塑料件螺母插入的4種方法


塑料件螺母插入的4種方法

當塑料件需要多次拆卸裝配時,最好的緊固方式是選擇金屬螺母鑲嵌入塑料件中。金屬螺母鑲嵌有四種方式:熱插入,超聲波鑲嵌,螺母注塑和冷壓插入。

1. 基礎知識

選擇何種插入/鑲嵌工藝,需要考慮以下兩點。

1.1 強度要求

有兩個指標,一個是拉拔力測試,另一個是最大扭矩測試。一般來說,金屬螺母插入件越長,即插入深度越大,則拉拔力越大;金屬螺母直徑越大,則扭矩越大。另外,螺紋上滾花圖案對強度也很重要。

1.2 材料

對於熱插入和超聲波插入工藝,需要利用到塑料熔化成型的性質,因此這兩種工藝只適合於熱塑性材料。對於熱固性材料,需要採用直接注塑工藝,或者冷壓插入工藝。對於冷壓插入,樹脂材料的彈性將變得至關重要。

最常見的螺絲材料是黃銅。然而,隨著可持續性要求的提高,無鉛材料例如不鏽鋼或者鋁螺母越來越受歡迎。不鏽鋼螺母插入件具有更好的強度和耐腐蝕性,而鋁螺母比黃銅螺母輕70%的重量。

1.3 成本

因為螺絲可以在注塑時放入,或者在後續組裝中插入,因此需要考慮工藝的總成本。包括人力和設備成本,生產週期,組裝時間和不良率等。

2. 螺母插入件熱壓工藝

  • 適用熱塑性塑料
  • 整體性能高,工藝成本低

熱壓和超聲波鑲嵌工藝,都需要事先在塑料件上預成形一個孔。孔直徑由螺母插入件製造商指定,比螺母外徑略小。孔可以是直的,也可以是錐形的。螺母前端直徑略小於孔徑,有助於插入件定位安放。

在熱壓過程中,螺母被熱模加熱到一定的溫度。在螺母插入塑料件中時,螺母會熔化孔周圍的一小部分塑料。軟化的樹脂流入滾花齒中,然後凝固變硬與螺母形成牢固的結合。由於該工藝易於控制,成本相對較低,且易於自動化(可一次壓入多個螺母),所以熱壓工藝是熱塑性塑料常用的螺母鑲嵌工藝。

3. 超聲波鑲嵌工藝

  • 適用熱塑性塑料
  • 整體性能高
  • 生產節拍快

超聲波鑲嵌也是熔化孔周圍的一部分塑料,熔化區域比熱壓工藝更大。通過超聲波高頻振動(15-30Khz),使得與螺母接觸的塑料產生高頻的應變和應力,從而產生熱量熔化塑料。超聲波鑲嵌工藝比熱壓工藝速度更快。缺點是可能會引起螺母端面擦傷問題。

4. 螺母插入件注塑工藝

  • 適合於熱塑性和熱固性塑料
  • 具有最好的拉拔力和最大的扭矩

銷的加工和正確插入模具,是該工藝的核心。在每一個注塑成型過程中,螺母要正確的放置在銷上,並放入模具中。通過這種方法,樹脂完全填滿了螺母外表面,能夠形成最佳的結合強度。然而,螺母注塑大大增加了模具的複雜性和開發成本,且每次需要插入銷和螺母增加了工藝週期。

螺母插入件可以是通孔螺母。這意味著螺母在兩端需要與銷和腔表面緊密接觸,以防止樹脂流入螺母。插入的螺母還可以是“盲孔螺母”,即螺母一端是閉合的,不需要與腔體表面接觸。當壁較厚,或者內部有密封性要求,則可採用“盲孔螺母”。

5. 冷壓工藝

  • 適合熱固性塑料
  • 安裝簡單,成本最低
  • 只需要一個簡單的壓頭或者壓機
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儘管冷壓工藝的性能可能不如上述類型,但是一種非常經濟的選擇。因為它們易於安裝,通常不需要特殊設備。

有時被稱為“膨脹式插入件”,這種插入件的特點是在側面有槽,使其在插入時能夠彈性變形。當擰入螺釘時,“膨脹式插入件”側壁被迫向外張開,與孔內壁形成一個“咬合”接觸。與家用的膨脹螺絲的原理類似。

更高性能的插入件不帶槽,需要一定的壓力插入。雖然不能達到其它工藝的結合強度,但仍然可以提供一種非常經濟有效的插入工藝。

6. 關於滾花

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滾花是一種金屬加工過程,將所需齒形圖案分佈在螺母插入件外側。插入件外側的滾花圖案十分關鍵,直接影響拉拔力和扭矩大小。

豎直滾花(平行於螺母軸線)對能夠提供最大扭矩,不過拉拔力較小。滾花帶之間的溝槽目的是增加拉拔力。

對角或者螺旋狀的滾花平衡了兩個方向(旋轉方向和軸線方向)的阻力,即平衡了拉力和扭矩性能。六角形或者鑽石形的滾花是最常見的,平衡了所有方向上的力性能。

7. 螺母插入件尺寸大小

塑料標準螺母插入件的直徑從3-14mm,長度從3-16mm,螺紋尺寸從M2-M10。該系列尺寸廣泛應用於電子、汽車、航空航天、國防、醫療、工業和娛樂設備等行業。

塑料件螺母插入的4種方法

對於一些更小的應用,螺母插入件可以做到直徑小於1mm,長度小於1.75mm。這些微小的螺母插入件可以裝入M1的螺絲。這些微小插入件可以通過熱壓或者超聲波鑲嵌工藝,插入塑料件上的直孔或者錐形孔中。


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