Verbindingen met CFR Thermoplast buizen

Onze CFR thermoplast buizen maken altijd deel uit van een product en moeten worden verbonden met andere elementen of onderdelen. En net als bij metaal zijn er veel en opmerkelijk vergelijkbare opties om die verbinding te maken, afhankelijk van de vereiste functie en condities (belasting). Als een buis bijvoorbeeld deel uitmaakt van het druksysteem, moet de verbinding lekkage voorkomen en bestand zijn tegen de druk van de vloeistof die erin zit.

Zoals je kunt lezen in mijn blog over Additive Manufacturing met laserwikkelen, nodigt het werken met CFR-thermoplasten je uit om je ontwerp te optimaliseren door de eisen van de functie en omstandigheden te doorgronden.

Ook voor verbindingen met andere onderdelen of elementen van uw product, is de aanpak hetzelfde: voeg materiaal toe waar nodig om een verbinding of binding te creëren in plaats van materiaal te verwijderen. En wees ervan bewust dat er bij het verwijderen van materiaal, het geoptimaliseerde ontwerp lokaal moet worden gecompenseerd om de functie en belasting te behouden waarvoor ze is ontworpen. Ik zal enkele van de beschikbare technologieën in twee categorieën presenteren: verbindingen zonder en met verwijdering van materiaal.

Verbinding zonder verwijderen van buismateriaal

De mogelijkheden om een verbinding te maken met andere onderdelen, zijn allereerst afhankelijk van het soort materiaal waarmee u verbinding maakt. Ten tweede wordt de sterkte van de verbinding bepaald door de functie en de belasting. De constructeur wordt uitgedaagd om het algehele ontwerp te vereenvoudigen en de kosten van productie, montage en onderhoud van het product in balans te brengen.

Je kunt deze groep opsplitsen in lijmen en klemmen, wat gebaseerd is op wrijving in combinatie met kracht. Omdat CFR-thermoplast buizen specifiek interessant zijn voor situaties met hoge belasting, zal ik hier enkele voorbeelden geven van de technologieën om een sterke verbinding te maken:

Verbinden met lijm

Er zijn lijmen beschikbaar voor vele soorten materialen en materiaalcombinaties (zoals bijvoorbeeld metaal op CFR-composietmateriaal). De lijmen worden aangeboden door verschillende (wereldwijd opererende) fabrikanten en bieden een leidraad voor de specifieke eisen. Lijmen of kleefstoffen hebben veel bevestigingsmiddelen in de automobielindustrie vervangen, wat het potentieel van dit type verbinding aantoont in relatie tot de sterkte- en veiligheidseisen.

Lassen

Thermoplast materiaal is perfect geschikt om te lassen. De algemene regel is om hetzelfde type thermoplast materiaal aan elkaar te lassen, maar er zijn enkele combinaties van verschillende thermoplasten mogelijk. Een hele reeks lastechnieken zijn beschikbaar zijn op de markt en zijn gebaseerd op het verwarmen van de laszone met behulp van een extern verwarmingsapparaat, zoals:

  • laserlassen (ook gebruikt in ons productieproces van buizen);
  • wrijvinglassen;
  • ultrasoon lassen;
  • weerstandslassen (niet van toepassing op koolstofvezels);
  • inductielassen (alleen toepasbaar op koolstofvezels; zie ook video van TPRC)

Een andere optie is lassen met een oplosmiddel, waarbij het contactgebied tijdelijk wordt opgelost om een gemengde zone van de twee bevestigde oppervlakken te kunnen creëren.

Hervormen met thermovormen

Een andere interessante gedachte is om verbindingen te vereenvoudigen door de CFR-thermoplast buis (plaatselijk) een andere vorm te geven. Een van de voordelen van thermoplasten ten opzichte van thermoharders is dat het kan worden aangepast wanneer het wordt verwarmd tot een specifieke temperatuur. Die temperatuur is afhankelijk van het toegepaste type thermoplast materiaal. Het biedt bijvoorbeeld de mogelijkheid om een flensvorm aan het uiteinde van een buis te geven om daarmee een afsluiting te maken. Of om het ronde uiteinde van een buis om te vormen tot een hoekig uiteinde, passend op een soortgelijk gevormd onderdeel en in staat om de statische of kinetische energie over te dragen. Een andere optie is om de buis te buigen om de noodzaak van extra onderdeel te elimineren, kosten te besparen en het hele ontwerp van uw product te vereenvoudigen.

Overmolding

Deze technologie is een perfect voorbeeld waarbij hetzelfde basismateriaal wordt gebruikt om een verbinding tot stand te brengen. Overmolding maakt het mogelijk om het thermoplast materiaal uit twee delen te verbinden door middel van spuitgieten. Je kunt meer lezen over overmolding in mijn blog genaamd Inserts en Overmolding.

Verbinding met verwijdering van buismateriaal

Bevestigingsmiddelen

De meest gebruikelijke manier om twee delen met elkaar te verbinden, is door ‘bouten en moeren’ te gebruiken. Dit betekent dat je materiaal moet verwijderen en een gat of sleuf in de CFR-thermoplastische buis moet maken. Er zijn twee hoofdcategorieën bevestigingsmiddelen:

  • met schroefdraad: bouten en moeren
  • zonder schroefdraad: met een (gespleten of taps toelopende) pin.

Het grote voordeel van bevestigingsmiddelen is dat ze kunnen worden verwijderd of gedemonteerd om de onderdelen uit elkaar te halen.

Andere verbindingen

Uiteraard zijn er nog veel meer mogelijkheden om een permanente of demontabele verbinding te maken, met en zonder verwijdering van buismateriaal. Ook combinaties van de genoemde verbindingen kunnen worden toegepast om de gewenste sterkte en kosteneffectieve oplossing te creëren.

Alle genoemde opties zijn slechts voorbeelden van veel meer beschikbare technologieën, maar ik neem aan dat deze voorbeelden het meest relevant zijn voor de CFR thermoplastische buizen die door Alformet worden geproduceerd.

 

Geschreven door Theo Mimpen (april 2021)