îmbinarea componentelor într-un mod sigur, fiabil și care profită de proprietățile materialelor este unul dintre domeniile principale ale inovației în industriile prelucrătoare. O astfel de tehnică se numește press fit – o metodă care se bazează pe frecare și nu necesită lipire, sudare sau prelucrare a pieselor.

după cum veți vedea mai târziu, fitingurile de presare sunt unele dintre cele mai precise Exemple de fixare a două părți împreună. Deși fac părți foarte puternice, această metodă nu este potrivită pentru toate scenariile. Citiți mai departe pe măsură ce acoperim elementele de bază ale potrivirilor de presă și definim toleranța la potrivirea presei.

ce este press fit?

o potrivire a presei, uneori cunoscută sub numele de potrivire a interferențelor, este o metodă de îmbinare a două părți bine fixate care se bazează pe frecare. Aceasta este una dintre cele mai preferate metode de fixare pentru aplicații care necesită o legătură durabilă și o aliniere perfectă. De obicei, procesul nu necesită expunerea pieselor la temperaturi extreme, nu necesită lipire și este compatibil cu sistemele automate.

în orice aplicație de potrivire a presei, există două părți de împerechere care se unesc într-o manieră foarte strânsă. Aceste două părți de împerechere pot lua forme diferite. Cel mai frecvent exemplu ar fi un arbore și o gaură, dar fitingurile de presare sunt utilizate și pentru componente mai mici, cum ar fi bornele electrice de pe o placă de circuit imprimat (PCB). Fitingurile de presare sunt ideale pentru îmbinările care implică componente electrice, deoarece fixarea strânsă a pieselor asigură un contact conductiv fiabil.datorită forțelor mari de frecare implicate, presarea împreună a celor două părți de împerechere se face de obicei printr-un piston hidraulic sau pneumatic. Acesta este un proces lent și deliberat, care se concentrează mai mult pe aliniere decât pe impact.

Tehnologia press fit a devenit utilizată pe scară largă datorită fiabilității și simplității sale relative. Deși necesită măsurători foarte exigente asupra părților de împerechere, execuția efectivă a componentelor de împerechere împreună poate fi efectuată chiar și fără un nivel excepțional de calificare.

cum funcționează o potrivire a presei

pentru a înțelege cum funcționează potrivirea presei, trebuie mai întâi să descriem caracteristicile fizice ale celor două părți de împerechere. Pentru exemplul de bază al unui arbore și al unei găuri, este esențial să ne dăm seama că gaura este puțin mai mică decât arborele.

când arborele este presat în gaură, Materialul arborelui suferă o ușoară comprimare. Acest lucru induce arborele să exercite o forță normală pe suprafața interioară a calei. În același timp, gaura se apasă spre interior, deoarece trece și printr-o ușoară expansiune datorită introducerii arborelui. Această forță normală contribuie la generarea unei forțe de frecare mari care ține cele două componente împreună.

mărimea reală a forței normale exercitate de componentele găurii și arborelui depinde de materialul din care sunt fabricate. Metalele dure, cum ar fi oțelul, sunt mai rezistente la deformare și vor exercita o forță normală mai mare. Pe de altă parte, materialele plastice și cauciucul moale vor genera forțe normale mai mici datorită tendinței lor de deformare.

toleranța de potrivire a presei, pe care o vom discuta mai detaliat mai târziu, este o măsură a cât de mult arborele este „supradimensionat” în comparație cu gaura. Aceasta măsoară cantitatea de compresie sau expansiune pe care materialul trebuie să o suporte și câtă forță normală exercită.

cele mai bune practici în proiectarea de presă se potrivește

ca și în aproape orice proces industrial sau tehnică, o presă Se potrivesc nu este o soluție all-around pentru toate nevoile de fixare. Dacă aveți în vedere utilizarea de presă se potrivește, aici sunt câteva reguli de degetul mare pentru a păstra în minte:

Material de selecție și compatibilitate

capacitatea de fixare de o presă Se potrivesc Se bazează pe capacitatea materialului de a deține o forță normală constantă ca o reacție la deformarea sa. Cu toate acestea, există materiale care se deformează în mod natural atunci când sunt supuse unei forțe constante sau „curg” într-o nouă orientare. Atunci când aceste tipuri de materiale sunt utilizate într-o formă de presă, acestea tind să piardă frecarea în timp, slăbind astfel aderența pieselor fixate.

materialele plastice moi, cum ar fi nailonul, poliuretanul și policarbonatul sunt exemple bune de materiale nepotrivite pentru a se potrivi cu presa. Acesta este și motivul pentru care majoritatea pieselor din plastic au în schimb o conexiune „snap fit” care se bazează mai degrabă pe un mecanism de blocare decât pe o tensiune susținută.

anticipați variațiile de temperatură

aproape toate materialele reacționează similar la schimbările de temperatură – obiectele se extind când sunt încălzite și se contractă când sunt răcite. Cu toate acestea, gradul în care apar aceste fenomene va depinde de materialul în cauză. De exemplu, o bucată de aluminiu se va extinde cu o marjă mai mare atunci când este expusă la temperaturi ridicate în comparație cu o bucată echivalentă de cauciuc.

această diferență în dilatarea termică și comportamentul de compresie va conta dacă avem un ansamblu de fixare a presei din două materiale diferite. Expunând exemplul nostru anterior, un ansamblu realizat dintr-un arbore de cauciuc în interiorul unei găuri de aluminiu poate ajunge să-și piardă aderența atunci când este supus unei călduri extreme.

pentru a fi clar, este perfect acceptabil să se unească două materiale diferite, atât timp cât fie nu trebuie să fie expuse la temperaturi extreme, fie au coeficienți similari de expansiune termică.

alinierea pieselor este cheia

alinierea pieselor îmbinate folosind fitinguri de presă are o toleranță foarte mică. Un ansamblu perfect aliniat ar trebui să aibă forțe interne care sunt distribuite uniform, asigurându-se că piesele vor rămâne ținute împreună chiar și atunci când sunt supuse unor vibrații puternice.

Din acest motiv, producătorii au venit cu multe mijloace pentru a realiza alinierea perfectă. Scularea și fixarea corectă sunt factori critici în acest pas. Majoritatea producătorilor ar proiecta piesele de împerechere pentru a avea striuri sau perechi potrivite de proiecții și indentări. Acest lucru asigură că piesele se vor împerechea perfect, cu puțin spațiu pentru erori.

deși presele hidraulice sau pneumatice utilizate pentru a combina piese pentru prese necesită multă putere, acestea sunt de obicei acționate foarte lent. Acest lucru permite realinierea pieselor pe măsură ce sunt presate împreună. În mod ideal, intervenția operatorului nu va fi necesară, dar se poate face dacă situația o cere.

luați în considerare conicitatea părții de împerechere

o strategie comună atunci când proiectați piese pentru potriviri de presă este de a conica capătul arborelui. Aceasta se numește șanfren și ajută atât la alinierea pieselor, cât și la distribuția uniformă a forței în jurul circumferinței găurii. Presarea împreună a pieselor este, de asemenea, mai ușoară și mai lină prin adăugarea unui șanfren, deoarece forțele de compresiune tind să se acumuleze mai treptat.

determinarea toleranței corespunzătoare la apăsare

mărimea forței normale va depinde, de asemenea, de cât de mult din material se comprimă sau se extinde odată ce sunt fixate. Amintiți-vă că arborele este de obicei puțin mai mare decât gaura. Această diferență de dimensiuni este ceea ce este denumit în mod obișnuit „toleranța de potrivire a presei.”Acesta este un număr foarte mic, de obicei mai mic de 1/1000 dintr-un inch.

cifrele corespunzătoare pentru toleranța la potrivirea presei iau în considerare dimensiunile și materialul atât al arborelui, cât și al orificiului. De exemplu, piesele din cauciuc vor necesita o toleranță mai mare, deoarece au o înclinație mai mare pentru deformare. Toleranța crește, de asemenea, odată cu creșterea dimensiunii piesei, deși această relație poate să nu fie neapărat liniară.

Din păcate, calculele pentru determinarea toleranței adecvate pentru un ansamblu de fixare a presei sunt departe de a fi simple. În afară de dimensiunile arborelui și gaura, inclusiv teșite la fiecare parte a arborelui va provoca, de asemenea, o schimbare a valorilor. De asemenea, trebuie luată în considerare temperatura de funcționare prevăzută pentru piesa asamblată.

dacă o piesă conține mai mult de un știft, este posibil să fie necesară ajustarea toleranței luând în considerare forța maximă de compresiune a presei hidraulice sau pneumatice care va fi utilizată.

dificultatea calculării toleranței adecvate la potrivirea presei este cea mai mare provocare a includerii unei astfel de tehnologii într-o linie de asamblare automată. Dacă este nedetectată, o fixare de presare nealiniată sau una cu o toleranță prea mare poate deteriora fie piesa asamblată, fie presa pneumatică. Cu magnitudinea forțelor implicate, un astfel de accident ar putea fi destul de catastrofal.

Shrink fit – o alternativă la press fit

În ciuda numeroaselor beneficii ale preselor, faptul că nu a înlocuit toate conexiunile mecanice este o dovadă suficientă că nu este perfectă. Una dintre cele mai populare alternative la o potrivire de presă este o potrivire de contracție. Prin această metodă, dimensiunile oricăreia dintre cele două părți asamblate sunt modificate prin încălzire sau răcire.

ideea din spatele metodei este de a folosi expansiunea termică pentru a uni mai ușor cele două părți, după care sunt readuse la temperatura camerei. Toleranța este încă critică în această tehnică, dar este mult mai iertătoare. De asemenea, diminuează forța pe care o presă hidraulică sau pneumatică trebuie să o exercite pentru a aduce cele două părți împreună.

dezavantajul acestei tehnici este că durează mai mult timp din cauza necesității de a încălzi sau răci piesele la temperaturi extreme. Există, de asemenea, o tona de echipamente specializate implicate. Înainte de a se putea realiza o fixare prin contracție, piesele metalice sunt fie încălzite la temperaturi de până la 300 centimetric C, fie răcite cu azot lichid. Există cu siguranță o abilitate ceva mai tehnică necesară pentru a fixa cele două părți împreună într-un mod mai fiabil decât o potrivire a presei.

gânduri finale

la suprafață, o potrivire de presă pare a fi o modalitate foarte simplă de a uni două componente pentru a crea o parte singulară. Este rapid, fiabil și nu necesită lipire sau prelucrare. Cu toate acestea, există atât de multe lucruri care pot merge prost cu un ansamblu de fixare a presei. O potrivire corectă a presei este doar o ilustrare a unui proces care a fost atât de complicat pregătit, fiind făcut atât de lin încât pare ușor.