Slik velges og brukes nylonfester

Elektroniske enheter krever festeelementer for å feste kretskort, montere datterkort, lukke paneler og andre brukstilfeller. Det finnes mange typer skruer, muttere og nagler, og disse kan være laget av en rekke ulike materialer. Festeelementene som velges må ta hensyn til de unike behovene til elektroniske konstruksjoner, som omfatter elektrisk isolasjon, motstandsdyktighet mot korrosjon og vibrasjoner, lav vekt, ikke-magnetiske egenskaper og uoversiktlig installasjon.

Denne artikkelen tar for seg forskjellige festeelementer i nylon, samt valget og bruken av disse. Eksempler fra Essentra Components, som omfatter skruer, muttere, nagler med trykklås, festeelementer med mothakk og popnagler, brukes som illustrasjonsformål.

Derfor blir festeelementer laget av nylon

Nylon er en familie termoplastiske lineære polyamider med høy mekanisk styrke og ytelse, god motstandsdyktighet mot tretthet, slag- og korrosjonsbestandighet og utmerket elektrisk isolasjon. Nylon er også lett sammenlignet med metaller som aluminium, og gir høyere slitestyrke. Disse egenskapene gjør dem ideelle for elektroniske konstruksjoner. Fordi elektroniske enheter stadig krymper, er vektreduksjon et viktig konstruksjonsmål. Sett fra et pålitelighets- og brukeropplevelsesperspektiv, kan et løst metallfesteelement i en aktiv elektronisk enhet være en katastrofe. Et løst, ikke-ledende nylonfesteelement er til sammenligning bare en irritasjon.

De vanligste typene nylon som brukes i festeelementer for tekniske konstruksjoner, er nylon 6 og nylon 6/6. Nylon 6 er en polymer avledet fra flere monomerer, der hver av disse har seks karbonatomer. Den kjemiske formelen til nylon er (C6H11NO)n. Nylon 6/6 er laget av to monomerer, der hver av disse har seks karbonatomer – derav navnet nylon 6/6.

Nylon 6/6 er det mest brukte materialet for festeelementer på grunn av lavere kostnader og litt bredere temperaturområde.

Festeelementtype

Et festeelement er et monteringstilbehør som mekanisk sammenføyer to eller flere objekter permanent eller ikke-permanent. Skruer, muttere og nagler er populære mekaniske festeelementer.

En skrue er et festeelement som bruker et spiralformet spor (gjenge) skjært inn på utsiden av en sylindrisk hoveddel. Den passer sammen med et omvendt spiralformet spor som er skjært inn på innsiden av et sammenpassende hull. Ved å dreie skruen inn i det gjengede hullet, føres den inn gjennom den sammenpassende overflaten. En skrue er hovedsakelig spesifisert etter hoveddiameteren, gjengestigningen, lengden, hodetypen og sportypen (figur 1).

Figur 1: Skruer er spesifisert etter hodetype, sportype, hoveddiameter, gjengestigning og lengde. (Bildekilde: Forfatter, bruker informasjon fra SolaHD)

Gjengestigningen er avstanden skruen beveger seg over én omdreining eller avstanden mellom topper av tilstøtende gjenger. I USA er dette vanligvis spesifisert av antall gjenger per lengdeenhet. «Unified Thread Standard» (UTS) bruker tommer (inch) som enhetslengde i Nord-Amerika. UTS-skruer er spesifisert i henhold til deres nominelle diameter og gjengetall. For eksempel betyr ¼-20 en skrue med en diameter på ¼ tommer og et gjengetall på 20 gjenger per tomme.

Skruer med diametre mindre enn ¼ tomme er spesifisert av et heltall, 0 til 16, som kalles «gauge» (mål). Jo større gauge-tallet er, jo større er diameteren.

Hoveddiameteren til en skrue kan fastsettes ved å multiplisere gauge-tallet med 0,013 og så legge produktet til 0,060 tommer. Dermed har en #6-skrue en diameter på (6 * 0,013 + 0,060) 0,138 tommer (3,5 mm).

Det er også en metrisk standard der skruer er betegnet med bokstaven M etterfulgt av skruens hoveddiameter i mm og deretter gjengestigningen i mm.

Et eksempel på en UTS-nylonskrue er Essentra Components sin 011024H100, en 25,4 mm (1 tomme) lang #10-24-nylonskrue med sekskanthode. Essentra Components sin 0401024HN er en tilhørende #10-24-sekskantmutter av nylon. #10-festeelementer har en hoveddiameter på 4,826 mm (0,19 tommer).

Valget av hodetyper avhenger av konstruksjonen. Flate og ovale hoder med forsenkede hull gir kantfrie overflater som ikke setter seg fast i klær eller gjenstander. Skruer med sylinder- og filisterhoder (nesten sylindrisk hode) har vanligvis høyere hodehøyde og brukes ofte i forsenkede hull. Skruer med flat bunn, slik som klemhode (binder head), panhode og halvrundt hode, brukes til å holde ledninger på plass i rekkeklemmelister. Unbrako- og sylinderhoder er beregnet for konstruksjoner som krever høy dreiemomentstramming.

Flate spor er den mest grunnleggende typen, og disse festes best manuelt. Stjerne-, unbrako- og pipenøkkelspor brukes ofte med elektriske drivhammere for å forhindre at hodet på drivhammeren glir av skruen.

Nagler

En nagle er et ikke-gjenget mekanisk festeelement som holder komponenter sammen. Det finnes mange typer nylonnagler, for eksempel med klikkfeste, festeelementer med mothakk eller granklemmer, innstikkbar, monteringsknapp og blind- eller popnagler. Installasjonsegenskapene inkluderer permanent, flyttbar og blind. Alle nagler, uavhengig av type, krever et forboret hull gjennom komponentene som skal sammenføyes. Forskjellige nagletyper bruker en rekke forankringsmekanismer. For eksempel bruker Essentra Components sine SR-3075W-trykklåsnagler en ekspanderende gjennomføring (figur 2).

Figur 2: En trykklåsnagle, for eksempel SR-3075W, bruker en ekspanderende gjennomføring for å forankre den. (Bildekilde: Forfatter, bruker informasjon fra SolaHD)

Etter at en trykklåsnagle er satt inn i et hull, skyves hodet inn, og gjennomføringen utvides for å forankre den. En nagle er spesifisert etter hodediameter, lengde, naglediameter og gripeflateområde. Gripeflateområdet er tykkelsen til de festede komponentene som naglen vil gripe tak i. Essentra Components SR-3075W har en hodediameter på 6,4 mm (0,253 tommer), en lengde på 7,5 mm (0,295 tommer), en naglediameter på 3 mm (0,118 tommer) og et gripeflateområde på 5 til 5,99 mm (0,197 til 0,236 tommer). Denne typen nylonnagler kan fjernes ved å trekke hodet opp.

En mothakk- eller granklemmenagle, for eksempel Essentra Components 27XT1250250, bruker et ribbet skaft for å feste komponentene (figur 3).

Figur 3: Ribbene på nagler med mothakk, for eksempel 27XT1250250, er vinklet for å gli lett inn i et hull, samtidig som de forhindrer at naglen fjernes. (Bildekilde: Forfatter, bruker informasjon fra SolaHD)

Ribbene på nagler med mothakk er vinklet for å komprimeres under innsetting, men de låses inn i sidene i hullet for å hindre tilbaketrekking. Disse naglene fungerer med metall-, skum-, gummi-, plast- og til og med trekomponenter.

Essentra Components 27XT1250250 er beregnet for et hull på 3,18 mm (0,125 tommer). Den har en lengde på 8,15 mm (0,321 tommer) og et gripeflateområde på 1,58 til 6,35 mm (0,062 til 0,250 tommer).

En annen type nagle med mothakk er en todelt skrallenagle (ratchet rivet), for eksempel Essentra Components BR1-226-01. Denne typen feste fungerer godt for å sammenføye tynne komponenter. Den fungerer ved å sammenføye de to naglehalvdelene for å danne et enkelt festeelement (figur 4).

Figur 4: De to delene av skrallenaglen BR1-226-01 låser gripetennene sine for å danne en stiv koblingsbinding. (Bildekilde: Forfatter, bruker informasjon fra SolaHD)

Essentra Components BR1-226-01 krever en hulldiameter på 7,14 mm (0,281 tommer). Den er 5,74 mm (0,226 tommer) lang og har et gripeflateområde på 5,97 til 7,54 mm (0,235 til 0,297 tommer).

Skyvenagler, for eksempel Essentra Components 61PR400600 (figur 5), gir rask, pålitelig og permanent festing. Disse blindsidenaglene krever ikke tilgang til den andre siden av de sammenføyde komponentene.

Figur 5: Ved å skyve det forhåndsmonterte stempelet til 61PR400600, spres naglen for å gi en solid, permanent sammenkobling. (Bildekilde: Forfatter, bruker informasjon fra SolaHD)

Skyvenagler installeres ved å sette naglekapslingen inn i panelhullet og trykke det tilhørende stempelet inn i enheten ved å bruke et installasjonsverktøy for å utvide naglen. Essentra Components 61PR400600 er 11,3 mm (0,445 tommer) lang og monteres i et hull på 4,75 mm (0,187 tommer). Den har et gripeflateområde på 1,98 til 9,53 mm (0,078 til 0,375 tommer).

Essentra Components sin 27AC0011-monteringsknapp (mounting button) eller -kanoklemme (canoe clip) er et festeelement som er enkelt å montere for å feste metallplater eller lette komponenter sammen uten å bruke verktøy (figur 6).

Figur 6: Monteringsknappen 27AC0011 er ideell for å holde tynne metallplater eller lette komponenter sammen. (Bildekilde: Forfatter, bruker informasjon fra SolaHD)

Installasjonen krever bare at nagledelen skyves inn i et forhåndsboret rundt hull, og at det trykkes på naglehodet til det låses på plass. Denne naglen passer inn i et hull på 4,9 mm (0,192 tommer), og den er 13,08 mm (0,515 tommer) lang. Den har et gripeflateområde på 4,2 til 4,7 mm (0,165 til 0,185 tommer).

En pop- eller klinkenagle er en annen nagle for blindinnsetting som ikke krever tilgang til den andre siden av panelet. Essentra Components sin presisjonsstøpte CR32-2-1-nylonenhet, er et eksempel (figur 7).

Figur 7: En popnagle krever et verktøy for å trekke naglens dor mot naglehodet, noe som får naglen til å kollapse og flate ut mot hullet. (Bildekilde: Essentra Components)

CR32-2-1 har en dor som passerer gjennom naglens hoveddel. Naglen settes inn i hullet, og et popnagleverktøy brukes til å trekke doren gjennom naglens hoveddel. Dette får naglens hoveddel til å kollapse, ekspandere mot hullet og låse komponentene sammen. Denne naglen har en diameter på 3,2 mm (0,126 tommer) og en lengde på 9,6 mm (0,378 tommer). Den krever en hulldiameter på 3,3 mm (0,130 tommer) og har et gripeflateområde på 4,0 til 7,0 mm (0,157 til 0,276 tommer).

Hver nagletype tilbys i en rekke diametre og lengder for å samsvare med kravene til en gitt konstruksjon.

Spesifisere nagler

Essentra Components sin katalog gjør det enkelt å velge naglestørrelsen som trengs. Brukeren begynner med å velge en nagletype. Deretter, basert på tykkelsen til komponentene som skal sammenføyes, gir katalogen et utvalg av egnede hulldiametre og naglelengder for det aktuelle gripeområdet (figur 8).

Figur 8: Essentra-katalogen gir en metode for å velge nagler basert på tykkelsen til komponentene som skal sammenføyes. (Bildekilde: Essentra Components)

Et prøveutvalg med trykklåsnagler for en hulldiameter på 2,1 til 2,2 mm (0,083 til 0,087 tommer) viser syv egnede modeller. For et gripeflateområde på 5,2 til 5,7 mm (0,205 til 0,225 tommer), kreves naglen som er 7,5 mm (0,295 tommer) lang (linje 7) for å oppnå den nødvendige holdetykkelsen.

Konklusjon

Nylonfesteelementer tilbyr mange fordeler for elektronikk, apparater og kjøretøy. De er lettere enn metallmotpartene sine og er ikke-ledende og korrosjonsbestandige. De er også tilgjengelige i mange typer og størrelser.