Vai esat kādreiz domājuši, kā plastmasas detaļas paliek droši piestiprinātas bez skrūvēm vai līmes? Kniedēšana piedāvā uzticamu risinājumu. Šajā rokasgrāmatā mēs izpētīsim plastmasas kniedēšanas pamatus, tā nozīmi dažādās nozarēs un to, kā izvēlēties pareizo metodi. Jūs uzzināsit kniedējošo plastmasas detaļu trūkumus un izturīgus savienojumus.
Kas ir plastmasas kniedēšana?
Plastmasas kniedēšana ir mehāniskas stiprināšanas metode. Tas ietver aksiālā spēka izmantošanu, lai deformētu kniedes kātu cauruma iekšpusē. Tas veido galvu, savienojot vairākas detaļas.
Salīdzinot ar metāla kniedēšanu, plastmasas kniedēšanai ir dažas galvenās atšķirības. Tam nav nepieciešami papildu kniedes vai ziņas. Tā vietā tas izmanto plastmasas konstrukcijas, piemēram, kolonnas vai ribas. Viņi ir daļa no plastmasas korpusa.
Plastmasas kniedēšanas priekšrocības un trūkumi
Plastmasas kniedēšanai ir vairākas priekšrocības un trūkumi. Apskatīsim tuvāk.
Kopīgas priekšrocības:
Vienkārša detaļu struktūra, pelējuma izmaksu samazināšana
Viegla montāža, nav nepieciešami papildu materiāli vai stiprinājumi
Augsta uzticamība
Var vienlaicīgi kniedēt vairākus punktus, uzlabojot efektivitāti
Pievienojas plastmasas, metāla un nemetāla daļām, pat šaurās vietās
Iztur ilgtermiņa vibrāciju un ekstremālus apstākļus
Vienkāršs, enerģijas taupošs, ātrs process
Viegla vizuālās kvalitātes pārbaude
Bieži sastopami trūkumi:
Nepieciešams papildu kniedēšanas aprīkojums un instrumenti
Nav piemērots augstas izturības vai ilgtermiņa slodzēm
Pastāvīgs savienojums, nav noņemams vai remontējams
Grūti salabot, ja tas neizdodas
Var būt nepieciešama atlaišana projektēšanas fāzē
| priekšrocības | trūkumi |
| Vienkārša struktūra, zemas pelējuma izmaksas | Nepieciešams papildu aprīkojums un instrumenti |
| Viegla montāža, augsta uzticamība | Nevis augstas izturības vai ilgtermiņa slodzēm |
| Efektīvi pievienojas dažādiem materiāliem | Pastāvīgs, nav noņemams vai remontējams |
| Iztur vibrāciju un ekstrēmus apstākļus | Grūti salabot, var būt nepieciešama atlaišana |
| Vienkāršs, ātrs, enerģijas taupīšanas process | - |
| Vieglas vizuālās kvalitātes pārbaudes | - |
Plastmasas kniedēšanas procesu veidi
Ir trīs galvenie plastmasas kniedēšanas procesu veidi. Tās ir karstas kausēšanas kniedēšana, karstā gaisa kniedēšana un ultraskaņas kniedēšana.
Karsta kausēšana
Karstā kausēšanas kniedēšana ir kontakta tipa process. Tas ietver sildīšanas cauruli kniedēšanas galvas iekšpusē. Tas silda metāla kniedēšanas galvu, kas pēc tam izkausē un veido plastmasas kniedes.
Priekšrocības:
Trūkumi:
Nepietiekama dzesēšana var izraisīt plastmasas pielipšanu pie galvas
Nav piemērots lielākām kniedes kolonnām
Augsts atlikušais spriegums un zemāka izvilkšanas izturība
Nav ieteicams produktiem ar augstām pozicionēšanas/fiksācijas prasībām
Karstās kausēšanas kniedēšanu parasti izmanto PCB dēļiem un plastmasas dekoratīvajām detaļām.
Karstā gaisa kniedēšana (karstā gaisa aukstā kniedēšana)
Karstā gaisa kniedēšana ir bezkontakta process. Tas izmanto karstu gaisu, lai sildītu un mīkstinātu plastmasas kniedes kolonnu. Pēc tam aukstā kniedējošā galva nospiež un veido to.
Procesam ir divi posmi:
Sildīšana: karsts gaiss vienmērīgi silda kniedes kolonnu, līdz tā ir kaļama.
Dzesēšana: aukstā kniedēšanas galva nospiež mīkstinātu kolonnu, veidojot stingru galvu.
Priekšrocības:
Vienāda sildīšana samazina iekšējo stresu
Aukstā kniedēšanas galva ātri piepilda spraugas, panākot labu labošanas efektu
Trūkumi:
Karstā gaisa kniedēšana ir piemērota lielākajai daļai termoplastisko materiālu un stikla šķiedru pastiprinātas plastmasas.
Ultraskaņas kniedēšana
Ultraskaņas kniedēšana ir vēl viens kontakta tipa process. Tas izmanto augstfrekvences vibrācijas, lai radītu siltumu un izkausētu plastmasas kniedes kolonnu.
Priekšrocības:
Ātrs process (mazāk nekā 5 sekundes)
Zema kvēldiega iespējamība, jo metināšanas galviņā nav atlikušā siltuma
Trūkumi:
Nevienmērīga sildīšana var izraisīt vaļīgas vai degradētas kolonnas
Ierobežots sadalījuma attālums, ja izmantojat vienu metināšanas galvu
Vibrācijas zināmā mērā var sabojāt komponentus
Ultraskaņas kniedēšana nav piemērota stikla šķiedru materiāliem vai tiem, kuriem ir augstas kušanas temperatūras.
Šeit ir trīs procesu salīdzināšanas tabula:
| Procesa | sildīšanas metode | kniedēšanas stiprības | stiprināšanas efekta | ātruma | aprīkojuma elastība |
| Karsts kausējums | Kontakts (metāla galva) | Neuzticama, jutīga pret vibrāciju | Nepilnīga nepilnīga mīkstināšanas dēļ | 6-60s | Integrēta, sarežģīta pārmaiņa |
| Karsts gaiss | Bezkontakta (karstais gaiss) | Augsts, nav jutīgs pret vibrāciju | Lieliskas, pilnībā piepilda nepilnības | 8-12s | Regulējama sildīšana un kniedēšana |
| Ultraskaņas | Kontakts (vibrācija) | Neuzticams | Nepilnīga nepilnīga mīkstināšanas dēļ | <5s | Ierobežota kontrole ar integrētu galvu |
Parastie kniedes galvas tipi plastmasas detaļām
Runājot par plastmasas kniedēšanu, kniedēšanas galviņu ģeometrija un izmēri ir ļoti svarīgi. Apskatīsim dažus izplatītus veidus.
1. Pusapulma kniedes galva (liels profils)
Šis ir visizplatītākais tips. To izmanto, ja nav nepieciešama augsta izturība, piemēram, PCB vai dekoratīvās daļās.
Galvenie punkti:
Piemērots kniedes kolonnām ar D1 <3mm (ideālā gadījumā> 1 mm, lai novērstu pārrāvumu)
H1 parasti ir (1,5–1,75) * D1
D2 ir ap 2 d1, h2 ir aptuveni 0,75 d1
Konkrēti skaitļi, kuru pamatā ir skaļuma konvertēšana: S_head = (85%-95%) * S_Column
2. Daļēji apļa kniedes galva (mazs profils)
Šim tipam ir īsāks kniedēšanas laiks nekā lielajam profilam. Tas ir paredzēts arī zemas stiprības lietojumiem, piemēram, FPC kabeļiem vai metāla atsperēm.
Dizaina apsvērumi:
D1 <3mm, vēlams> 1 mm
H1 parasti ir 1,0 * D1
D2 ir aptuveni 1,5 d1, h2 ir aptuveni 0,5 d1
Sējuma konvertēšana: S_head = (85%-95%) * S_Column
3. Divkāršās daļēji apļa kniedes galva
Kniedes kolonnas šeit ir nedaudz lielākas nekā daļēji apļveida veidi. Šis dizains saīsina kniedēšanas laiku un uzlabo rezultātus. Tas tiek izmantots, kad ir nepieciešams lielāks stiprināšanas stiprums.
Galvenie punkti:
Piemērots kniedes kolonnām ar D1 starp 2-5 mm
H1 parasti ir 1,5 * D1
D2 ir apmēram 2 d1, h2 ir aptuveni 0,5 d1
Piemēro apjoma konvertēšana
Kniedes kolonna un pelējuma karstā kniedēšanas galvas centri jāsaskaņo glītai formēšanai
4. gredzenveida kniedes galva
Palielinoties kniedēšanas kolonnas diametram, tiek izmantotas dobas kolonnas. Viņi saīsina kniedēšanas laiku, uzlabo rezultātus un novērš saraušanās defektus. Šis veids ir paredzēts lietojumprogrammām, kurām nepieciešama lielāka stiprinājuma stiprība.
Raksturlielumi:
D1> 5mm
H1 ir (0,5–1,5) * D1, mazāka vērtība lielākiem diametriem
Iekšējais D ir 0,5 * D1, lai izvairītos no muguras saraušanās
D2 ir aptuveni 1,5 d1, H2 ir aptuveni 0,5 d1
Piemēro apjoma konvertēšana
Pat dobu kolonnu sildīšana palīdz veidot kvalificētas galvas
5. plakanā kniedes galva
Plakanās galvas ir piemērotas, ja izveidotajai galvai nevajadzētu izvirzīties no virsmas.
Dizaina piezīmes:
D1 <3mm
H1 parasti ir 0,5 * D1
D2 un H2, pamatojoties uz apjoma konvertāciju
Savienotajai daļai ir nepieciešams pietiekams biezums skaitītājiem
Nepietiekams biezums noved pie neuzticamas saiknes un nepietiekama izturība
6. Rievota kniedes galva
Izmantojiet rievotas galvas, kad jums nepieciešama lielāka kontakta zona, bet jums nav vietas dobām kolonnām.
Galvenie punkti:
Pamatnes diametrs D1 <3mm, augšējais diametrs D3 = (0,4-0,7) * D1
H1 ir (1,5-2) * D1, mazāks par kolonnas augstumu L
D2 ir apmēram 2 d1, H2 ir aptuveni 1,0 d1
Piemēro apjoma konvertēšana
7. atlokota kniedes galva
Atlokas galvas ir ideāli piemērotas savienotājiem, kuriem nepieciešama gofrēšana vai iesaiņošana.
Dizaina apsvērumi:
Pamatnes diametrs D1 <3mm, augšējais diametrs D3 = (0,3-0,5) * D1
H1 ir (1,5-2) * D1, mazāks par kolonnas garumu L
D2 parasti ir 2 d1, h2 ir aptuveni 1,0 d1
Piemēro apjoma konvertēšana
Dizaina apsvērumi kniedes kolonnām un kniedes galvām
Izstrādājot kniedes kolonnas un galvas, ir jāpatur prātā vairāki galvenie faktori. Izpētīsim tos detalizēti.
Kniedes kolonnu projektēšana uz slīpām virsmām vai tālu no pamatnes
Ja kniedes kolonna atrodas uz slīpas plaknes vai tālu no pamatnes, ir nepieciešams īpašs dizains. Šeit ir divas metodes:
Kniedes kolonnu projektēšanas metode uz slīpām virsmām
Slīpām virsmām kniedes kolonnai jābūt perpendikulārai virsmai. Tas nodrošina pareizu izlīdzināšanu un drošu stiprinājumu.
Projektēšanas metode kniedes kolonnai, kas novietota augstu virs pamatnes virsmas
Kad kolonna atrodas augstu virs pamatnes, atbalsta struktūru pievienošana ir ļoti svarīga. Kniedēšanas laikā tie novērš liekšanu vai laušanos.
Atlaišanas dizaina nozīme
Plastmasas kniedēšana rada pastāvīgus savienojumus, kurus ir grūti labot, ja tie neizdodas. Ir svarīgi iekļaut atlaišanu dizainā.
Viena pieeja ir kniedēšanas kolonnu un caurumu skaita dubultošana. Sākotnēji tiek izmantots tikai primārais komplekts (piemēram, dzeltens). Ja nepieciešams remonts, sekundārais komplekts (piemēram, balts) nodrošina dublējumu.
Šī atlaišana dod jums otro iespēju remontēt, palielinot kniedētās montāžas vispārējo uzticamību.
Saikne starp kniedes galvas un kolonnu izmēriem
Kniedes galvas un kolonnas izmēri ir cieši saistīti. Šeit ir dažas galvenās attiecības, kas jāņem vērā:
Kniedes galvas diametrs (D2) parasti ir aptuveni 2 reizes lielāks par kolonnas diametru (D1)
Kniedes galvas augstums (H2) parasti ir aptuveni 0,75 reizes D1 lielām pusapaļām galvām un 0,5 reizes D1 mazām pusapaļām galvām
Konkrētajiem izmēriem jābalstās uz apjoma konvertēšanu: S_head = (85%-95%) * S_Column
Šī apjoma konvertēšana nodrošina, ka kniedes galvai ir pietiekams materiāls, lai izveidotu spēcīgu, drošu savienojumu bez pārmērīga atkritumu.
Materiāla pielāgošanās plastmasas kniedēšanai
Ne visas plastmasas ir piemērotas kniedēšanai. Izpētīsim galvenos faktorus, kas nosaka materiāla pielāgojamību.
Termoplastika pret termosetēm
Termoplastika var izkausēt un tikt pārveidotas noteiktā temperatūras diapazonā. Tie ir ideāli piemēroti kniedēšanai.
Turpretī termoseti pastāvīgi sacietē, kad to karsē. Tās ir grūti kniedēt, izmantojot standarta metodes.
Tāpēc produktu struktūras bieži ietver termoplastiku, ja nepieciešama kniedēšana.
Amorfs pret puskristālisko plastmasu
Termoplastiku tālāk iedala amorfos un daļēji kristāliskos tipos. Katram ir unikālas īpašības, kas ietekmē kniedēšanu.
Amorfs (neristālisks) plastmasa
Nesakārtots molekulārais izkārtojums
Pakāpeniska mīkstināšana un kausēšana stikla pārejas temperatūrā (TG)
Piemērots visiem trim kniedēšanas procesiem (karstā kausēšana, karstais gaiss, ultraskaņas)
Puskristāliska plastmasa
Pasūtīts molekulārais izkārtojums
Atšķirīgs kausēšanas punkts (TM) un pārkristalizācijas punkts
Palieciet ciets, līdz sasniedz kausēšanas punktu, pēc tam ātri sacietē, atdzesējot
Piemērots karstas kausēšanas kniedēšanai kombinētās sildīšanas un veidošanās dēļ
Regulāra pavasarim līdzīga struktūra absorbē ultraskaņas enerģiju, padarot ultraskaņas kniedēšanu izaicinošu
Lielākiem kušanas punktiem nepieciešami vairāk ultraskaņas enerģijas, lai izkausētu
Rūpīgi dizaina apsvērumi, kas nepieciešami ultraskaņas kniedēšanai (augstāka amplitūda, locītavas dizains, metināšanas galvas kontakts, attālums, armatūra)
Samazināt sākotnējo kontaktu starp kniedes kolonnas augšdaļu un metināšanas galvu, lai koncentrētu enerģiju
Pildvielu (piemēram, stikla šķiedru) ietekme
Pildvielas var ievērojami ietekmēt plastmasas kniedēšanas veiktspēju. Apskatīsim stikla šķiedras kā piemēru.
Galvenie punkti:
Liela atšķirība kušanas punktos starp plastmasas un stikla šķiedrām
Karstā kausējuma kniedēšana: precīza temperatūras kontrole (± 10 °) būtiska
Augsta temperatūra izraisa stikla šķiedrvielu nokrišņus, saķeri un raupjas virsmas
Zema temperatūra rada plaisas un aukstuma veidošanos
Ultraskaņas kniedēšana: vairāk vibrācijas enerģijas, kas nepieciešama plastmasas izkausēšanai
Pildvielas satura vadlīnijas:
<10%: minimāla ietekme uz materiāla īpašībām, labvēlīga mīkstiem materiāliem (PP, PE, PP)
10-30%: samazina kniedēšanas izturību
-
30%: būtiski ietekmē kniedēšanas veiktspēju
Citas materiāla īpašības, kas ietekmē ultraskaņas kniedēšanu:
Cietība: augstāka cietība parasti uzlabo kniedēšanu
Kušanas punkts: augstākam kausēšanas punktiem nepieciešama vairāk ultraskaņas enerģijas
Tīrība: augstāka tīrība uzlabo kniedēšanu, savukārt atkritumi pārstrādātos materiālos samazina veiktspēju
Plastmasas materiāli, ko izmanto kniedēšanā
Pareiza plastmasas materiāla atlase ir būtiska veiksmīgai kniedēšanai. Apskatīsim dažas kopīgas iespējas.
Zema blīvuma polietilēns (LDPE)
LDPE ir zems blīvums, pateicoties tā brīvi iesaiņotajai molekulārajai struktūrai. Tas ir elastīgs, bet grūts.
Galvenās īpašības:
Polipropilēns (PP)
PP tiek plaši izmantots dažādās nozarēs, sākot no automobiļu līdz iepakojumam. Tas piedāvā labu ķīmisku izturību un elektrisko izolāciju.
Pieteikumi:
Sadzīves šķidruma un mazgāšanas līdzekļa iepakojums
Vīriešu/sieviešu sprūdrata kniedes
Snap-in flush top kniedes
Egles kniedes
Neilons
Nilons, īpaši neilons 6/6, ir populārs ražošanā. Tā zemā berze padara to ideālu pārnesumiem un gultņiem.
Raksturlielumi:
Pretojas lielākajai daļai ķīmisko vielu, bet tai var uzbrukt spēcīgas skābes, spirti un sārme
Slikta izturība pret atšķaidītām skābēm, lieliska izturība pret eļļām un taukiem
Izmanto kniedes, atskrūvējošām kniedēm un push-in pogas galvas kniedēm
Acetāls (polioksimetilēns, POM)
Acetāls jeb POM ir stiprs, stingrs un izturīgs pret mitrumu, siltumu, ķīmiskām vielām un šķīdinātājiem. Tam ir labas elektriskās izolācijas īpašības.
Lietojumi:
Pārnesumi, bukses, automobiļu durvju rokturi
Ceturtdaļas pagrieziena paneļa stiprinājumi
Paneļu streikotāji
Snap-in flush top kniedes
Polysulfone (PSU)
PSU izmanto specializētos lietojumos, pateicoties tā augstajai termiskajai un mehāniskajai jaudai.
Galvenās funkcijas:
Materiālo īpašību salīdzinājums
Šeit ir tabula, kurā salīdzina šo materiālu īpašības:
| īpašības | LDPE | PP | neilons 6/6 | acetāla | PSU |
| Stiepes izturība (PSI) | 1400 | 3 800-5 400 | 12 400 | 9 800-10 000 | 10 200 |
| Ietekme izturība (J/m²) | Nav pārtraukuma | 12.5-1.2 | 1.2 | 1.0-1.5 | 1.3 |
| Dielektriskā izturība (KV/mm) | 16-28 | 20-28 | 20-30 | 13.8-20 | 15-10 |
| Blīvums (g/cm³) | 0.917-0,940 | 0.900-0,910 | 1.130-1.150 | 1.410-1.420 | 1.240-1.250 |
| Maks. Nepārtraukta servisa temp. | 212 ° F (100 ° C) | 266 ° F (130 ° C) | 284 ° F (140 ° C) | 221 ° F (105 ° C) | 356 ° F (180 ° C) |
| Siltumizolācija (ar m · k) | 0.320-0,350 | 0.150-0,210 | 0.250-0,250 | 0.310-0,370 | 0.120-0,260 |
Paturiet prātā, ka piedevas un stabilizatori var uzlabot noteiktas īpašības. Piemēram, UV stabilizatori var uzlabot neilona sniegumu ārpus telpām.
Kā izvēlēties pareizā izmēra kniedi
Vispārīgs īkšķa noteikums
Vienkārša pieeja ir kniedes diametra balstīšana uz savienojamo plākšņu biezumu. Šeit ir īkšķa noteikums:
kniedes diametrs = 1/4 × plāksnes biezums
Šī attiecība nodrošina, ka kniedēšana ir proporcionāla materiālam, ko tas tur kopā. Tas ir pazīstams arī kā saķeres diapazons.
Faktori, kas jāņem vērā
Kaut arī vispārējais noteikums ir labs sākumpunkts, ir arī citi faktori, kas jāpatur prātā:
Materiālu īpašības
Kopīgs dizains
Savienojuma tips (aplis, muca utt.)
Iekraušanas apstākļi (bīde, spriedze utt.)
Estētika
Montāžas process
Šie faktori var ietekmēt optimālo kniedes lielumu. Dažos gadījumos, lai sasniegtu labākos rezultātus, jums, iespējams, vajadzēs novirzīties no vispārējā noteikuma.
Piemēri un aprēķini
Apskatīsim dažus piemērus, lai ilustrētu lieluma procesu.
1. piemērs:
2. piemērs:
Plāksnes biezums: 10 mm
Kniedes diametrs = 1/4 × 10 mm = 2,5 mm
Noapaļojiet līdz tuvākajam standarta izmēram, piemēram, 3 mm
3. piemērs:
Plāksnes biezums: 2 mm (plānas plāksnes)
Kniedes diametrs = 1/4 × 2 mm = 0,5 mm
Palieliniet līdz minimālam praktiskam lielumam, piemēram, 1 mm
Atcerieties, ka šie aprēķini nodrošina sākumpunktu. Vienmēr apsveriet savas lietojumprogrammas īpašās prasības un pēc vajadzības veiciet pielāgojumus.
| Plāksnes biezums (mm) | kniedes diametrs (mm) |
| 1-2 | 1 |
| 3-4 | 1-2 |
| 5-8 | 2-3 |
| 9-12 | 3-4 |
| 13-16 | 4-5 |
Secinājums
Šajā rokasgrāmatā mēs izpētījām dažādus kniedēšanas procesus plastmasas detaļām, ieskaitot karsto kausējumu, karstu gaisu un ultraskaņas metodes. Mēs apspriedām arī dažādus kniedes galvas veidus un to īpašās lietojumprogrammas.
Pareiza kniedēšanas procesa un materiālu izvēle ir būtiska, lai nodrošinātu spēcīgus un izturīgus savienojumus plastmasas komplektos. Pareizā izvēle var ievērojami ietekmēt jūsu produktu ilgmūžību un veiktspēju.
Tagad, kad jums ir šīs zināšanas, mēs aicinām jūs izmantot šīs atziņas saviem projektiem. To darot, jūs nodrošināsit labākus rezultātus un uzticamākus komplektus ražošanas centienos. Sazinieties ar mums šodien !
