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Hallo,

hat jemand praktische Erfahrung, welches Anziehmoment bzw. welche Montagevorspannkraft man beim Verschrauben von Polycarbonatplatten ansetzt? Ich habe bedenken, dass die Platten reißen, wenn man zu stark anschraubt.
Ich möchte M4, M5 oder M8 Schrauben mit DIN125-A Unterlegscheiben verwenden, die Platten sind 3mm dick. Die Druckfestigkeit des PC ist 80 MPa, jedoch habe ich keine Vorstellung, wieviel Sicherheit man bei PC vorsehen muss. Die Anschraublöcher sollen 1,5xD vom Rand der Platte entfernt sein (von der Mitte der Löcher aus gemessen).

Grüße,
Peter

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Hallo Peter,

meinst Du Massivplatten oder die bei Häuslebauern beliebten Stegplatten.

Bei den Massivplatten gibt es machanisch sicher keine Problem im Temperaturbereich von -30 bis 120 ° C .

Die Schrauben mit Unterlagscheibe kannst Du anziehen bis zum Abreißen.

Probleme könnte die Sonne oder Reinigungsmittel bereiten.

Die Frage ist nur ob es unbedingt PC sein muß ?

Eventuell könnte Plexiglas  ( PMMA ) oder ein ander Kunststoff auch ausreichen.

Edit: die Ringbreite der Unterlagscheibe ist ca. 0,5 * Gewindenenn Ø.

Wenn die Toleranzen und Bohrung nicht zu größzügig gewählt sind, könnte auch der Abstand von der Außenkannte reichen.

Und bitte nicht mehrfach posten !

Klaus

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Die Platten sind massiv (3mm), wir benutzen sie als Berührungsschutz in einem Schaltschrank. PC nehmen wir, weil es sich gut biegen lässt, die Platten haben oft noch Laschen an der Seite, im Prinzip ist das also ein Gehäuse. Temperatur ist von -30 bis 70°C, selten auch -40°C, direkte Sonneneinstrahlung haben wir zum Glück nicht.

Wie meinst du das mit der 0,5xD Ringbreite - bezog sich das nur rein geometrisch darauf, dass die Scheibe dann nicht über den Rand steht?
Ich hatte jetzt eher an die Kraftverteilung gedacht bei der Unterlegscheibe, bzw. ob das PC bei einem zu geringen Abstand zum Rand reißt.

Aber wie sich das anhört muss man sich keine großen Gedanken über die Druckfestigkeit machen, wenn schon die Schrauben eher nachgeben als die Platten. Das wollte ich hören...

Sorry für das mehrfach posten.

Peter

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Hallo P8guitar,

zu den beschriebenen Aussagen habe ich große Bedenken und ich befürchte das durch diese konstruktiven Ausführungen, die nicht werkstoffgerecht sind, der Werkstoff Kunststoff wieder zum billigen "Plastik" degradiert wird.

- PC ist ein Thermoplast, der temperaturabhängig seine mechanischen Eigenschaften deutlich verändert. Spröde bei Tieftemperaturen, weich und plastisch bei hohen Temperaturen.

- 3mm Dicke halte ich nicht für eine massive Platte.

- Bei den beschriebenen Lasten (Schraubenvorspannung dauerhaft) ist die Auslegung auf Kriechen zu beachten um die Vorspannung gewährleisten zu können. Ein Anziehen der Schrauben "bis zum Abreissen" ist möglich, allerdings fließt das Material danach einfach davon und baut die Vorspannung schnell wieder ab. Im schlimmsten Fall lösen sich dann die Schrauben.

Somit muss man mit der lokalen Druckbelastung deutlich unter diesen lokalen Fließgrenzen bleiben. Dies erreicht man durch Verringerung der Flächenpressung (große Unterlagscheiben) oder eben einer konstruktiven Anpassung etwa durch metallische Inserts, die eben diese lokalen Flächenpressungen sehr gut aufnehmen können. Der Abstand zum Randbereich würde ich erhöhen.

Die Druckfestigkeit ist dabei irrelevant, es sollten Materialkennwerte zum Langzeitverhalten des Werkstoffes betrachtet werden. So werden dann aus gigantischen 80 MPa schnell nur noch mickrige 2-3 MPA (nur ein Beispiel).

Kunststoffe brauchen eben eine werkstoffgerechte Auslegung und Konstruktion. Eine Ableitung einer klassischen Blechkonstruktion führt meist zu Problemen.

[Diese Nachricht wurde von F.Anna am 19. Nov. 2012 editiert.]

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Bei PC tut sich bis 120 °C fast nichts, sonst hätte ich nach der genauen Typenbezeichnung gefragt.

Dafür gibt es Schubmodul-Temperaturkurven, die sagen hier sehr viel aus.

Deswegen lohnt sich die Rechnerei hier auch nicht.

Bbei den o.g. alternativen Kunststoffen müßte man genauer nachforschen.

Mit Ringbreite meine ich Innen Ø minus Außen Ø / 2.

Wenn der Außenrand die Breite des Gewinde Ø hat sollte das ausreichen, etwas mehr wäre natürlich besser.

Falls es wider Erwarten doch Probleme gibt, würde ich rechteckige Unterlagscheiben herstellen, etwas dicker und etwas größer damit sich der Druck auf eine größere Fläche verteilt.

Massivplatten bezog sich auf die Unterscheidung zu den Stegplatten die hohl sind.

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Klaus

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Dann läuft es wohl eher auf "handfest" anziehen raus, um das Kriechen zu verringern. Große Unterlegscheiben und größerer Abstand zum Rand lassen sich realisieren. Bei den metallischen Inserts müsste ich mich mal informieren, ob das vom Preis her problematisch wird.

Etwas schwierig wird die Schraubensicherung, wenn man nur handfest anzieht. Schnorrscheiben oder ähnliches brauchen ja eine gewisses Anziehmoment. Meine erste Idee war die Muttern mit Loctite 243 oder ähnlichem zu kleben, allerdings habe ich jetzt erfahren, dass das Loctite in den Bohrlöchern der Polycarbonatplatten zu Rissen führen kann, das Lösungsmittel greift das Polycarbonat an.

Zitat:

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Original erstellt von F.Anna:
Hallo P8guitar,

zu den beschriebenen Aussagen habe ich große Bedenken und ich befürchte das durch diese konstruktiven Ausführungen, die nicht werkstoffgerecht sind, der Werkstoff Kunststoff wieder zum billigen "Plastik" degradiert wird.

- PC ist ein Thermoplast, der temperaturabhängig seine mechanischen Eigenschaften deutlich verändert. Spröde bei Tieftemperaturen, weich und plastisch bei hohen Temperaturen.

- 3mm Dicke halte ich nicht für eine massive Platte.

- Bei den beschriebenen Lasten (Schraubenvorspannung dauerhaft) ist die Auslegung auf Kriechen zu beachten um die Vorspannung gewährleisten zu können. Ein Anziehen der Schrauben "bis zum Abreissen" ist möglich, allerdings fließt das Material danach einfach davon und baut die Vorspannung schnell wieder ab. Im schlimmsten Fall lösen sich dann die Schrauben.

Somit muss man mit der lokalen Druckbelastung deutlich unter diesen lokalen Fließgrenzen bleiben. Dies erreicht man durch Verringerung der Flächenpressung (große Unterlagscheiben) oder eben einer konstruktiven Anpassung etwa durch metallische Inserts, die eben diese lokalen Flächenpressungen sehr gut aufnehmen können. Der Abstand zum Randbereich würde ich erhöhen.

Die Druckfestigkeit ist dabei irrelevant, es sollten Materialkennwerte zum Langzeitverhalten des Werkstoffes betrachtet werden. So werden dann aus gigantischen 80 MPa schnell nur noch mickrige 2-3 MPA (nur ein Beispiel).

Kunststoffe brauchen eben eine werkstoffgerechte Auslegung und Konstruktion. Eine Ableitung einer klassischen Blechkonstruktion führt meist zu Problemen.

[Diese Nachricht wurde von F.Anna am 19. Nov. 2012 editiert.]

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PC ist empfindlich gegen Warmes Wasser ( ab 50 ° C ), gegen Dampf, gegen Lösungsmittel und gegen Kerben.

Kerbwirkung kommt üblicherweise nur im Spritzguss vor. Ist bei Platten also kein Thema.

Das mit den Lösungmittel nannte ich oben schon. Das kann man einfach ausprobieren.

Je nach dem wie die thermische Vorgeschichte aussieht, können die Platten Eigenspannungen aufweisen die beim Kontakt mit Lösemitteln und/ oder Belastung Probleme verursachen.

Wenn es sein muß, kann PC auch tempern. ( Erwärmen und langsam abkühlen )

Aber Loctite  reagiert so schnell und kommt bei der Schraubensicherung nicht direkt aufs PC, daß ich da keine Gefahr sehe.

Eingangs hast Du eine Druckfestikeit von 80 MPa genannt.

Auch Kunststoff ist bei Druck weniger gefährdet als bei Zugbelastung.

Habe nicht nachgerechnet und jetzt auch keine Unterlagen zur Hand, aber wenn Du bei der gennanten Temperatur min. 1/3 darunter bleibst sehe ich keine Probleme.

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Klaus

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Da hier alle fleißig philosophieren habe ich gerechnet:

Beispiel M5

Scheibe DIN 125 Ø innen 5,3 mm außen Ø 10, Dicke 1 mm

Ergibt eine Fläche von 56 mm^2

Schraube M5 8.8 nach Roloff/ Matek errreicht bei einem Anzugsmoment von 4,9 Nm und einen Reibwert von µ = 0,10 eine Spannkraft von 6,9 kN. Das ergibt dann eine Druckspannung von 87 MPA, was zu viel ist.

Wenn sich die Scheibe nicht verbiegt, erreicht man mit einem Anzugsmoment von 1,6 Nm eine Druckspannung der PC Platte von ca. 40 MPa. Dann ist allerdings eine zusätzliche Schraubensicherung nötig, weil sie sich löst.

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Klaus

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Wenn ich von einer Druckspannung von 40 MPa für die PC Platten ausgehe, dann ist das kritische Teil der Edelstahl-Schweißbolzen, an dem die Platte befestigt ist. Dessen erlaubte Vorspannkraft liegt noch darunter.
Aber um so besser, dann kann ich die PC Platten eigentlich ausklammern aus der Festlegung des Anziehmoments.
Als Schraubensicherung wurde mir Epoxidharzklebstoffe (Loctite 9483, 9466) oder Ester (Loctite 403) empfohlen. Das Standard Loctite 243 kann Spannungsrisse hervorrufen, wenn es an die Bohrlöcher kommt.

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Moin Peter,
reichen da nicht selbstsichernde Muttern?

Ulrich

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Hallo,

Ich bleibe bei meinen Aussagen. Die angegebene Druckfestigkeit ist irrelevant, da es sich hier in diesem Fall um eine dauerhafte Vorspannung mit Temperatureinfluss handelt. Somit sind die Festigkeiten aus dem Zug/Druckversuch nicht direkt verwendbar.

Die Berechnung von Klaus zeigt, dass das Material direkt beim Anziehen nicht versagen sollte. Mit der Zeit und unter Temperatur wird der Werkstoff aber relaxieren und kriechen, die Vorspannung reduziert sich. Das ist so gesehen erst mal kein offensichtliches "Versagen".

Der Hauptfokus liegt in der sicheren, werkstoffgerechten, lastangepassten Ausführung der Befestigung, wenn eine definierte Vorspannung gefordert ist (ist das so ?).

Anbei noch ein Infoblatt eines Herstellers zu solchen Platten. Seite 25 (Befestigung): hier auch entsprechende Hinweise auf Bohrungsdurchmesser, Abstand und großen Auflageflächen sogar mit elastischen Auflagen.

http://www.stefan-nolte.de/glaschulz/lexan_massivplatten_handbuch.pdf

Grüße

[Diese Nachricht wurde von F.Anna am 28. Nov. 2012 editiert.]

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InstallationgewoelbterVerglasung.jpg

Die Klemmkraft muss so groß sein, dass bei einer Beschleunigung von 10xg die Platte nicht klappert. Also z.B. bei einer Platte mit 600x300x3mm und Dichte 1,2 kg/dm³ komme ich dann auf 64 N, : 4 Schrauben sind 16 N pro Schraube. Kommt mir jetzt sehr wenig vor...

Ich kann auf der genannten Seite 27 oder davor leider nichts über Bohrungsdurchmesser usw. finden, ist der Link richtig?
Ich habe einen screenshot der Seite 27 angefügt.

Zitat:

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Original erstellt von F.Anna:
Hallo,

Ich bleibe bei meinen Aussagen. Die angegebene Druckfestigkeit ist irrelevant, da es sich hier in diesem Fall um eine dauerhafte Vorspannung mit Temperatureinfluss handelt. Somit sind die Festigkeiten aus dem Zug/Druckversuch nicht direkt verwendbar.

Die Berechnung von Klaus zeigt, dass das Material direkt beim Anziehen nicht versagen sollte. Mit der Zeit und unter Temperatur wird der Werkstoff aber relaxieren und kriechen, die Vorspannung reduziert sich. Das ist so gesehen erst mal kein offensichtliches "Versagen".

Der Hauptfokus liegt in der sicheren, werkstoffgerechten, lastangepassten Ausführung der Befestigung, wenn eine definierte Vorspannung gefordert ist (ist das so ?).

Anbei noch ein Infoblatt eines Herstellers zu solchen Platten. Seite 27 (Befestigung): hier auch entsprechende Hinweise auf Bohrungsdurchmesser, Abstand und großen Auflageflächen sogar mit elastischen Auflagen.

http://www.stefan-nolte.de/glaschulz/lexan_massivplatten_handbuch.pdf

Grüße

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[Diese Nachricht wurde von p8guitar am 28. Nov. 2012 editiert.]

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Entschuldigung. Es ist Seite 25, Absatz " Zweiseitig verschraubte Lexan-Platten"

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Zitat:

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Original erstellt von F.Anna:
...Ich bleibe bei meinen Aussagen. ... Infoblatt eines Herstellers...

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Meine vollumfängliche Zustimmung und tausend Dank für die fundierte Information!

Ich mochte mich hier nicht streiten, deshalb habe ich mich bislang rausgehalten, aber bei der Bewertung solcher Fragen allein anhand einer theoretischen Grenzspannung sträuben sich mir alle verbliebenen Haare.  

In dem verlinkten pdf, das ich dagegen für sehr praxisgerecht halte, wird die Schraubenvorspannung sogar auf eine separate Hülse geleitet!

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Roland  
www.Das-Entwicklungsbuero.de

It's not the hammer - it's the way you hit!

[Diese Nachricht wurde von Doc Snyder am 28. Nov. 2012 editiert.]

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Zitat:

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Original erstellt von ulrix:
Moin Peter,
reichen da nicht selbstsichernde Muttern?

Ulrich

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Das frage ich mich auch...  das würde das Klebe-Problem sehr einfach lösen.

Selbstsichernde Muttern (DIN 985) sind ja keine Losdrehsicherung, sondern nur eine Verliersicherung. Aber angesichts des geringen Gewichts frage ich mich, ob überhaupt solche Querkräfte auftreten können, dass sich die Mutter lösen würde. bzw. ob die selbstsichernden Muttern die geringen Querkräfte auffangen und dann in diesem Fall als Losdrehsicherung fungieren können?

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Auch hier gibts sehr gut aufbereitete Informationen im Netz:

z.B. http://www2.boellhoff.com/web/centres.nsf/Files/Aktuell_27-Schraubenverbindungen/$FILE/Aktuell_27-Schraubenverbindungen.pdf

Die Auswahl musst Du letztendlich selbst treffen.

Grüße

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PC_Zeit_Stand.PNG

Weil hier alle nur Bedenken äußern hier ein paar Konkrete Daten.

Schubmodul - Temperatur Kurve von PC:

http://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum516/HTML/000068.shtml

Im Anhang ein Bild der Zeitstandfestigkeit von PC.

100.000 Stunden sind ca. 12 Jahre.

Die Daten sind für PC Spritzgusstypen. Die genannten Platten sind aber extrudiert und haben deswegen eine etwas höhere Festigkeit, weil zähfließender.

Die Zeitstandskurven beruhen auf Zugspannungen. Bei Druck kann PC nicht einfach brechen, weil das Mateial ja irgendwo hin muß.

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Klaus

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Hallo Klaus,

Es wird ja nicht bestritten, dass das Material nicht kaputt geht. Es wird nur darauf hingewiesen, dass das Material bei hohen Spannungen kriecht und damit die Vorspannung der Schraubverbindung nachlässt.

Das isochrome Spannungs-Dehnungs-Diagramm (gebildet übrigens aus Kriechversuchen/Kurven) von Dir veranschaulicht das sehr gut. Bei 40 MPa Vorspannung haben wir bereits nach 1h über 2% Gesamtdehung. Wie wirkt sich sowas wohl auf eine Schraubenvorspannung aus ?

Der Punkt im Diagramm wo die einzelnen Kurven sich quasi auffächern ist der Punkt wo der Faktor Zeit in Kombination mit der Belastung zum Tragen kommt, ab da kommt es zu plastischen Dehungsanteilen im Werkstoff. Anhand des Diagramms liegt dieser Punkt deutlich unter 5 MPa bei Gesamtdehungen von unter 0,2 %. Und das bei 23°C, interessant wird es dann noch bei höheren Temperaturen.

Also: Es wird Nichts brechen, aber das Material wird sich lokal verkriechen... so wie ich mich nun aus diesem Thread verkrieche 

Schöne Adventszeit an Alle... 

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