Přemýšleli jste někdy, jak plastové díly zůstávají bezpečně připevněné bez šroubů nebo lepidla? Nízání nabízí spolehlivé řešení. V této příručce prozkoumáme náležitosti plastového nýtování, jeho význam v různých průmyslových odvětvích a jak si vybrat správnou metodu. Naučíte se vstupy a výstupy strhujících plastových dílů pro silná a odolná spojení.
Co je to plastové nýtování?
Plastová nýtování je mechanická metoda upevnění. Zahrnuje použití axiální síly k deformaci stopky nýtu uvnitř díry. To tvoří hlavu a spojuje více částí.
Ve srovnání s nýtováním kovu má plastové nýtování určité klíčové rozdíly. Nevyžaduje další nýty nebo příspěvky. Místo toho používá plastové struktury, jako jsou sloupy nebo žebra. Jsou součástí plastového těla.
Výhody a nevýhody plastového nýtování
Plastové nýtování má několik výhod a nevýhod. Pojďme se blíže podívat.
Společné výhody:
Jednoduchá struktura součástí, snižování nákladů na formy
Snadná montáž, žádné další materiály nebo upevňovací prvky
Vysoká spolehlivost
Může nýkovat více bodů současně a zlepšit účinnost
Spojuje plastové, kovové a nekovové části, dokonce i v těsných prostorech
Odolává dlouhodobým vibracím a extrémním podmínkám
Jednoduchý, energeticky úsporný a rychlý proces
Snadná vizuální kontrola kvality
Běžné nevýhody:
Vyžaduje další nýtovací vybavení a nástroje
Není vhodné pro vysoce pevnost nebo dlouhodobá zatížení
Trvalé spojení, nelze odnímatelné nebo opravitelné
Obtížné opravit, pokud selže
Možná bude potřebovat redundanci ve fázi návrhu
| výhod | Nevýhoda |
| Jednoduchá struktura, nízké náklady na plísně | Potřebuje další vybavení a nástroje |
| Snadná montáž, vysoká spolehlivost | Ne pro vysokou nebo dlouhodobé zatížení |
| Efektivně se připojuje k různým materiálům | Trvalé, neložené nebo opravitelné |
| Odolává vibracím a extrémním podmínkám | Těžko opravit, může vyžadovat redundanci |
| Jednoduchý, rychlý a úsporný proces | - |
| Snadná vizuální kontrola kvality | - |
Typy procesů nýžování plastů
Existují tři hlavní typy plastových nýtovacích procesů. Jsou to horké tání nýtování, strhující horký vzduch a ultrazvukové nýtování.
Horká tání nýtování
Nízání horké taveniny je proces typu kontaktu. Zahrnuje topnou trubici uvnitř strhující hlavy. To zahřívá nýtovací hlavu kovu, která pak roztaví a utváří plastový nýt.
Výhody:
Nevýhody:
Nedostatečné chlazení může způsobit, že plast se drží na hlavě
Není vhodné pro větší sloupce nýtu
Vysoký zbytkový napětí a nižší síla vytahování
Nedoporučuje se pro výrobky s požadavky na vysokou polohu/fixaci
Horká tání nýtování se běžně používá pro desky PCB a plastové dekorativní části.
Nýčení horkého vzduchu (horký vzduch studený nýtování)
Nízání horkého vzduchu je nekontaktní proces. Používá horký vzduch k zahřívání a změkčení plastového nýtového sloupce. Potom stiskne studená strhující hlava a tvaruje ji.
Proces má dvě fáze:
Vytápění: Horký vzduch rovnoměrně zahřívá sloupec nýtu, dokud není mírný.
Chlazení: Studená strhující hlava stiskne změkčený sloupec a vytváří pevnou hlavu.
Výhody:
Nevýhody:
Nýchnutí horkého vzduchu je vhodné pro většinu termoplastických materiálů a skleněných vláken vyztužených plastů.
Ultrazvukové nýtování
Ultrazvukové nýtování je dalším procesem kontaktního typu. Používá vysokofrekvenční vibrace k generování tepla a roztavení plastového nýtového sloupce.
Výhody:
Nevýhody:
Nerovnoměrné vytápění může způsobit volné nebo degradované sloupy
Omezená distribuční vzdálenost, pokud používáte jedinou svařovací hlavu
Vibrace mohou do jisté míry poškodit komponenty
Ultrazvukové nýtování není vhodné pro materiály skleněných vláken nebo materiály s vysokým tání.
Zde je porovnávací tabulka tří procesů:
| procesu topení | metoda | nýtování opravné síly | Efekt Efekt | rychlost | zařízení Flexibilita |
| Horká tavenina | Kontakt (kovová hlava) | Nespolehlivé, citlivé na vibrace | Vadné kvůli neúplnému změkčení | 6-60s | Integrovaný, komplexní přechod |
| Horký vzduch | Nekontakt (horký vzduch) | Vysoký, ne citlivý na vibrace | Vynikající, zcela vyplňuje mezery | 8-12s | Nastavitelné vytápění a nýtování |
| Ultrazvukové | Kontakt (vibrace) | Nespolehlivý | Vadné kvůli neúplnému změkčení | <5s | Omezená kontrola s integrovanou hlavou |
Běžné typy hlavy nýtu pro plastové díly
Pokud jde o plastové nýtování, geometrie a rozměry nýtových hlav jsou zásadní. Pojďme se podívat na některé běžné typy.
1. Polokruhová hlava nýtů (velký profil)
Toto je nejběžnější typ. Používá se, když není potřeba vysoká pevnost, jako v PCB nebo dekorativních částech.
Klíčové body:
Vhodné pro sloupce nýtu s D1 <3 mm (ideálně> 1 mm, aby se zabránilo rozbití)
H1 je obecně (1,5-1,75) * D1
D2 je kolem 2 d1, H2 je asi 0,75 d1
Specifická čísla založená na konverzi objemu: S_head = (85%-95%) * S_COLUMN
2. polookulářská hlava nýtů (malý profil)
Tento typ má kratší nýtovací dobu než velký profil. Je to také pro aplikace s nízkou pevností, jako jsou kabely FPC nebo kovové pružiny.
Úvahy o designu:
D1 <3mm, nejlépe> 1 mm
H1 je obvykle 1,0 * d1
D2 je asi 1,5 d1, H2 je kolem 0,5 d1
Konverze objemu: S_head = (85%-95%) * S_COLUMN
3. Dvojitá půlkruhová hlava nýtu
Sloupy nýtu jsou zde o něco větší než polokruhové typy. Tento návrh zkracuje nýtovací dobu a zlepšuje výsledky. Používá se, když je potřeba vyšší pevnost.
Klíčové body:
Vhodné pro sloupce nýtu s D1 mezi 2-5 mm
H1 je obvykle 1,5 * d1
D2 je asi 2 d1, H2 je kolem 0,5 d1
Platí konverze objemu
Sloupec nýtu a plísní horké strhující střediska hlavy se musí vyrovnat pro úhledné formování
4. hlava prstencové nýly
Jak se zvyšuje průměr sloupce nýtu, používají se duté sloupce. Zkracují čas nýtování, zlepšují výsledky a zabraňují vadám smrštění. Tento typ je určen pro aplikace, které vyžadují vyšší pevnou sílu.
Charakteristiky:
D1> 5 mm
H1 je (0,5-1,5) * D1, menší hodnota pro větší průměry
Vnitřní D je 0,5 * D1, aby se zabránilo zadnutí
D2 je kolem 1,5 d1, H2 je asi 0,5 d1
Platí konverze objemu
Dokonce i vytápění dutých sloupů pomáhá vytvářet kvalifikované hlavy
5. Hlava plochého nýtu
Ploché hlavy jsou vhodné, když by se vytvořená hlava neměla vyčnívat z povrchu.
Poznámky k designu:
D1 <3mm
H1 je obvykle 0,5 * d1
D2 a H2 na základě konverze objemu
Propojená část potřebuje dostatečnou tloušťku pro přepážky
Nedostatečná tloušťka vede k nespolehlivému spojení a nedostatečné síle
6. Hlava žebrovaného nýtu
Použijte žebrované hlavy, když potřebujete větší kontaktní oblast, ale nemáte prostor pro duté sloupy.
Klíčové body:
Průměr základny D1 <3 mm, horní průměr D3 = (0,4-0,7) * D1
H1 je (1,5-2) * d1, menší než výška sloupce l
D2 je asi 2 d1, H2 je kolem 1,0 d1
Platí konverze objemu
7. hlava příruby nýtu
Přírubové hlavy jsou ideální pro konektory vyžadující krimpování nebo balení.
Úvahy o designu:
Průměr základny D1 <3 mm, horní průměr D3 = (0,3-0,5) * D1
H1 je (1,5-2) * D1, méně než délka sloupce l
D2 je obvykle 2 d1, H2 je asi 1,0 d1
Platí konverze objemu
Návrh úvah o sloupcích nýtu a nýtových hlav
Při navrhování sloupců a hlav nýtu je třeba mít na paměti několik klíčových faktorů. Pojďme je podrobně prozkoumat.
Navrhování sloupců nýtů na nakloněných površích nebo daleko od základny
Pokud je sloupec nýtu na nakloněné rovině nebo daleko od základního povrchu, je zapotřebí speciální design. Zde jsou dvě metody:
Způsob návrhu pro sloupce nýtu na nakloněných površích
Pro nakloněné povrchy by měl být sloupec nýtu kolmý k povrchu. Tím je zajištěno správné zarovnání a bezpečné upevnění.
Metoda návrhu pro sloupec RIVET umístěný vysoko nad povrchem základního povrchu
Když je sloupec vysoko nad základnou, je zásadní přidání podpůrných struktur. Během nýkování zabraňují ohýbání nebo lámání.
Význam designu redundance
Plastové nýžování vytváří trvalá spojení, která je obtížné opravit, pokud selže. Začlenění redundance do designu je nezbytné.
Jedním přístupem je zdvojnásobení počtu sloupců a děr nýtu. Zpočátku se používá pouze primární sada (např. Žlutá). Je -li oprava potřeba, sekundární sada (např. Bílá) poskytuje zálohu.
Tato redundance vám dává druhou šanci na opravu, což zvyšuje celkovou spolehlivost nýtované sestavy.
Vztah mezi rozměry hlavy a sloupce
Rozměry hlavy a sloupce nýtu jsou úzce spjaty. Zde je několik klíčových vztahů, které je třeba zvážit:
Průměr hlavy nýtu (D2) je obecně přibližně 2násobek průměru sloupce (D1)
Výška hlavy nýtu (H2) je obvykle asi 0,75krát D1 pro velké půlkruhové hlavy a 0,5krát D1 pro malé půlkruhové hlavy
Specifické rozměry by měly být založeny na konverzi objemu: S_head = (85%-95%) * S_COLUMN
Tato konverze objemu zajišťuje, že hlava nýtů má dostatek materiálu pro vytvoření silného a bezpečného spojení bez nadměrného odpadu.
Adaptabilita materiálu pro plastové nýtování
Ne všechny plasty jsou vhodné pro nýtování. Pojďme prozkoumat klíčové faktory, které určují přizpůsobitelnost materiálu.
Termoplastika vs. termosety
Termoplastika se může roztavit a přetvořit se ve specifickém teplotním rozsahu. Jsou ideální pro nýtování.
Naproti tomu termosety při zahřívání trvale ztvrdne. Je obtížné nýkovat pomocí standardních metod.
Struktury produktů proto často zahrnují termoplasty, když je nutné nýtování.
Amorfní vs. polokrystalické plasty
Termoplasty jsou dále rozděleny na amorfní a polokrystalické typy. Každý z nich má jedinečné vlastnosti, které ovlivňují nýtování.
Amorfní (nekrystalické) plasty
Neuspořádané molekulární uspořádání
Postupné změkčení a tání při teplotě přechodu skleněných (TG)
Vhodné pro všechny tři nýtovací procesy (horká tatává, horký vzduch, ultrazvukové)
Polokrystalické plasty
Objednané molekulární uspořádání
Zřetelný bod tání (TM) a rekrystalizační bod
Zůstaňte pevný, dokud nedosáhne bodu tání, pak se rychle ztuhněte, když se ochladí
Vhodnější pro nýžování horké tání kvůli kombinovanému vytápění a formování
Pravidelná jaro podobná struktura absorbuje ultrazvukovou energii, což způsobuje, že ultrazvukové strhující
Vyšší body tání vyžadují roztavení více ultrazvukové energie
Pečlivé úvahy o návrhu potřebných pro ultrazvukové nýtování (vyšší amplituda, design kloubů, kontakt s svařovací hlavou, vzdálenost, příslušenství)
Minimalizujte počáteční kontakt mezi horní částí sloupce nýty a hlavou svařování, abyste mohli koncentrace energie soustředit
Dopad výplní (např. Skleněná vlákna)
Výplně mohou významně ovlivnit strhující výkon plastu. Podívejme se na skleněná vlákna jako příklad.
Klíčové body:
Velký rozdíl v tání mezi plastovými a skleněnými vlákny
Nízání horké taveniny: Přesné řízení teploty (± 10 °) zásadní
Vysoké teploty způsobují srážení skleněných vláken, adhezi a drsné povrchy
Nízké teploty vedou k prasklinám a formování chladu
Ultrazvukové nýtování: Více vibrační energie potřebná k roztavení plastu
Pokyny pro obsah výplně:
<10%: Minimální účinek na vlastnosti materiálu, prospěšný pro měkké materiály (PP, PE, PPS)
10-30%: Snižuje strhující sílu
-
30%: významně ovlivňuje strhující výkon
Další vlastnosti materiálu ovlivňující ultrazvukové nýtování:
Tvrdost: Vyšší tvrdost obecně zlepšuje strhující
Bod tání: Vyšší body tání vyžadují více ultrazvukové energie
Čistota: Vyšší čistota zvyšuje strhující, zatímco nečistoty v recyklovaných materiálech snižují výkon
Plastové materiály používané při nýkování
Pro úspěšné nýtování je rozhodující výběr správného plastového materiálu. Podívejme se blíže na některé běžné možnosti.
Polyethylen s nízkou hustotou (LDPE)
LDPE má nízkou hustotu díky své volně zabalené molekulární struktuře. Je to flexibilní, ale tvrdé.
Klíčové vlastnosti:
Polypropylen (PP)
PP je široce používán napříč průmyslovými odvětvími, od automobilu po balení. Nabízí dobrou chemickou odolnost a elektrickou izolaci.
Aplikace:
Nylon
Nylon, zejména nylon 6/6, je oblíbený ve výrobě. Díky nízkému tření je ideální pro převody a ložiska.
Charakteristiky:
Odolává většině chemikálií, ale lze je napadnout silné kyseliny, alkoholy a alkaliky
Špatná odolnost vůči zředěným kyselinám, vynikající odolnost vůči oleji a tukům
Používá se pro nýty, odšroubování nýtů a nýty k knoflíku
Acetal (polyoxymethylen, POM)
Acetal, neboli POM, je silný, rigidní a odolný vůči vlhkosti, teplu, chemikáliím a rozpouštědlům. Má dobré elektrické izolační vlastnosti.
Použití:
Ozubená kola, pouzdra, kliky automobilových dveří
Čtvrttonové panely upevňovací prvky
Útočníci panelu
Snap-in Flush Top nýty
Polysulfone (PSU)
PSU se používá ve speciálních aplikacích kvůli své vysoké tepelné a mechanické kapacitě.
Klíčové funkce:
Porovnání vlastností materiálu
Zde je tabulka porovnávající vlastnosti těchto materiálů:
| Vlastnosti | LDPE | PP | Nylon 6/6 | Acetal | PSU |
| Pevnost v tahu (PSI) | 1400 | 3 800-5 400 | 12 400 | 9 800-10 000 | 10 200 |
| Impant houževnatost (J/M⊃2;) | Žádná přestávka | 12.5-1.2 | 1.2 | 1.0-1.5 | 1.3 |
| Dielektrická síla (kV/mm) | 16-28 | 20-28 | 20-30 | 13.8-20 | 15-10 |
| Hustota (g/cm³) | 0,917-0,940 | 0,900-0,910 | 1.130-1.150 | 1.410-1.420 | 1.240-1.250 |
| Max. Téma nepřetržité služby. | 212 ° F (100 ° C) | 266 ° F (130 ° C) | 284 ° F (140 ° C) | 221 ° F (105 ° C) | 356 ° F (180 ° C) |
| Tepelná izolace (W/M · K) | 0,320-0,350 | 0,150-0,210 | 0,250-0,250 | 0,310-0,370 | 0,120-0,260 |
Mějte na paměti, že přísady a stabilizátory mohou zlepšit určité vlastnosti. Například UV stabilizátory mohou zlepšit venkovní výkon nylonu.
Jak si vybrat nýt správné velikosti
Obecné pravidlo
Jednoduchým přístupem je založit průměr nýtu na tloušťce připojených desek. Tady je pravidlo:
průměr nýtu = 1/4 × tloušťka desky
Tento poměr zajišťuje, že nýt je úměrný materiálu, který drží pohromadě. Je také známý jako rozsah přilnavosti.
Faktory, které je třeba zvážit
Zatímco obecné pravidlo je dobrým výchozím bodem, existují i další faktory, které je třeba mít na paměti:
Materiálové vlastnosti
Společný design
Typ kloubu (kolo, zadek atd.)
Podmínky načítání (smyk, napětí atd.)
Estetika
Proces montáže
Tyto faktory mohou ovlivnit optimální velikost nýtu. V některých případech se možná budete muset odchýlit od obecného pravidla, abyste dosáhli nejlepších výsledků.
Příklady a výpočty
Podívejme se na několik příkladů, abychom ilustrovali proces dimenzování.
Příklad 1:
Příklad 2:
Tloušťka desky: 10 mm
Průměr nýtu = 1/4 × 10 mm = 2,5 mm
Zaokrouhlení na nejbližší standardní velikost, např. 3 mm
Příklad 3:
Tloušťka desky: 2 mm (tenké desky)
Průměr nýtu = 1/4 × 2 mm = 0,5 mm
Zvyšte na minimální praktickou velikost, např. 1 mm, pro snadnou instalaci a sílu
Pamatujte, že tyto výpočty poskytují výchozí bod. Vždy zvažte konkrétní požadavky vaší aplikace a podle potřeby provádějte úpravy.
| Tloušťka destičky (mm) | Průměr nýtů (mm) |
| 1-2 | 1 |
| 3-4 | 1-2 |
| 5-8 | 2-3 |
| 9-12 | 3-4 |
| 13-16 | 4-5 |
Závěr
V této příručce jsme prozkoumali různé nýtovací procesy pro plastové díly, včetně horké taveniny, horkého vzduchu a ultrazvukových metod. Diskutovali jsme také o různých typech hlavy nýtu a jejich specifické aplikace.
Výběr správného nýtovacího procesu a materiálů je zásadní pro zajištění silných a odolných spojení v plastových sestavách. Správný výběr může významně ovlivnit dlouhověkost a výkon vašich produktů.
Nyní, když máte tyto znalosti, doporučujeme vám, abyste tyto poznatky aplikovali na své projekty. Tímto způsobem zajistíte lepší výsledky a spolehlivější shromáždění ve svém výrobním úsilí. Kontaktujte nás ještě dnes !
