Zaujímalo vás niekedy, ako plastové časti zostávajú bezpečne pripevnené bez skrutiek alebo lepidla? Nútenie ponúka spoľahlivé riešenie. V tejto príručke preskúmame náležitosti plastových nitovaní, jeho význam v rôznych odvetviach a ako zvoliť správnu metódu. Dozviete sa príchody a výstupy nitujúcich plastových častí pre silné a odolné spojenia.
Čo je plastové nitovanie?
Plastové nitovanie je metóda mechanického upevnenia. Zahŕňa použitie axiálnej sily na deformovanie drieku nitu vo vnútri otvoru. Tvoje hlavu, ktorá spája viac častí.
V porovnaní s nitovaním kovov má plastové nitovanie určité kľúčové rozdiely. Nevyžaduje sa ďalšie nity alebo príspevky. Namiesto toho používa plastové štruktúry, ako sú stĺpy alebo rebrá. Sú súčasťou plastového tela.
Výhody a nevýhody plastového nitovania
Plastové nitovanie má niekoľko výhod a nevýhod. Pozrime sa bližšie.
Bežné výhody:
Jednoduchá štruktúra dielov, znižovanie nákladov na plesne
Ľahká montáž, žiadne ďalšie materiály alebo upevňovacie prvky
Vysoká spoľahlivosť
Môže súčasne strhnúť viac bodov, zlepšiť účinnosť
Spája plastové, kovové a nekovové diely, dokonca aj v tesných priestoroch
Vydrží dlhodobé vibrácie a extrémne podmienky
Jednoduchý, energeticky úsporný, rýchly proces
Ľahká kontrola vizuálnej kvality
Bežné nevýhody:
Vyžaduje ďalšie strhujúce vybavenie a náradie
Nie je vhodné pre vysoké sily alebo dlhodobé zaťaženia
Trvalé pripojenie, nie odnímateľné alebo opraviteľné
Ťažko opraviť, ak zlyhá
Môže potrebovať redundanciu vo fáze návrhu
| Výhoda | nevýhody |
| Jednoduchá štruktúra, nízke náklady na plesne | Potrebuje ďalšie vybavenie a náradie |
| Ľahká montáž, vysoká spoľahlivosť | Nie pre vysoké sily alebo dlhodobé zaťaženia |
| Spája rôzne materiály efektívne | Trvalé, odnímateľné alebo opraviteľné |
| Vydrží vibrácie a extrémne podmienky | Ťažko opraviteľné, môže potrebovať redundanciu |
| Jednoduchý, rýchly a energeticky úsporný proces | - |
| Ľahké kontroly vizuálnej kvality | - |
Typy plastových nitovacích procesov
Existujú tri hlavné typy plastových nitovacích procesov. Sú horúcim tlmením, strhujúcim horúcim vzduchom a ultrazvukovým nitovaním.
Nitovanie horúcej taveniny
Horúcne nitovanie je proces kontaktného typu. Zahŕňa vykurovaciu trubicu vo vnútri nitujúcej hlavy. Tým sa zahrieva kovová nitovacia hlava, ktorá potom topí a formuje plastový nit.
Výhody:
Nevýhody:
Nedostatočné chladenie môže spôsobiť, že sa plasty prilepia na hlavu
Nie je vhodné pre väčšie stĺpce nit
Vysoké zvyškové napätie a nižšia pevnosť vyťahovania
Neodporúča sa pre výrobky s vysokými požiadavkami na polohovanie/fixáciu
Horúce nitovanie sa bežne používa pre dosky DPS a plastové dekoratívne diely.
Horúci vzduch nitovanie (horúce vzduchové nitovanie)
Horúce strihanie vzduchu je bezkontaktný proces. Používa horúci vzduch na zahrievanie a zjemnenie plastového nitého stĺpca. Potom ho za studena nitujúca hlava stlačí a tvaruje.
Tento proces má dve fázy:
Zahrievanie: Horúci vzduch rovnomerne ohrieva nitový stĺp, až kým nebude poddajný.
Chladenie: studená nitujúca hlava stlačí zmäknutý stĺp a vytvára pevnú hlavu.
Výhody:
Nevýhody:
Nitovanie horúceho vzduchu je vhodné pre väčšinu termoplastických materiálov a plastov zosilnených sklenených vlákien.
Ultrazvukový strhujúci
Ultrazvukové nitovanie je ďalším procesom kontaktného typu. Používa vysokofrekvenčné vibrácie na generovanie tepla a roztavenia plastového nitého stĺpca.
Výhody:
Nevýhody:
Nerovnomerné zahrievanie môže spôsobiť voľné alebo degradované stĺpce
Obmedzená distribučná vzdialenosť, ak používate jednu zváračskú hlavu
Vibrácie môžu do istej miery poškodiť komponenty
Ultrazvukové nitovanie nie je vhodné pre materiály sklenených vlákien alebo pre tie, ktoré majú vysoké topiace sa body.
Tu je porovnávacia tabuľka týchto troch procesov:
| procesu Nižovanie | Metóda vykurovania | pevnosti | Flexing Flexibilita | rýchlosti | zariadenia |
| Havary | Kontakt (kovová hlava) | Nespoľahlivé, citlivé na vibrácie | Defektné kvôli neúplnému zmäknutiu | 6.-60. roky | Integrovaný zložitý prechod |
| Horúci vzduch | Nekontaktný (horúci vzduch) | Vysoký, nie citlivý na vibrácie | Vynikajúci, úplne vyplní medzery | 8-12 | Nastaviteľné vykurovanie a strhovanie |
| Ultrazvukový | Kontakt (vibrácie) | Nespoľahlivý | Defektné kvôli neúplnému zmäknutiu | <5s | Obmedzená kontrola s integrovanou hlavou |
Bežné typy hlavy nitovania pre plastové diely
Pokiaľ ide o plastové nitovanie, geometria a rozmery nitových hláv sú rozhodujúce. Pozrime sa na niektoré bežné typy.
1. Semikruhová hlava nit (veľký profil)
Toto je najbežnejší typ. Používa sa, keď nie je potrebná vysoká sila, napríklad v PCB alebo dekoratívnych častiach.
Kľúčové body:
Vhodné pre nitovacie stĺpce s D1 <3 mm (ideálne> 1 mm, aby sa zabránilo rozbitiu)
H1 je všeobecne (1,5-1.75) * D1
D2 je okolo 2 d1, H2 je asi 0,75 d1
Konkrétne čísla založené na konverzii hlasitosti: S_head = (85%-95%) * S_COLUMN
2. Semikruhová hlava nit (malý profil)
Tento typ má kratší nitujúci čas ako veľký profil. Je to tiež pre aplikácie s nízkou pevnosťou, ako sú káble FPC alebo kovové pružiny.
Úvahy o návrhu:
D1 <3 mm, najlepšie> 1 mm
H1 je zvyčajne 1,0 * d1
D2 je asi 1,5 d1, H2 je okolo 0,5 d1
Konverzia hlasitosti: S_head = (85%-95%) * S_COLUMN
3. Dvojitá polkruhová hlava nit
Stĺpce Nivet sú tu o niečo väčšie ako polkruhové typy. Tento dizajn skracuje čas strhnutia a zlepšuje výsledky. Používa sa, keď je potrebná vyššia pevnosť pripevnenia.
Kľúčové body:
Vhodné pre nitovacie stĺpce s D1 medzi 2-5 mm
H1 je zvyčajne 1,5 * d1
D2 je asi 2 d1, H2 je okolo 0,5 d1
Platí konverzia hlasitosti
Stĺpka nitovania a plesne horúce nitujúce centrá hlavy musia zarovnať pre úhľadné formovanie
4.
Keď sa priemer kolóny Nivet zvyšuje, používajú sa duté stĺpce. Skrátia čas strúhania, zlepšujú výsledky a zabránia defektom zmršťovania. Tento typ je určený pre aplikácie, ktoré si vyžadujú vyššiu pevnosť.
Charakteristiky:
D1> 5 mm
H1 je (0,5-1,5) * D1, menšia hodnota pre väčšie priemery
Vnútorná D je 0,5 * d1, aby sa zabránilo zmenšeniu chrbta
D2 je okolo 1,5 d1, H2 je asi 0,5 d1
Platí konverzia hlasitosti
Dokonca aj zahrievanie dutých stĺpcov pomáha tvoriť kvalifikované hlavy
5. Plochá hlava nit
Ploché hlavy sú vhodné, keď by vytvorená hlava nemala vyčnievať z povrchu.
Poznámky na dizajn:
D1 <3 mm
H1 je zvyčajne 0,5 * d1
D2 a H2 na základe konverzie objemu
Pripojená časť potrebuje dostatočnú hrúbku na počítanie
Nedostatočná hrúbka vedie k nespoľahlivému spojeniu a nedostatočnej pevnosti
6. Rebrovaná nitova hlava
Keď potrebujete väčšiu kontaktnú plochu, použite rebrované hlavy, ale nemajú priestor pre duté stĺpce.
Kľúčové body:
Priemer báz D1 <3 mm, horný priemer D3 = (0,4-0,7) * D1
H1 je (1,5-2) * d1, menšia ako výška stĺpca l
D2 je asi 2 d1, H2 je okolo 1,0 d1
Platí konverzia hlasitosti
7.
Hlavné hlavy sú ideálne pre konektory, ktoré si vyžadujú krimanie alebo zabalenie.
Úvahy o návrhu:
Priemer báz D1 <3 mm, horný priemer D3 = (0,3-0,5) * D1
H1 je (1,5-2) * d1, menšia ako dĺžka stĺpca l
D2 je zvyčajne 2 d1, H2 je asi 1,0 d1
Platí konverzia hlasitosti
Úvahy o návrhu pre nitové stĺpce a hlavy nit
Pri navrhovaní stĺpcov a hlavy Nivet existuje niekoľko kľúčových faktorov, na ktoré treba pamätať. Preskúmajme ich podrobne.
Navrhovanie stĺpcov nit
Ak je stĺp Nivet v naklonenej rovine alebo ďaleko od základného povrchu, je potrebný špeciálny dizajn. Tu sú dve metódy:
Metóda návrhu stĺpcov Nivet na naklonených povrchoch
V prípade naklonených povrchov by mal byť Nivetový stĺpec kolmá na povrch. To zaisťuje správne zarovnanie a bezpečné upevnenie.
Navrhovacia metóda pre nitový stĺpec umiestnený vysoko nad základným povrchom
Ak je stĺpec vysoký nad základňou, je rozhodujúce pridávanie podporných štruktúr. Počas nitovania bránia ohýbaniu alebo lámaniu.
Dôležitosť dizajnu redundancie
Plastové nitovanie vytvára trvalé spojenia, ktoré je ťažké opraviť, ak zlyhajú. Začlenenie redundancie do návrhu je nevyhnutné.
Jedným z prístupov je zdvojnásobenie počtu stĺpcov a otvorov Nivet. Spočiatku sa používa iba primárna sada (napr. Žltá). Ak je potrebná oprava, sekundárna súprava (napr. Biela) poskytuje zálohu.
Táto redundancia vám dáva druhú šancu na opravu, čím sa zvyšuje celková spoľahlivosť nitovanej zostavy.
Vzťah medzi rozmermi hlavy nit a stĺpcov
Rozmery hlavy a stĺpca nitu sú úzko spojené. Tu je niekoľko kľúčových vzťahov, ktoré je potrebné zvážiť:
Priemer hlavy nitovacej hlavy (D2) je zvyčajne približne 2 -násobok priemeru kolóny (D1)
Výška hlavy nitovacej hlavy (H2) je zvyčajne asi 0,75-krát D1 pre veľké polkruhové hlavy a 0,5-krát D1 pre malé polkruhové hlavy
Špecifické rozmery by mali byť založené na konverzii objemu: S_head = (85%-95%) * S_COLUMN
Táto konverzia objemu zaisťuje, že hlava Nivet má dostatok materiálu na vytvorenie silného a bezpečného spojenia bez nadmerného odpadu.
Adaptabilita materiálu pre plastové nitovanie
Nie všetky plasty sú vhodné na strhovanie. Preskúmajme kľúčové faktory, ktoré určujú prispôsobivosť materiálu.
Termoplasty vs. termosety
Termoplasty sa môžu topiť a pretvárať sa v konkrétnom teplotnom rozsahu. Sú ideálne na strhovanie.
Naopak, termosety stvrdnú natrvalo, keď sa zahrievajú. Je ťažké nitovať pomocou štandardných metód.
Preto produktové štruktúry často zahŕňajú termoplasty, keď sa vyžaduje nitovanie.
Amorfné vs. semi-kryštalické plasty
Termoplasty sa ďalej rozdeľujú na amorfné a semikryštalické typy. Každá z nich má jedinečné vlastnosti, ktoré ovplyvňujú strhovanie.
Amorfné (nekryštalické) plasty
Narušené molekulárne usporiadanie
Postupné zmäkčenie a topenie pri teplote skla (TG)
Vhodné pre všetky tri procesy nitovania (horúca tavenina, horúci vzduch, ultrazvuk)
Polokryštalické plasty
Usporiadané molekulárne usporiadanie
Zreteľný bod topenia (TM) a rekryštalizačný bod
Zostaňte pevné až do dosiahnutia bodu topenia, potom rýchlo upevnite, keď sa ochladí
Vhodnejšie na strhovanie horúcim tavením v dôsledku kombinovaného zahrievania a formovania
Pravidelná jarná štruktúra absorbuje ultrazvukovú energiu, vďaka čomu je ultrazvukové strhujúce náročné
Vyššie body topenia vyžadujú, aby sa roztopila viac ultrazvukovej energie
Starostlivé úvahy o návrhu potrebné pre ultrazvukové nitovanie (vyššia amplitúda, dizajn spoločného, kontakt s zváraním hlavy, vzdialenosť, príslušenstvo)
Minimalizujte počiatočný kontakt medzi hornou časťou stĺpca Nivet a hlavou zvárania, aby ste koncentrovali energiu
Vplyv výplne (napr. Sklenené vlákna)
Výplnky môžu výrazne ovplyvniť strhujúci výkon plastu. Pozrime sa ako príklad na sklenené vlákna.
Kľúčové body:
Veľký rozdiel v bodoch topenia medzi plastovými a sklenenými vláknami
Horúce strhovanie: Presná kontrola teploty (± 10 °) rozhodujúca
Vysoké teploty spôsobujú zrážanie sklenených vlákien, adhéziu a drsné povrchy
Nízke teploty vedú k trhlinám a formovaniu za studena
Ultrazvukové nitovanie: Viac vibračných energie potrebných na roztavenie plastov
Pokyny na výplňový obsah:
<10%: Minimálny účinok na vlastnosti materiálu, prospešný pre mäkké materiály (PP, PE, PPS)
10-30%: znižuje strhujúcu pevnosť
-
30%: Výrazne ovplyvňuje strhujúci výkon
Iné vlastnosti materiálu ovplyvňujúce ultrazvukové strhovanie:
Tvrdosť: vyššia tvrdosť vo všeobecnosti zlepšuje strhovanie
Bod tavenia: Vyššie body topenia vyžadujú viac ultrazvukovej energie
Čistota: Vyššia čistota zvyšuje strhovanie, zatiaľ čo nečistoty v recyklovaných materiáloch znižujú výkonnosť
Plastové materiály používané pri nitovaní
Výber správneho plastového materiálu je rozhodujúci pre úspešné strhovanie. Pozrime sa bližšie na niektoré bežné možnosti.
Polyetylén s nízkou hustotou (LDPE)
LDPE má nízku hustotu vďaka svojej voľne zabalenej molekulárnej štruktúre. Je to flexibilné, ale tvrdé.
Kľúčové vlastnosti:
Polypropylén (pp)
PP sa široko používa vo všetkých odvetviach, od automobilového priemyslu po balenie. Ponúka dobrý chemický odpor a elektrickú izoláciu.
Aplikácie:
Nylon
Nylon, najmä nylon 6/6, je obľúbený vo výrobe. Vďaka nízkemu treniu je ideálny pre prevodové stupne a ložiská.
Charakteristiky:
Odoláva väčšine chemikálií, ale môže byť napadnutá silnými kyselinami, alkoholmi a alkalismi
Zlá odolnosť voči zriedeniu kyselín, vynikajúca odolnosť voči olejom a mastnotám
Používa sa na Snap Nivets, odskrutkovanie nitov a níše hlavy tlačidiel
Acetálny (polyoxymetylén, POM)
Acetal alebo Pom, je silný, tuhý a odolný voči vlhkosti, teplom, chemikáliám a rozpúšťadlám. Má dobré vlastnosti elektrickej izolácie.
Použitie:
Prevodové stupne, puzdrá, automobilové kľučky
Upevňovacie prvky štvrťročného panela
Útočník
Snap-in Flush Top Nivets
Polysulfón (PSU)
PSU sa používa v špeciálnych aplikáciách kvôli svojej vysokej tepelnej a mechanickej kapacite.
Kľúčové funkcie:
Porovnanie materiálových vlastností
Tu je tabuľka porovnávajúca vlastnosti týchto materiálov:
| Vlastnosti | LDPE | pp | nylon 6/6 | Acetal | PSU |
| Pevnosť v ťahu (PSI) | 1 400 | 3 800-5 400 | 12 400 | 9 800-10 000 | 10 200 |
| Dopadová húževnatosť (J/M⊃2;) | Žiadna prestávka | 12,5-1.2 | 1.2 | 1,0-1.5 | 1.3 |
| Dielektrická pevnosť (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. Nepretržitá služba TEMP. | 100 ° C) 212 ° F) | 266 ° F (130 ° C) | 284 ° F (140 ° C) | 105 ° C) 221 ° F) | 180 ° C) |
| Tepelná izolácia (w/m · k) | 0,320-0,350 | 0,150-0,210 | 0,250-0,250 | 0,310-0,370 | 0,120-0,260 |
Majte na pamäti, že prísady a stabilizátory môžu vylepšiť určité vlastnosti. Napríklad UV stabilizátory môžu zlepšiť vonkajší výkon Nylonu.
Ako zvoliť správnu veľkosť NIVET
Všeobecné pravidlo
Jednoduchým prístupom je založiť priemer nitovania na hrúbke spojených dosiek. Tu je pravidlo:
Priemer nintu = 1/4 × hrúbka doštičky
Tento pomer zaisťuje, že nit je úmerný materiálu, ktorý drží pohromade. Je tiež známy ako Grip Range.
Faktory, ktoré treba zvážiť
Zatiaľ čo všeobecné pravidlo je dobrým východiskovým bodom, existujú aj ďalšie faktory, ktoré treba pamätať:
Vlastnosti materiálu
Spoločná konštrukcia
Typ kĺbu (kolo, zadok atď.)
Podmienky nakladania (šmyk, napätie atď.)
Estetika
Montážny proces
Tieto faktory môžu ovplyvniť optimálnu veľkosť nitu. V niektorých prípadoch sa možno budete musieť odchýliť od všeobecného pravidla, aby ste dosiahli najlepšie výsledky.
Príklady a výpočty
Pozrime sa na niekoľko príkladov na ilustráciu procesu veľkosti.
Príklad 1:
Príklad 2:
Hrúbka dosky: 10 mm
Priemer nintu = 1/4 × 10 mm = 2,5 mm
Zaokrúhlite sa na najbližšiu štandardnú veľkosť, napr. 3 mm
Príklad 3:
Hrúbka dosky: 2 mm (tenké dosky)
Priemer nitu = 1/4 × 2 mm = 0,5 mm
Zvýšenie na minimálnu praktickú veľkosť, napr. 1 mm, pre ľahkú inštaláciu a pevnosť
Pamätajte, že tieto výpočty poskytujú východiskový bod. Vždy zvážte konkrétne požiadavky svojej aplikácie a podľa potreby vykonajte úpravy.
| Hrúbka dosky (mm) | Priemer nitle (mm) |
| 1-2 | 1 |
| 3-4 | 1-2 |
| 5-8 | 2-3 |
| 9-12 | 3-4 |
| 13-16 | 4-5 |
Záver
V tejto príručke sme preskúmali rôzne nitovacie procesy pre plastové časti, vrátane horúcej taveniny, horúceho vzduchu a ultrazvukových metód. Diskutovali sme tiež o rôznych typoch hlavy nit a ich špecifických aplikácií.
Výber správneho procesu nitovania a materiálov je rozhodujúci pre zabezpečenie silných a trvanlivých spojení v plastových zostavách. Správny výber môže výrazne ovplyvniť dlhovekosť a výkon vašich výrobkov.
Teraz, keď máte tieto vedomosti, odporúčame vám, aby ste tieto poznatky uplatňovali na vaše projekty. Týmto spôsobom zabezpečíte lepšie výsledky a spoľahlivejšie zostavy vo vašom výrobnom úsilí. Kontaktujte nás ešte dnes !
