla, kuten pinnoittamalla kromilla, nikkelillä, sinkillä tai hapettamalla pinta. Insertit pinnoitetaan ennen niiden asettamista kappaleeseen. Pinnoitteet suojaavat myös inserttien pintaa työstövaiheen korroosiota aiheuttavalta ympäristöltä. Sähköä johtavia inserttejä valmistetaan lukuisina sovelluksina. Sovelluksen rakenne on riippuvainen kappaleen muodosta ja käyttötarkoituksesta, sekä käytettävä virran voimakkuudesta. Sähköä johtavia inserttejä valmistetaan erilaisista johdemateriaaleista, kuten kuparista, alumiinista, hopeasta ja harvemmin teräksestä. Sovelluskohteen vaatimuksista johtuen tuotepinnalla kaksipuoliset päästöt (Kuva 12 vasemmalla). Kuva 12 Vasemmalla johtava insertti ja oikealla eristävä insertti. Eristäviä inserttejä (Kuva 12 oikealla) käytetään harvemmin, sillä muovit itsessään hyviä eristemateriaaleja. Eristäviä inserttejä valmistetaan mm. keraameista tai lasista. Inserttejä suunniteltaessa on muistettava seuraavat säännöt: Insertin muodon ja sijainnin tuotteessa on taattava riittävä adheesio muovin kanssa Insertti ja muovi eivät saa hangata/liikkua toisiaan vasten Ruiskuvalettuun kappaleeseen liitettävässä kappaleessa ei saa olla teräviä reunoja. Inserteissä on käytettävä pyöristyksiä ja viisteitä. Ruiskuvalettuun kappaleeseen liitettävällä kappaleella ei saa olla täysin sileä pinta, jotta saavutetaan parempi koheesio. Muovilla ja siinä käytetyllä insertillä on oltava melko samansuuruiset pituuden lämpötilakertoimet. Seuraavassa taulukossa (Taulukko 3) on esitetty joidenkin materiaalien pituuden lämpötilakertoimia. Insertit, joissa on läpimeneviä reikiä (esim. mutterit, holkit), pitää puristaa niin, ettei muovi täytä insertin reikää Tarkistettu 09.04.2014 - Ruiskuvalukappaleen muotoilun yksityiskohtia - 11

Pohjallisia reikiä sisältävien inserttien käyttö on suositeltavampaa. Ne ovat kuitenkin kalliimpia. Jotta insertit eivät lähde pyörimään, on niissä suositeltavaa käyttää erilaisia aukkoja, uurteita ja tasauksia. Taulukko 3 Inserteissä käytettävien materiaalien pituuden lämpötilakertoimia Inserttimateriaali Pituuden lämpötilakerroin (α, k-1) x 10-6 Lämpötilavälillä ( C) Teräs 10 12 20-200 Kupari 17,1 17,5 20 200 Cu-Zn 17,5 18,8 20 200 Cu-Sn 17,5 18 20 200 Hopea 19,8 20 200 Alumiini 24 20 200 Posliini 3,5 6 20 120 Kvartsilasi 0,5 20 150 Emäksisiä oksideja sisältävä lasi 6-9 20-120 Insertin ympäröivän muovikerroksen paksuus, δ, voidaan määrittää käyttäen apuna seuraavaa kuvaa ja taulukkoa (Kuva 13 ja Taulukko 4). Kuva 13 Inserttiä ympäröivän muovikerroksen paksuus. Taulukko 4 Inserttiä ympäröivän muovikerroksen minimipaksuus. Insertin halkaisija (pituus), (mm) α = 11 18x10-6, k -1 Muovin pituuden lämpötilakerroin, α x 10-6, k -1 0,4 2,3 2,3-40 40-70 δ, mm 6 0,6 1,0 1,0 2,0 2,0 3,2 10 1,0 1,6 1,6 3,2 3,2 5,0 16 1,6 2,5 2,5 5,0 5,0 8,0 25 2,5 4,0 4,0 8,0 8,0 12,0 40 4,0 6,0 6,0 12,0 12,0 20,0 60 6,0 10,0 10,0 20,0 20,0 32,0 Tarkistettu 09.04.2014 - Ruiskuvalukappaleen muotoilun yksityiskohtia - 12

Taulukko 5 Inserttien sijoittelusääntöjä. Väärin Oikein Huom. Erilaisesta lämpölaajenemisesta johtuvaa löysenemistä ei tapahdu Metalli-insertin suuri koko aiheuttaa nopean jäähtymisen ja muodonmuutoksia kappaleeseen Insertit sijoitetaan muotin liikkuvaan osaan. Minimipaksuus kappaleen läpi on huomioitava Inserttikierteitä ei pystytä keskittämään oikein muottiin; on käytettävä holkkeja Insertin kierre on sijoitettava kappaleen ulkopuolelle, jottei sula virtaa ulos Avoimet holkit täyttyvät muovilla Tarkistettu 09.04.2014 - Ruiskuvalukappaleen muotoilun yksityiskohtia - 13

Reikien mitoitus Georgi Rashev, Technical University of Gabrovo Käännös: Sanna Nykänen, Tampereen teknillinen yliopisto Ruiskuvaletuissa kappaleissa on usein reikiä. Ne valmistetaan tavallisesti keernojen avulla. Reiän muotoa tai mittasuhteita suunniteltaessa on muistettava seurata ruiskuvaluprosessista ja muotin rakenteesta johtuvia sääntöjä: Reiän on oltava muodoltaan sellainen, että kappaleen ulostyöntö on helppoa. Alla olevassa kuvassa (Kuva 14) on reikä, joka on mahdoton valmistaa. Kuva 14 Reikä, joka on hankala valmistaa ruiskuvalumuotilla, koska ulostyöntö ei onnistu ilman muotissa olevia erikoisosia. Reissä on käytettävä riittävän kokoisia päästökulmia, jotta ulostyöntö onnistuu. Muotin osat, jotka saavat reiän aikaan, omaavat rajatun mekaanisen lujuuden. Jos niiden lujuus ylittyy, ne aiheuttavat muodon vääristymiä. Seuraavassa taulukossa (Taulukko 6) on esitetty avointen ja pohjallisten reikien maksimisyvyyksiä ja sitä seuraavassa kuvassa (Kuva 15) on esitetty tyypillisiä reikäsovelluksia (avoin ja pohjallinen). T1:n ja t2:n arvot riippuvat käytetystä materiaalista sekä kappaleen muodosta. Suositeltu maksimisyvyys rei ille, jotka on valmistettu työkalulla, joka on kohtisuoraan iskusuuntaa kohden, on 2d. Jos tarvitaan suurempaa syvyyttä, on reiät valmistettava keernoilla kahdesta suunnasta (Kuva 16) Taulukko 6 Suositeltuja reiän maksimisyvyyksiä avoimille ja pohjallisille rei ille. d t1=t2 t1 t2 1.6 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 1.6 2 3 4 6 8 10 14 18 22 4.5 5.3 8.5 14 20 28 36 53 57 80 4.5 5.3 7.1 8.5 14 20 25 34 45 53 Kuva 15 Ruiskuvaletussa tuotteessa olevia reikiä. Tarkistettu 09.04.2014 - Ruiskuvalukappaleen muotoilun yksityiskohtia - 14

a) b) c) d) Kuva 16 Kahdesta suunnasta keernoitettujen reikien rakenteita, keernat molemmissa muottipuoliskoissa; a sylinterimäinen reikä; b kaventuva reikä; c sylinterimäinen ja kaventuva reikä; d sylinterimäinen reikä; a, b, c h1 = d1, h2 = d2, h3 = 0,75d2, d h1 = h2 = d2. Ruiskuvalettuja kappaleita suunniteltaessa, on kiinnitettävä huomiota reikien välimatkaan (matka reiän keskikohdasta toisen reiän keskikohtaan) sekä reiän ja kappaleen pään väliseen matkaan. Taulukko 7 ja Kuva 17 esittävät mitat kyseisille matkoille. Kuva 17 Reikien välisiä etäisyyksiä. Taulukko 7 Reikien sekä reiän ja kappaleen päädyn välisiä etäisyyksiä. Mitat, mm a,d 1,6 2 2,5 3 4 5 6 8 10 12 b 2 2,1 2,6 3,3 3,3 4,1 4,1 5,2 6,5 7,2 c 2,4 2,6 3,2 3.8 4,5 5,7 6,2 8 10 12 e 3,2 3,6 4 5 6 8 9 11 14 16 Tarkistettu 09.04.2014 - Ruiskuvalukappaleen muotoilun yksityiskohtia - 15

Lovet Yordanka Atanasova, Technical University of Gabrovo Käännös: Sanna Nykänen, Tampereen teknillinen yliopisto Ruiskuvaletun kappaleen seinämissä, rei issä, kierteissä tai muualla sijaitsevat lovet vaikeuttavat kappaleen ulostyöntöä. Ne synnyttävät kappaleeseen myös yhtymäsaumoja ja näin heikentävät sitä. Kappaleen ulostyöntösuuntaan nähden vastakkaisilla seinämillä sijaitsevat reiät tehdään useimmiten luistilla. Muottirakenteen yksinkertaistamiseksi on kuitenkin suositeltavaa suunnitella reiät valmistettavaksi niin, ettei luistia tarvitse käyttää. Reiät voidaan valmistaa suoraan muotin pesään työstetyillä muodoilla. Taulukko 8 Lovien muotoilu Väärin Oikein Huom. min 3 min 3 Sivuseinämissä olevia reikiä, jotka on valmistettu muottipesän muodoilla ilman liikkuvaa keernaa. Päästökulmaa täytyy laskea riittävän suureksi. Rivoissa olevia reikiä. Pohjaan ja yläpuolelle lisätyt lovet ovat välttämättömiä. Saranoissa olevien reikien muotoilu. Oikealla olevassa ratkaisussa ei tarvita pitkää liikkuvaa keernaa. Liikkuvan keernan välttäminen, muodot suoraan muottipesässä. α Tarkistettu 09.04.2014 - Ruiskuvalukappaleen muotoilun yksityiskohtia - 16

Väärin Oikein Huom. Piilotettuja reikiä, jotka on tehty muottipesän muotojen avulla. α h h>p h>p P Sisäisiä lovia, jotka estävät muottipuoliskojen liikkeen muotin avautuessa. Tarvitaan kiilapinnalla liikkuvia segmenttejä. Keernalla valmistetut syvennykset napsautusliitosta varten. Riittävän kaltevat pinnat edistävät napsautusliitoksen toimintaa ja kappaleen poistamista muotista. Pienien lovien (napsautusliitos) valmistaminen ilman liikkuvia tai supistuvia keernoja on mahdollista yksinkertaisen muotoisiin kestomuovikappaleisiin (kuten PE-HD, PE LD ja PP). Loven syvyys riippuu käytetystä muovimateriaalista. Se ei saa ylittää rajaa, jolla kappale venyy ulostyönnön aikana niin paljon, että siinä tapahtuu pysyviä muodonmuutoksia. Materiaalin on siis pidettävä muotonsa. Napsautusliitoksen muotoamiseen tarkoitettu muotti valmistetaan siten, että kappale on napsautusliitoksesta kiinni muotin liikkuvalla puolella, kun muotti avautuu. Kiinteälle puolelle tulee tällöin kappaleen ulkoinen profiili, jos napsautusliitos on kappaleen sisällä ja sisäpuolinen profiili, jos napsautusliitos on kappaleen ulkopuolella. Tarkistettu 09.04.2014 - Ruiskuvalukappaleen muotoilun yksityiskohtia - 17

Loven korkeus/syvyys, h, määritetään seuraavalla kaavalla: l h = 1 l l1 2 100% missä l1 ja l2 ovat seuraavassa kuvassa (Kuva 18) näkyvissä tuotteissa olevien lovien sijainnit. Loven koolle määritettyjä h:n arvoja eri muovimateriaaleille on esitetty sen jälkeen olevassa taulukossa (Taulukko 9). a c b d Kuva 18 Lovi ruiskuvalukappaleessa. a) PA-kappale; loven korkeus 7 %, b) PP-kappale; loven korkeus 6 %, c) PE-HD- kappale; loven korkeus 4 %, d) ABS-kappale; loven korkeus 3 %. Taulukko 9 Lovien kokoja eri muovimateriaaleille Loven korkeus/syvyys, h, (%) Muovimateriaali РА РР РЕHD ABS 7 6 4 3 Loven kulman on oltava alle 90. Ruiskuvalettaessa tasaisia, nelikulmaisia kappaleita, joissa on lovia (Kuva 19 vasemmalla), on kiinnitettävä erityistä huomiota heikkoon kohtaan 1. Tarkistettu 09.04.2014 - Ruiskuvalukappaleen muotoilun yksityiskohtia - 18

Melt 3 а L 1 2 Kuva 19 Lovien tekeminen tasaisiin kappaleisiin. Heikon kohdan muodostuminen voidaan välttää mm. seuraavilla keinoilla.: seinämän paksuuden kasvattaminen (Kuva 19 oikealla); sulavirran suunnan muuttaminen yhtymäsauman sijainnin muuttamiseksi; aukon pituuden, l, kasvattaminen tai leveyden, b, pienentäminen, jotta b/l muuttuu; loven korkeuden, h, pienentäminen. Ultraäänihitsaussaumat Sanna Nykänen, Tampereen teknillinen yliopisto Ultraäänihitsaus on eniten käytetty hitsausmenetelmä ruiskuvalettavien kappaleiden liittämisessä. Hitsaussauman oikeanlainen suunnittelu on huomioitava jo ruiskuvalukappaletta suunniteltaessa. Seuraavassa kuvassa (Kuva 20) on esitetty periaate kahden muoviosan liittämisestä toisiinsa ultraäänihitsauksella. Kuva 20 Kahden muoviosan kiinnitys ultraäänihitsauksella (amplitudi = 25 40 μm ja taajuus 20 40 khz). Perustuu Järvelä, P. et al.: Ruiskuvalu, sivu 323. Ultraäänihitsauksessa hitsattaviin osiin kohdistetaan lyhytamplitudista, pitkittäissuuntaista värähtelyä (taajuus 20 40 khz ja amplitudi 25 40 μm). Yksinkertaistettuna ultraäänihitsauksessa hitsattavat osat alkavat värähdellä, niiden energiaohjaimet sulavat ja ne hitsaantuvat toisiinsa kiinni. Hitsausaika on yleensä melko lyhyt, 0,1 1,0 s. Muoviosat kiinnitetään äänipäihin eli sonotroneihin. Tarkistettu 09.04.2014 - Ruiskuvalukappaleen muotoilun yksityiskohtia - 19

Ultraäänihitsaukseen on olemassa muutama perussuunnitteluohje: Amorfiset muovit ovat ultraäänihitsaukseen paremmin soveltuvia kuin osittain kiteiset muovit. Hitsattavat osat on suunniteltava niin, että ne ohjautuvat suoraan ja hitsattavan pinnan on oltava riittävän tasomainen (n. 0, 2 mm). Energiaohjaimia suunniteltaessa on kiinnitettävä huomiota keskinäiseen ohjautumiseen. Energiaohjaimet ovat poikkileikkaukseltaan useimmiten kolmiomaisia. Energiaohjain voi koostua joukosta kartioita tai se voi olla jatkuva harjanne. Kolmion kärjen on oltava mahdollisimman terävä, jotta jännitysamplitudi muodostuisi mahdollisimman suureksi ja materiaali alkaisi sulaa mahdollisimman äkkiä. Energiaohjaimen muoto ja koko ovat riippuvaisia hitsattavasta materiaalista. Yleinen sääntö on, että osittain kiteiset muovit tarvitsevat suuremman energiaohjaimen kuin amorfiset. Käytännössä amorfisilla muoveilla energiaohjaimen korkeus vaihtelee 0,2 0,6 mm:n välillä ja osittain kiteisillä muoveilla sekä polykarbonaatilla ja polysulfonilla 0,4 1 mm:n välillä. Energiaohjaimen leveys on yleensä amorfisten muovien tapauksessa 0,25 1,5 mm:n välillä ja osittain kiteisillä muoveilla välillä 0.25 1,3 mm. Seuraavassa taulukossa (Taulukko 10) on esitetty energiaohjainten kokoja eri materiaaleille. Hitsattaessa paksuseinäisiä kappaleita (> 6 mm) on mahdollista käyttää kahta tai useampaa energiaohjainta rinnakkain. Hitsaussauman nurkissa energiaohjaimen tulisi olla muodoltaan pyöristetty tai toisena vaihtoehtona se voidaan katkaista. Näin voidaan välttää sulan materiaalin paikallinen kertyminen ja pursuaminen. Taulukko 10 113. Energiaohjainten mitoitusta eri materiaaleille. Perustuu Rakkola, P.: Ultraäänihitsaus, sivu Materiaali Kulma ( ) Korkeus (%) *) Leveys (%) **) Amorfinen 90 50-60 10-25 Polykarbonaatti (PC) 60 85 10-25 Polymetyylimetakrylaatti (PMMA) 60 tai 90 85 10-25 Polysulfoni (PSU) 60 - - Osittain kiteinen 60 50 tai 85 10-25 *) Energiaohjaimen tyven leveydestä **) Seinämän paksuudesta Päittäisliitos on yksinkertaisin ja eniten käytetty liitostyyppi. Se on myös ruiskuvalua ajatellen yksinkertaisin liitostyyppi toteuttaa. Seuraavana esitetään periaatekuva päittäisliitoksesta sekä sen mitoitusohjeita (Kuva 21). Kuva 21 Päittäisliitoksen mitoitusta (W = seinämän paksuus). Perustuu Rakkola, P.: Ultraäänihitsaus, sivu 114. Tarkistettu 09.04.2014 - Ruiskuvalukappaleen muotoilun yksityiskohtia - 20

Porrasliitos on kehittyneempi versio päittäisliitoksesta. Sitä käytetään, kun saumalta vaaditaan siistiä ulkonäköä. Porrasliitoksessa syntyy purse vain sauman toiselle puolelle, sillä ylimääräinen sula virtaa liitettävien kappaleiden väliseen rakoon. Alla porrasliitoksia ja niissä syntyvien purseiden paikkoja (Kuva 22). Kuva 22 Vasemmalla: Porrasliitos, jossa purse muodostuu kappaleen sisäpuolelle. Oikealla: Porrasliitos, jossa purse muodostuu ulkopuolelle tuotetta. Perustuu Rakkola, P.: Ultraäänihitsaus, sivu 115. Kieli- uraliitoksessa ylemmässä kappaleessa oleva kielimäinen uloke työntyy alemman kappaleen uraan. Kieli- uraliitoksessa ei synny purseita. Sen tekeminen asettaa kuitenkin suuria vaatimuksia ruiskuvalulle ja kappaleiden mittatarkkuudelle. Kuvassa (Kuva 23) on esimerkki kieli- uraliitoksesta ja sen mitoittamisesta. Kuva 23 Kieli-uraliitoksen periaatekuva ja sen mitoitus. Perustuu Rakkola, P.: Ultraäänihitsaus, sivu 116. Leikkausliitoksessa on aluksi hyvin pieni kappaleiden välinen kosketuspinta-ala. Kappaleiden välinen kosketuspinta- ala muodostuu toisessa kappaleessa olevan portaan koskettaessa toista kappaletta (kappaleilla on negatiivinen sovite). Kun toisiaan koskettavat pinnat alkavat sulaa, ne liittyvät yhteen pystysuoran seinämän jatkaessa sulamistaan. Kappaleiden väliin syntyvä sauma on siis pystysuora. Kuvassa (Kuva 24) on leikkausliitos ja mitoitusohjeita sitä varten. Kuva 24 Leikkausliitos ja sen mitoitus (a = 0,025 0,05mm, b = min. 1 mm, c = s/10 s/5, h = s/3 1,5s.) Perustuu Rakkola, P.: Ultraäänihitsaus, sivu 119. Leikkausliitosta käytetään, kun liitokselta vaaditaan lujuutta ja hermeettisyyttä. Usein osittain kiteisten muovien tapauksessa se on ainoa mahdollinen liitostyyppi. Kappaleiden toleranssien on oltava pienet, jotta hitsauksen aikana sulavan materiaalin määrä pysyy mahdollisimman vakiona. Jos tuotteessa ei saa näkyä purseita, on liitos suunniteltava niin, että sula materiaali pääsee virtaamaan osien väliseen rakoon. Bead shear joint on eräs leikkausliitoksen variaatioista. Se on sopiva liitos suorakulmaisten ja teräväkulmaisten kappaleiden liittämiseen. Liitos on hermeettinen ja näkyviä purseita ei synny. Liitoksen Tarkistettu 09.04.2014 - Ruiskuvalukappaleen muotoilun yksityiskohtia - 21

lujuus on kuitenkin alentunut. Seuraavassa kuvassa (Kuva 25) on esitetty bead shear jointin mitoitusta. Kuva 25 Bead shear jointin mitoitus. Perustuu Rakkola P.: Ultraäänihitsaus, sivu 121. Kieli-uraliitos Mash joint on myös eräs leikkausliitoksen variaatioista. Se on sopiva liitos materiaaleille, jotka muuttuvat hyvin nopeasti kiinteästä juoksevaksi, kuten polyamidi ja asetaalit. Liitos on hermeettinen ja sen lujuus on normaalin leikkausliitoksen lujuutta parempi. Kuvassa (Kuva 26) on mash jointin periaatekuva ja sen mitoitus. Kuva 26 Mash jointin mitoitus. Perustuu Rakkola P.: Ultraäänihitsaus, sivu 121. Kaikki kulmat on mahdollisuuksien mukaan pyöristettävä ultraäänihitsattavissa kappaleissa. Teräviin nurkkiin syntyy helposti jännityskeskittymiä. Pyöristyssäteeksi suositellaan vähintään 0,2 0,5 mm. Myös kaikki ulkonevat osat, kuten rivat ja tapit, voivat rikkoutua hitsauksen aikana. Niiden rikkoutuminen voidaan välttää käyttämällä ulokkeiden liitoskohdissa reiluja pyöristyksiä, ne voidaan tukea hitsauksen ajaksi tai niiden paksuutta voidaan kasvattaa. Myös insertit voivat rikkoontua hitsattaessa. Kuvassa alla (Kuva 27) on esitetty ultraäänihitsattavan kappaleen nurkkien pyöristystä ja sen jälkeen olevassa kuvassa (Kuva 28) ulokkeiden pyöristystä. Kuva 27 Ultraäänihitsattavan kappaleen kaikki kulmat tulisi pyöristää jännityskeskittymien välttämiseksi. Perustuu Rakkola P.: Ultraäänihitsaus, sivu 122. Kuva 28 Ulkonevat osat voivat rikkoontua ultraäänihitsauksen aikana Ulokkeen liitoskohdan pyöristäminen estää rikkoutumista. Perustuu Rakkola P.: Ultraäänihitsaus, sivu 123. Tarkistettu 09.04.2014 - Ruiskuvalukappaleen muotoilun yksityiskohtia - 22

Lähteet Belofsky, Product design and process engineering, Hanser, 1995. Brown, Design and Manufacture of Plastic Parts, Wiley. Dym, Product design with plastics, 1983. GE Plastics: Design guide Erhard, G.: Designing with Plastics, Hanser Publishers, 2006 Integral hinges in engineering plastics, Ticona GmbH, Kelsterbach, 2004 (http://www.ticona.com) Järvelä P. et al., Ruiskuvalu, Plastdata, Tampere, 2000. Malloy, Plastic Part Design for Injection Molding, Hanser Publishers, 1994. Muovimateriaalit ja niiden tekniset sovellukset, kurssimateriaali, Tampereen teknillinen yliopisto, Muovi- ja elastomeeritekniikan laboratorio. Rakkola, Ultraäänihitsaus, Plastdata, Tampere, 2003. Rosato et al., Injection Molding Handbook, 3 rd ed., Kluwer, 2000. Tarkistettu 09.04.2014 - Ruiskuvalukappaleen muotoilun yksityiskohtia - 23