Sammenføyning av komponenter på en måte som er sikker, pålitelig og utnytter materialegenskaper er et av de viktigste områdene for innovasjon i produksjonsindustrien. En slik teknikk kalles press fit-en metode som er avhengig av friksjon og krever ingen lodding, sveising, eller maskinering av delene.

som du vil se senere, er trykkpasninger noen av de mest presise eksemplene på å feste to deler sammen. Selv om de gjør svært sterke deler, er denne metoden ikke akkurat egnet for alle scenarier. Les videre som vi dekker grunnleggende om press passer og definere press fit toleranse.

hva er press fit?

en trykkpasning, noen ganger kjent som en interferenspasning, er en metode for å bli med to tettsittende deler som er avhengige av friksjon. Dette er en av de mest foretrukne festemetoder for applikasjoner som krever en varig binding og perfekt justering. Prosessen krever vanligvis ikke eksponering av deler til ekstrem temperatur, krever ingen lodding, og er kompatibel med automatiserte systemer.

i alle press fit-applikasjoner er det to parringsdeler som går sammen på en veldig stram måte. Disse to parringsdelene kan ta forskjellige former. Det vanligste eksempelet ville være en aksel og et hull, men trykk passer brukes også for mindre komponenter som de elektriske terminalene på et kretskort (PCB). Trykkpasninger er ideelle for ledd som involverer elektriske komponenter, da den tette passformen til delene sikrer pålitelig ledende kontakt.På grunn av de store friksjonskreftene som er involvert, presses sammen av de to parringsdelene vanligvis av et hydraulisk eller pneumatisk stempel. Dette er en langsom og bevisst prosess som er fokusert mer på justering enn innvirkning.

Press fit teknologi har blitt mye brukt på grunn av sin pålitelighet og relativ enkelhet. Selv om det krever svært krevende målinger på parringsdelene, kan den faktiske utførelsen av parringskomponenter sammen utføres selv uten et eksepsjonelt ferdighetsnivå.

hvordan en trykkpasning fungerer

for å forstå hvordan trykkpasning fungerer, må vi først beskrive de fysiske egenskapene til de to parringsdelene. For det grunnleggende eksempelet på en aksel og et hull er det kritisk å innse at hullet er litt mindre enn akselen.

når akselen presses inn i hullet, gjennomgår materialet i akselen liten kompresjon. Dette induserer akselen til å utøve en normal kraft på den indre overflaten av hold. Samtidig presser hullet innover, da det også går gjennom en liten ekspansjon på grunn av innsetting av akselen. Denne normale kraften bidrar til genereringen av en stor friksjonskraft som holder de to komponentene sammen.

den faktiske størrelsen på den normale kraften som utøves av hull-og akselkomponentene, avhenger av materialet de er laget av. Hardmetaller, som stål, er mer motstandsdyktige mot deformasjon og vil utøve en større normal kraft. På den annen side vil plast og myk gummi generere mindre normale krefter på grunn av deres tilbøyelighet til deformasjon.

trykkpassetoleransen, som vi vil diskutere mer detaljert senere, er et mål på hvor mye akselen er «over-sized» i forhold til hullet. Dette måler mengden kompresjon eller ekspansjon som materialet må tåle, og hvor mye normal kraft de utøver.

Beste praksis i å designe trykk passer

som med omtrent enhver industriell prosess eller teknikk, er en trykk passform ikke en all – around løsning for alle festebehov. Hvis du vurderer å bruke trykkpasninger, er det noen tommelfingerregler å huske på:

materialvalg og kompatibilitet

festeevnen til en trykkpasning er avhengig av materialets evne til å holde en konstant normal kraft som en reaksjon på deformasjonen. Imidlertid er det materialer som naturlig deformeres når de blir utsatt for konstant kraft eller» flyt » inn i en ny orientering. Når disse typer materialer brukes i en trykkpasning, har de en tendens til å miste friksjon over tid og dermed løsne grepet på de festede delene.

Myk plast, som nylon, polyuretan og polykarbonat er gode eksempler på materialer som ikke er egnet til å presse. Dette er også grunnen til at de fleste plastdeler i stedet har en» snap fit » – tilkobling som er avhengig av en låsemekanisme i stedet for vedvarende spenning.

Forutse temperaturvariasjoner

Nesten alle materialer reagerer på samme måte som endringer i temperatur-objekter utvides ved oppvarming og kontrakt når de avkjøles – Graden av disse fenomenene vil imidlertid avhenge av det aktuelle materialet. For eksempel vil et stykke aluminium utvides med en større margin når det utsettes for høye temperaturer sammenlignet med et tilsvarende stykke gummi.

denne forskjellen i termisk ekspansjon og kompresjonsadferd vil ha betydning hvis vi har en trykkmontering laget av to forskjellige materialer. Expounding på vårt tidligere eksempel, kan en montering laget av en gummiaksel inne i et aluminiumshull ende opp med å miste grepet når det blir utsatt for ekstrem varme.

For å være klar, er det helt akseptabelt å bli med to forskjellige materialer sammen så lenge de heller ikke trenger å bli utsatt for ekstreme temperaturer eller har lignende koeffisienter for termisk ekspansjon.

Deljustering er nøkkelen

justeringen av deler som er koblet til ved hjelp av trykkpasninger, har svært liten toleranse. En perfekt justert montering bør ha interne krefter som er jevnt fordelt, slik at delene forblir holdt sammen selv når de blir utsatt for sterke vibrasjoner.

av denne grunn har produsentene kommet opp med mange måter å oppnå perfekt justering. Riktig verktøy og fixturing er kritiske faktorer i dette trinnet. De fleste produsenter vil designe parringsdelene for å ha knurls eller matchende par fremspring og innrykk. Dette sikrer at deler vil mate sammen perfekt med lite rom for feil.selv om hydrauliske eller pneumatiske presser som brukes til å kombinere deler for trykkpasninger krever mye kraft, drives de vanligvis veldig sakte. Dette gir kvote for justering av delene som de er presset sammen. Ideelt sett vil operatørintervensjon ikke være nødvendig, men kan gjøres hvis situasjonen krever det.

vurder å avsmalne parringsdelen

en felles strategi når du designer deler for trykkpasninger, er å avsmalne enden av skaftet. Dette kalles en avfasning og hjelper med både justeringen av delene og jevn fordeling av kraft rundt hullets omkrets. Ved å trykke sammen delene blir det også lettere og jevnere ved å legge til en avfasning, da trykkkreftene har en tendens til å bygge opp mer gradvis.

Bestemme riktig trykkpass toleranse

størrelsen på normal kraft vil også avhenge av hvor mye av materialet komprimerer eller utvides når de er festet. Husk at akselen er vanligvis litt større enn hullet. Denne forskjellen i dimensjoner er det som vanligvis refereres til som » press fit toleranse.»Dette er et veldig lite tall, vanligvis mindre enn 1/1000 av en tomme.

de riktige tallene for trykkpassetoleranse tar hensyn til dimensjonene og materialet til både akselen og hullet. For eksempel vil gummideler kreve en høyere toleranse da de har større tilbøyelighet til deformasjon. Toleransen øker også med økende størrelse på delen, selv om dette forholdet kanskje ikke nødvendigvis er lineært.

Dessverre er beregningene for å bestemme riktig toleranse for en trykkpasningsenhet langt fra grei. Bortsett fra dimensjonene på akselen og hullet, inkludert chamfers på hver side av akselen vil også føre til et skifte i verdiene. Den tilsiktede driftstemperaturen for den monterte delen må også vurderes.

hvis en del inneholder mer enn en pinne, må toleransen også justeres med hensyn til den maksimale trykkraften til den hydrauliske eller pneumatiske pressen som skal brukes.vanskeligheten med å beregne riktig trykkpass toleranse er den største utfordringen med å inkludere slik teknologi i en automatisert samlebånd. Hvis det ikke oppdages, kan en feiljustert trykkpasning eller en med for stor toleranse skade enten den monterte delen eller den pneumatiske pressen. Med omfanget av krefter involvert, kan en slik ulykke være ganske katastrofal.

Shrink fit-et alternativ til press fit

Til tross for de mange fordelene med press fit, er det faktum at det ikke har erstattet alle mekaniske tilkoblinger bevis nok på at det ikke er perfekt. En av de mer populære alternativene til en trykkpassform er en krympe passform. Med denne metoden endres dimensjonene til en av de to delene som monteres via oppvarming eller kjøling.

ideen bak metoden er å bruke termisk ekspansjon for lettere å koble de to delene sammen, hvorpå de bringes tilbake til romtemperatur. Toleranse er fortsatt kritisk i denne teknikken, men er mye mer tilgivende. Det reduserer også kraften som en hydraulisk eller pneumatisk trykk må utøve for å bringe de to delene sammen.ulempen med denne teknikken er at det tar lengre tid på grunn av å måtte varme opp eller kjøle ned delene til ekstreme temperaturer. Det er også massevis av spesialisert utstyr involvert. Før en krympetilpasning kan gjøres, blir metalldeler enten oppvarmet til temperaturer opp til 300 °C Eller avkjølt med flytende nitrogen. Det er definitivt litt mer teknisk ferdighet som trengs for å feste de to delene sammen på en måte som er mer pålitelig enn en trykkpasning.

Final thoughts

på overflaten virker en trykkpasning som en veldig enkel måte å knytte sammen to komponenter for å skape en enestående del. Det er raskt, pålitelig og krever ikke lodding eller bearbeiding. Det er imidlertid så mange ting som kan gå galt med en trykkmontering. En riktig gjort trykk passform er bare en illustrasjon av en prosess som har vært så intrikat forberedt blir gjort så jevnt at det ser lett.