Hur man väljer och använder fästelement av nylon

Elektroniska enheter behöver fästelement för att bland annat sätta fast kretskort, montera dotterkort och försluta paneler. Det finns många olika typer av skruvar, muttrar och nitar tillverkade av olika material. Vid val av fästelement måste man ta hänsyn tas till de elektroniska tillämpningarnas unika behov, inklusive elektrisk isolering, korrosions- och vibrationsbeständighet, låg vikt, icke-magnetiska egenskaper och dold installation.

Artikeln beskriver olika fästelement av nylon, samt val och tillämpning av dessa.. Exempel från Essentra Components inklusive skruvar, muttrar, snäppnitar, hullingförsedda nitar och popnitar, används i illustrativt syfte.

Varför används nylon i fästelementen?

Nylon är en samling högpresterande termoplastiska linjära polyamider med hög mekanisk hållfasthet, god beständighet mot utmattning, slag och korrosion samt med mycket bra elektriska isoleringsegenskaper. Det är även lätt i jämförelse med metaller som t.ex. aluminium och har en högre slitstyrka. Egenskaperna gör det idealiskt för elektroniska tillämpningar. I takt med att elektroniska enheter blir allt mindre är minskning av vikt ett viktigt konstruktionsmål. Ur synvinklarna tillförlitlighet och användarupplevelse kan ett löst metallfäste i en aktiv elektronisk enhet vara en katastrof; ett löst, icke-ledande fästelement av nylon är bara ett irritationsmoment.

De vanligaste typerna av nylon som används för fästelement i tekniska tillämpningar är nylon 6 och nylon 6/6. Nylon 6 är en polymer som härrör från flera monomerer, var och en med sex kolatomer. Den kemiska formeln för nylon är (C6H11NO)n. Nylon 6/6 tillverkas av två monomerer, var och en med sex kolatomer, därav namnet nylon 6/6.

Nylon 6/6 är det vanligaste materialet för fästelement tack vare dess lägre kostnad och något högre temperaturområde.

Olika typer av fästelement

Ett fästelement är en hårdvaruenhet som mekaniskt sammanfogar två eller flera föremål permanent eller icke-permanent. Skruvar, muttrar och nitar är populära mekaniska fästelement.

En skruv är ett fästelement som använder en spiralformad gänga som är skuren på utsidan av en cylindrisk kropp. Den passar ihop med en omvänd spiralformad gänga som är skuren på insidan av ett passande hål. Genom att vrida skruven i det gängade hålet sammanfogas de två delarna. En skruv specificeras främst genom sin skruvdiameter, gängstigning, längd samt typ av huvud och spår (figur 1).

Figur 1: Skruvar specificeras efter typ av huvud och spår, skruvdiameter, gängstigning och längd. (Bildkälla: Författaren, med material från Essentra Components)

Gängstigningen är det avstånd som skruven förflyttar sig på ett varv eller avståndet mellan topparna på intilliggande gängor. I USA anges den vanligtvis som antal gängor per längdenhet. I Nordamerika anges längdenheten för UTS (Unified Thread Standard) i tum (in.). UTS-skruvar anges med nominell diameter och gängantal. Exempelvis är ¼-20 en skruv med en diameter på ¼ tum och 20 gängor per tum.

Skruvar med en diameter mindre än ¼ tum anges med ett heltal, 0 till 16, som kallas skruvmått. Ju större skruvmått, desto större diameter.

Huvuddiametern för en skruv kan bestämmas genom att multiplicera mätvärdet med 0,013 och addera med 0,060. Skruv #6 har således en diameter på (6 × 0,013) + 0,060, eller 0,138 tum, (3,5 mm).

Det finns även en metrisk standard där skruvar betecknas med bokstaven M följt av skruvens diameter och därefter gängstigningen i mm.

Ett exempel på en nylonskruv mätt i UTS är skruven #10-24, 011024H100, som är en 1 tums (25,4 mm) skruv av nylon från Essentra Components. Muttern #10-24 0401024HN är motsvarande sexkantsmutter av nylon från Essentra Components. Fästelement #10 har en huvuddiameter på 0,19 tum (4,826 mm).

Valet av typ av huvud beror på tillämpningen. Platta och ovala huvuden med försänkta hål ger ytor fria från kanter som inte fastnar i kläder eller föremål. Insex-och cylinderformade skruvhuvuden har i allmänhet högre huvudhöjd och används ofta i försänkta hål. Skruvar med platt botten, som t.ex. förbandsskruvar och skruvar med kullrigt huvud, används för att hålla fast ledningar i kopplingsplintar. Sexkants- och insexskruvar är avsedda för tillämpningar som kräver åtdragning med högt vridmoment.

Spårskruvar är den enklaste typen och skruvas bäst för hand. Phillips-, sexkants- och insexskruvar används ofta tillsammans med elektriska skruvdragare för att förhindra att skruvdragarens bits glider av skruven.

Nitar

En nit är ett icke-gängat mekaniskt fästelement som håller samman komponenter. Det finns många olika typer av nylonnitar, som t.ex. snäppnitar, hullingförsedda nitar, trycknitar, blindnitar och popnitar. Installationsegenskaperna inkluderar permanent, demonterbar och blind. Oavsett typ kräver alla nitar ett förborrat hål genom de komponenter som ska sammanfogas. Olika typer av nitar använder en mängd olika förankringsmekanismer. Till exempel använder snäppniten SR-3075W från Essentra Components en expanderande genomföringsdel (figur 2).

Figur 2: En snäppnit, som t.ex. SR-3075W, använder en expanderande genomföringsdel för att förankra den. (Bildkälla: Författaren, med material från Essentra Components)

När en snäppnit har satts in i ett hål trycks huvudet in och den genomgående delen expanderar för att förankra den. En nit specificeras med huvuddiameter, längd, nitdiameter och greppområde. Greppområdet är tjockleken på de sammanfogade komponenterna för vilken niten fungerar korrekt. SR-3075W från Essentra Components har en huvuddiameter på 6,4 mm, en längd på 7,5 mm, en nitdiameter på 3 mm och ett greppområde på mellan 5 och 5,99 mm. Denna typ av nylonnit kan tas bort genom att dra upp huvudet.

Hullingförsedda nitar, som t.ex. 27XT1250250 från Essentra Components, använder hullingar för att fästa komponenterna (figur 3).

Figur 3: Hullingarna på de hullingförsedda nitarna, som t.ex. 27XT1250250, är vinklade så att de lätt glider in i ett hål samtidigt som de förhindrar att niten tas bort. (Bildkälla: Författaren, med material från Essentra Components)

Nitens hullingar är vinklade så att de trycks ihop vid isättning men låses fast i hålets sidor för att förhindra utdragning. Nitarna fungerar med komponenter av metall, skum, gummi, plast och till och med trä.

27XT1250250 från Essentra Components är avsedd för ett hål på 3,18 mm. Den har en längd på 8,15 mm och ett greppområde på mellan 1,58 och 6,35 mm.

En annan typ av hullingförsedd nit är en spärrnit i två delar, som t ex BR1-226-01 från Essentra Components. Fästelementet fungerar bra för att sammanfoga tunna komponenter. Den fungerar genom att sammanfoga de två halvorna till ett enda fästelement (figur 4).

Figur 4: De två delarna av spärrniten BR1-226-01 griper tag i varandra med sina griptänder och bildar en styv förbandskoppling. (Bildkälla: Författaren, med material från Essentra Components)

BR1-226-01 från Essentra Components kräver en håldiameter på 7,14 mm. Den har en längd på 5,74 mm och ett greppområde på mellan 5,97 och 7,54 mm.

Trycknitar, som t.ex. 61PR400600 från Essentra Components (figur 5), tillför snabb, tillförlitlig och permanent infästning. Blindnitar kräver inte åtkomst till baksidan av de komponenter som sammanfogas.

Figur 5: Genom att trycka på den förmonterade kolven för 61PR400600 breder niten ut sig för att skapa en solid, permanent sammanfogning. (Bildkälla: Författaren, med material från Essentra Components)

Trycknitar installeras genom att sätta in nitens kropp i panelens hål och med hjälp av ett installationsverktyg trycka den bifogade kolven in i enheten som på så vis expanderar niten. 61PR400600 från Essentra Components är 11,3 mm lång och monteras i ett hål på 4,75 mm. Den har ett greppområde på mellan 1,98 och 9,53 mm.

Den kanotformade niten 27AC0011 från Essentra Components är ett lättinstallerat fästelement för verktygslös montering av plåtdetaljer eller lätta komponenter (figur 6).

Figur 6: Den kanotformade niten 27AC0011 är idealisk för att hålla ihop tunna plåtar eller lätta komponenter. (Bildkälla: Författaren, med material från Essentra Components)

Installationen är så enkel som att trycka in nitkroppen i ett förborrat runt hål och trycka på nithuvudet tills det låses på plats. Niten passar i ett hål på 4,9 mm och är 13,08 mm lång. Den har ett greppområde på mellan 4,2 och 4,7 mm.

En popnit är en annan typ av blindnit som inte kräver åtkomst till panelens baksida. Den precisionsgjutna nylonenheten CR32-2-1 från Essentra Components är ett exempel (figur 7).

Figur 7: En popnit kräver ett verktyg för att dra nitens stift mot nitens huvud, vilket gör att niten kollapsar och breder ut sig runt hålet. (Bildkälla: Essentra Components)

CR32-2-1 har ett stift som passerar genom nitkroppen. Niten sätts in i hålet och ett popnitverktyg används för att dra stiftet genom nitens kropp. Detta får nitkroppen att kollapsa, expandera runt hålet och låsa samman komponenterna. Niten har en diameter på 3,2 mm och en längd på 9,6 mm. Hålets diameter måste vara 3,3 mm och niten har ett greppområde på mellan 4 och 7 mm.

Varje typ av nit finns i en rad olika diametrar och längder för att matcha tillämpningens krav.

Specificering av nitar

Essentra Components katalog gör det enkelt att välja storlek på den nit som behövs för tillämpningen. Användaren börjar med att välja en typ av nit. Baserat på tjockleken på de komponenter som ska sammanfogas, greppområdet, finns det ett urval av lämpliga håldiametrar och nitlängder i katalogen (figur 8).

Figur 8: I Essentra Components katalog finns en metod för att välja nitar utifrån tjockleken på de komponenter som ska sammanfogas. (Bildkälla: Essentra Components)

Ett urval av snäppnitar för en håldiameter på 2,1 till 2,2 mm visar sju lämpliga modeller. För ett greppområde på mellan 5,2 och 5,7 mm krävs en nit som är 7,5 mm lång (rad 7) för att uppnå den nödvändiga hålltjockleken.

Sammanfattning

Fästelement av nylon har många fördelar för elektronik-, apparat- och fordonstillämpningar. De är lättare än sina motsvarigheter i metall, är icke-ledande samt korrosionsbeständiga och finns i många olika typer och storlekar.