Ett mått gäller vid ett tillstånd
En detalj i plast som mäts direkt efter tillverkning och samma detalj mätt tre veckor senare behöver inte ge samma svar. Resultatet beror på temperatur, fuktinnehåll och tiden sedan formning eller bearbetning. Saknas uppgift om mättillstånd blir toleransen svår att kontrollera, eftersom leverantör och beställare kan mäta under olika förutsättningar och båda få stöd för sin siffra.
ISO 291:2008 sätter ramarna. Standarden anger normalklimat 23/50, alltså 23 °C och 50 procent relativ luftfuktighet, för icke-tropiska länder och 27/65 för tropiska. Två klasser finns: klass 1 med ±1 °C och ±5 procentenheter RH, klass 2 med ±2 °C och ±10 procentenheter RH. När konditioneringstid inte anges i den tillämpliga material- eller provningsstandarden gäller normalt minst 88 timmar i klimat 23/50 eller 27/65. Tiden garanterar inte full fuktjämvikt, standarden noterar uttryckligen att prov konditionerade på det sättet kan sakna jämvikt. Behövs bara temperaturutjämning gäller normalt minst fyra timmar i intervallet 18 °C till 28 °C. ISO 20457 hänvisar till samma klimat och anger 23 °C ±2 K och 50 procent ±10 procentenheter relativ luftfuktighet.
Krympning, efterkrympning och total krympning
ISO 294-4 beskriver en provningsmetod för formsprutade provkroppar av termoplast, inte en generell mätmetod för färdiga komponenter. Metoden bestämmer krympningen parallellt med och vinkelrätt mot smältans flödesriktning. Tre storheter definieras:
- Formkrympning: skillnaden mellan måttet hos en torr provkropp och måttet hos den kavitet där den formades, båda mätta vid rumstemperatur, uttryckt i procent av kavitetens aktuella mått
- Efterkrympning: skillnaden i provkroppens mått före och efter en efterbehandling, uttryckt i procent
- Total krympning: skillnaden mellan provkroppen efter efterbehandling och kaviteten, uttryckt i procent
Orsakerna som standarden räknar upp är kristallisation, volymrelaxation, orienteringsrelaxation samt termisk sammandragning i både plastmaterialet och verktyget. Fuktupptagning kan påverka efterkrympningen. Mätvärdena är avsedda för jämförelse mellan termoplaster och för kontroll av jämnhet i tillverkningen, inte som källa till data för konstruktionsberäkningar av komponenter.
Riktning, materialstruktur och skevhet
Skillnaden mellan kavitetens och detaljens mått varierar enligt ISO 294-4 med maskinstorlek, detaljens form och dimensioner, flödets riktning och omfattning, dimensionerna på munstycke, ingjut, löpare och inlopp, cykeltiden, smältans och verktygets temperatur samt hålltryckets storlek och varaktighet. Samma verktyg kan därför ge olika måttbilder när det körs med andra processinställningar.
En platta som krymper olika mycket i längd och bredd ändrar sina proportioner. Riktningsberoende krympning gör inte i sig ytan böjd, men ISO 20457 pekar på anisotropt beteende tillsammans med ojämn godstjocklek och den ojämna kylning som följer av den som orsaker bakom skevhet och deformation. Skillnaderna mellan material går tillbaka på plastens uppbyggnad som material och på hur polymerkedjorna ordnar sig när smältan kyls. Kristallisation räknas i ISO 294-4 som en av orsakerna till krympning, och material där kristallisation sker beter sig därför annorlunda än material där den uteblir.
Fukt rör måtten efter leverans
Fuktupptagning verkar långsammare än temperatur och märks därför ofta först hos kunden. ISO 291 noterar att tiden till fuktjämvikt normalt är betydligt längre än tiden till temperaturjämvikt, och att vissa polyamider samt tjocklekar över 2 mm når jämvikt först efter lång tid. Tiden beror på tjockleken i kvadrat, så en detalj med dubbel tjocklek behöver ungefär fyra gånger så lång tid. Metoden för att bestämma vattenupptagning finns i ISO 62.
Alla plaster tar inte upp fukt i samma omfattning. En detalj av ett hygroskopiskt material, exempelvis vissa polyamider, kan godkännas i torrt tillstånd och senare växa ur passningen när materialet tagit upp fukt. Anges på ritningen om måtten gäller i levererat eller konditionerat tillstånd försvinner en del av diskussionerna vid mottagningskontroll.
Vad ISO 20457 reglerar
ISO 20457:2018 ger generella toleranser och acceptansvillkor för icke-porösa formade plastdetaljer. Omfattningen är formsprutning, formsprutning med kompression, transferpressning, formpressning och rotationsgjutning, i termoplast, termoplastisk elastomer och härdplast. Andra plastprocesser kan omfattas om parterna avtalar om det. Ytfel som insjunkningar, oönskade flödesstrukturer, ytjämnhet och sammanflödeslinjer ligger utanför standarden, och den ersätter inte toleranskrav i produktstandarder.
Fyra punkter ur standarden styr hur ritning och kontroll bör se ut:
- Funktionsmått ska toleranssättas direkt, medan generella toleranser gäller icke-funktionella element. Antalet direkt toleranssatta mått hålls lågt av ekonomiska skäl
- Generella toleranser ska anges i eller intill ritningens huvudfält
- Verifieringsförfarandet ska vara entydigt definierat och ingå i avtalet. Har inget avtalats omfattas bara individuellt angivna toleranser av verifiering
- Mätkonceptet väger tungt för detaljer som inte är styva: funktionsriktig orientering, referenssystem, tyngdkraft och förspänning. Standarden hänvisar till ISO 10579 och anger referenspunkter eller små referensytor i stället för hela plan
Standarden noterar också att konventionell toleranskedjeberäkning förutsätter stela kroppar och därför i huvudsak inte lämpar sig för plastdetaljer. Håller en detalj inte de generella toleranserna behöver den inte automatiskt kasseras när funktionen inte påverkas, om inget annat avtalats.
Detaljer som bearbetas ur skiva
ISO 2768-1:1989 gäller enligt sin omfattning arbetsstycken som tillverkas genom metallavverkning eller formas ur plåt. Standarden används i praktiken även för frästa, sågade och skurna plastdetaljer, men är inte framtagen för plast. ISO 20457 skriver i sin inledning att toleransstandarder för metall inte kan överföras till plastkonstruktioner, eller bara i mycket begränsad omfattning. Tillämpas ISO 2768-1 på plast bör toleransklass och mättillstånd därför avtalas uttryckligen mellan parterna.
Så skrivs toleranser som går att kontrollera
- Ange mätklimat och klass enligt ISO 291 i ritning eller teknisk specifikation
- Ange när mätningen ska ske, exempelvis tidigast 24 timmar efter tillverkning eller efter angiven konditioneringstid. ISO 291 utgår från minst 88 timmar i klimat 23/50 när ingen annan tid har specificerats
- Toleranssätt funktionsmått individuellt och håll antalet lågt, låt övriga mått följa generell tolerans
- Ange den generella toleransen i eller intill huvudfältet
- Ange referenssystem och fixturering, eftersom en tunn detalj kan tryckas till rätt mått av mätkraften
- Skriv in verifieringsförfarandet i avtalet, inklusive vad som gäller vid första provleverans och vid löpande produktion
- Håll isär måttavvikelse och ytfel i kravbilden, de bedöms på olika sätt
