Cum să selectați și să utilizați elementele de fixare din nailon

Dispozitivele electronice necesită elemente de fixare pentru fixarea plăcilor de circuite, montarea plăcilor secundare, închiderea panourilor și alte utilizări. Există mai multe tipuri de șuruburi, piulițe și nituri fabricate dintr-o varietate de materiale. Selecția elementelor de fixare trebuie să țină cont de nevoile unice ale aplicațiilor electronice, inclusiv izolarea electrică, rezistența la coroziune și vibrații, greutatea redusă, caracteristicile nemagnetice și instalarea oarbă.

Acest articol prezintă diferite elemente de fixare din nailon, selecția și aplicarea lor. Se utilizează exemple ilustrative de la Essentra Components, inclusiv șuruburi, piulițe, nituri cu înclichetare, elemente de fixare ghimpate și popnituri.

De ce nailon pentru elemente de fixare?

Nailonul este o familie de poliamide liniare termoplastice de înaltă performanță, cu rezistență mecanică ridicată, rezistență bună la oboseală, la impact și la coroziune și proprietăți excelente de izolare electrică. De asemenea, este ușor în comparație cu metale precum aluminiul și oferă o rezistență mai mare la uzură. Aceste proprietăți îl fac ideal pentru aplicații electronice. Pe măsură ce dispozitivele electronice se micșorează, reducerea greutății este un obiectiv major de proiectare. Din perspectiva fiabilității și a experienței utilizatorului, o închizătoare metalică slăbită într-un dispozitiv electronic activ poate fi un dezastru; o închizătoare din nailon neconductor slăbită este doar o neplăcere.

Cele mai comune tipuri de nailon utilizate în elementele de fixare pentru aplicații tehnice sunt nailon 6 și nailon 6/6. Nailonul 6 este un polimer derivat din mai mulți monomeri, fiecare cu șase atomi de carbon. Formula chimică a nailonului este (C6H11NO)n. Nailon 6/6 este fabricat din doi monomeri, fiecare cu șase atomi de carbon: de aici și denumirea de nailon 6/6.

Nailon 6/6 este materialul cel mai frecvent utilizat pentru elementele de fixare datorită costului său redus și intervalului de temperatură ușor mai mare.

Tipuri de elemente de fixare

Un element de fixare este o componentă hardware care unește mecanic două sau mai multe obiecte între ele în mod permanent sau nepermanent. Elementele de fixare mecanice populare sunt șuruburile, piulițele și niturile.

Un șurub este un element de fixare care utilizează o canelură elicoidală (filet) tăiată în exteriorul unui corp cilindric. Se cuplează cu o canelură elicoidală inversă tăiată în interiorul unui orificiu de cuplare. Rotirea șurubului în orificiul filetat face ca acesta să avanseze în suprafața de cuplare. Un șurub este specificat în primul rând în funcție de diametrul său principal, pasul filetului, lungimea, tipul de cap și tipul de acționare (Figura 1).

Figura 1: Șuruburile sunt specificate în funcție de tipul de cap, tipul de acționare, diametrul principal, pasul filetului și lungimea. (Sursa imaginii: autorul, folosind materiale de la Essentra Components)

Pasul filetului este distanța pe care șurubul avansează într-o tură sau distanța dintre vârfurile filetelor adiacente. În Statele Unite ale Americii (SUA), acesta este specificat în mod obișnuit prin numărul de filete per unitatea de lungime. Standardul Unified Thread Standard (UTS) utilizează inch (in.) ca unitate de lungime în America de Nord. Șuruburile UTS sunt specificate în funcție de diametrul lor nominal și de numărul de filete; de exemplu, ¼-20 este un șurub cu un diametru de ¼ inch și 20 de filete pe inch.

Șuruburile cu diametre mai mici de ¼ inch sunt specificate printr-un număr întreg, de la 0 la 16, numit calibru. Cu cât este mai mare numărul calibrului, cu atât este mai mare diametrul.

Diametrul principal al unui șurub poate fi determinat prin înmulțirea numărului calibrului cu 0,013 și adunarea produsului cu 0,060 in. Astfel, un șurub #6 are un diametru de (6 * 0,013) + 0,060 sau 0,138 in. (3,5 mm).

Există, de asemenea, un standard metric prin care șuruburile sunt desemnate cu litera M urmată de diametrul principal al șurubului în mm și apoi de pasul filetului în mm.

Un exemplu de șurub din nailon UTS, Essentra Components 011024H100, este un șurub din nailon #10-24 de 25,4 mm (1 in.) cu cap hexagonal. Essentra Components 0401024HN este o piuliță hexagonală de cuplare din nailon #10-24. Elementele de fixare #10 au un diametru principal de 0,19 in. (4,826 mm).

Selectarea tipurilor de capete depinde de aplicație. Capetele plate și ovale cu orificii adâncite oferă suprafețe fără margini care nu se agață de haine sau obiecte. În general, șuruburile cu cap tubular sau semirotund au o înălțime mai mare a capului și sunt adesea utilizate în orificii adânci. Șuruburile cu fundul plat, cum ar fi cele cu cap de legătură, cu cap bombat și cu cap semirotund, sunt utilizate pentru a fixa firele în benzi terminale. Capetele hexagonale și cele tubulare sunt destinate aplicațiilor care necesită o strângere cu cuplu mare.

Șurubelnițele cu fantă reprezintă cel mai simplu tip de dispozitiv de acționare și sunt acționate cel mai bine manual. Capetele Phillips, hexagonale și tubulare sunt adesea folosite cu șurubelnițe electrice pentru a preveni alunecarea capului șurubelniței de pe șurub.

Nituri

Un nit este un element de fixare mecanică nefiletat care ține componentele împreună. Există mai multe tipuri de nituri din nailon, inclusiv nituri cu înclichetare, nituri ghimpate sau cu striații, nituri cu împingere, butoane de montare și nituri oarbe sau pop. Caracteristicile de instalare ale acestora includ instalarea permanentă, detașabilă și oarbă. Indiferent de tipul lor, pentru toate niturile trebuie să existe un orificiu realizat în prealabil prin componentele de îmbinare. Diferitele stiluri de nituri utilizează o varietate de mecanisme de ancorare. De exemplu, nitul cu înclichetare Essentra Components SR-3075W folosește un manșon de expansiune (Figura 2).

Figura 2: Un nit cu înclichetare, cum ar fi SR-3075W, utilizează un manșon de expansiune pentru ancorare. (Sursa imaginii: autorul, folosind materiale de la Essentra Components)

După introducerea unui nit cu înclichetare într-o gaură, capul este împins înăuntru, iar manșonul se extinde pentru a-l ancora. Un nit este specificat în funcție de diametrul capului, lungime, diametrul nitului și intervalul de prindere. Intervalul de prindere este grosimea componentelor fixate în care nitul va funcționa corect. Essentra Components SR-3075W are un diametru al capului de 6,4 mm (0,253 in.), o lungime de 7,5 mm (0,295 in.), un diametru al niturilor de 3 mm (0,118 in.) și un interval de prindere de la 5 până la 5,99 mm (0,197 - 0,236 in.). Acest tip de nit din nailon poate fi îndepărtat prin tragerea capului în sus.

Un nit ghimpat sau cu striații, cum ar fi Essentra Components 27XT1250250, utilizează o tijă cu nervuri pentru a fixa componentele (Figura 3).

Figura 3: Nervurile niturilor ghimpate, cum ar fi 27XT1250250, sunt înclinate pentru a aluneca ușor într-un orificiu, împiedicând în același timp îndepărtarea nitului. (Sursa imaginii: autorul, folosind materiale de la Essentra Components)

Nervurile nitului ghimpat sunt înclinate pentru a se comprima la introducere, dar se blochează în părțile laterale ale orificiului pentru a împiedica retragerea. Aceste nituri funcționează cu componente din metal, spumă, cauciuc, plastic și chiar lemn.

Essentra Components 27XT1250250 este destinat unui orificiu de 3,18 mm (0,125 in.). Are o lungime de 8,15 mm (0,321 in.) și un interval de prindere de 1,58-6,35 mm (0,062-0,250 in.).

Un alt tip de nit ghimpat este un nit cu clichet din două piese, cum ar fi Essentra Components BR1-226-01. Acest tip de dispozitiv de fixare îmbină bine componentele subțiri. Funcționează prin îmbinarea celor două jumătăți de nit cu clichet pentru a forma un singur element de fixare (Figura 4).

Figura 4: Cele două piese ale nitului cu clichet BR1-226-01 își întrepătrund dinții de prindere pentru a forma o legătură de cuplare rigidă. (Sursa imaginii: autorul, folosind materiale de la Essentra Components)

Essentra Components BR1-226-01 necesită un diametru al orificiului de 7,14 mm (0,281 in.). Are o lungime de 5,74 mm (0,226 in.) și un interval de prindere de 5,97-7,54 mm (0,235-0,297 in.).

Niturile cu împingere, cum ar fi Essentra Components 61PR400600 (Figura 5), asigură o fixare rapidă, sigură și permanentă. Aceste nituri oarbe nu necesită acces la partea din spate a componentelor îmbinate.

Figura 5: Prin împingerea pistonului preasamblat al 61PR400600, nitul se extinde pentru a asigura o conexiune solidă și permanentă. (Sursa imaginii: autorul, folosind materiale de la Essentra Components)

Niturile cu împingere se instalează prin introducerea corpului nitului în orificiul de pe panou și prin apăsarea pistonului atașat în ansamblu cu ajutorul unui instrument de instalare pentru a extinde nitul. Essentra Components 61PR400600 are o lungime de 11,3 mm (0,445 in.) și se montează într-un orificiu de 4,75 mm (0,187 in.). Are un interval de prindere de la 1,98 la 9,53 mm (0,078 la 0,375 in.).

Butonul de montare Essentra Components 27AC0011 sau clema canoe este un element de fixare ușor de instalat pentru fixarea pieselor din tablă sau a componentelor ușoare fără unelte (Figura 6).

Figura 6: Butonul de montare 27AC0011 este ideal pentru a ține împreună o tablă subțire sau componente ușoare. (Sursa imaginii: autorul, folosind materiale de la Essentra Components)

Instalarea este simplă, necesitând doar împingerea corpului nitului într-o gaură rotundă realizată în prealabil și apăsarea capului nitului până când acesta se blochează în poziție. Acest nit se potrivește într-o gaură de 4,9 mm (0,192 in.) și are o lungime de 13,08 mm (0,515 in.). Are un interval de prindere de la 4,2 la 4,7 mm (0,165 la 0,185 in.).

Un popnit sau un nit tubular este un alt nit cu inserție oarbă care nu necesită acces la partea din spate a panoului. Un exemplu este unitatea Essentra Components CR32-2-1 din nailon turnat cu precizie (Figura 7).

Figura 7: Un popnit necesită o unealtă pentru tragerea dornului nitului spre capul nitului, ceea ce face ca nitul să se plieze și să se extindă în orificiu. (Sursa imaginii: Essentra Components)

CR32-2-1 are un dorn care trece prin corpul nitului. Nitul este introdus în orificiu și se folosește o unealtă pentru popnituri pentru a trage dornul prin corpul nitului. Acest lucru determină colapsarea corpului nitului, care se extinde în orificiu și blochează componentele împreună. Acest nit are un diametru de 3,2 mm (0,126 in.) și o lungime de 9,6 mm (0,378 in.). Necesită un diametru al orificiului de 3,3 mm (0,130 in.) și are un interval de prindere de 4,0-7,0 mm (0,157-0,276 in.).

Fiecare tip de nit este oferit într-o gamă variată de diametre și lungimi pentru a corespunde cerințelor unei aplicații.

Specificarea niturilor

Catalogul Essentra Components facilitează selectarea dimensiunii de nit necesare. Utilizatorul începe prin a alege un tip de nit. Apoi, pe baza grosimii componentelor de îmbinare, catalogul oferă o gamă de diametre de orificii și lungimi de nituri adecvate pentru acel interval de prindere (Figura 8).

Figura 8: Catalogul Essentra oferă o metodă de selectare a niturilor în funcție de grosimea componentelor îmbinate. (Sursa imaginii: Essentra Components)

Un eșantion de selecții de nituri cu înclichetare pentru un diametru al orificiului de la 2,1 până la 2,2 mm (0,083 până la 0,087 in.) prezintă șapte modele adecvate. Pentru un interval de prindere de 5,2-5,7 mm (0,205-0,225 in.), este necesar un nit cu lungimea de 7,5 mm (0,295 in.) (linia 7) pentru a obține grosimea de prindere necesară.

Concluzie

Elementele de fixare din nailon oferă multe avantaje pentru aplicații electronice, electrocasnice și auto. Acestea sunt mai ușoare decât variantele metalice, sunt neconductoare și rezistente la coroziune și sunt disponibile în mai multe tipuri și dimensiuni.