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銅螺母植入塑膠制品中的幾種方法

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塑料件螺母插入的4種方法

塑料件螺母插入的4種方法

當塑料件需要多次拆卸裝配時,最好的緊固方式是選擇金屬螺母鑲嵌入塑料件中。金屬螺母鑲嵌有四種方式:熱插入,超聲波鑲嵌,螺母注塑和冷壓插入。

1. 基礎知識

選擇何種插入/鑲嵌工藝,需要考慮以下兩點。

1.1 強度要求

有兩個指標,一個是拉拔力測試,另一個是最大扭矩測試。一般來說,金屬螺母插入件越長,即插入深度越大,則拉拔力越大;金屬螺母直徑越大,則扭矩越大。另外,螺紋上滾花圖案對強度也很重要。

1.2 材料

對于熱插入和超聲波插入工藝,需要利用到塑料熔化成型的性質,因此這兩種工藝只適合于熱塑性材料。對于熱固性材料,需要采用直接注塑工藝,或者冷壓插入工藝。對于冷壓插入,樹脂材料的彈性將變得至關重要。

最常見的螺絲材料是黃銅。然而,隨著可持續性要求的提高,無鉛材料例如不銹鋼或者鋁螺母越來越受歡迎。不銹鋼螺母插入件具有更好的強度和耐腐蝕性,而鋁螺母比黃銅螺母輕70%的重量。

1.3 成本

因為螺絲可以在注塑時放入,或者在后續組裝中插入,因此需要考慮工藝的總成本。包括人力和設備成本,生產周期,組裝時間和不良率等。

2. 螺母插入件熱壓工藝

  • 適用熱塑性塑料

  • 整體性能高,工藝成本低

熱壓和超聲波鑲嵌工藝,都需要事先在塑料件上預成形一個孔??字睆接陕菽覆迦爰圃焐讨付?,比螺母外徑略小??卓梢允侵钡?,也可以是錐形的。螺母前端直徑略小于孔徑,有助于插入件定位安放。

在熱壓過程中,螺母被熱模加熱到一定的溫度。在螺母插入塑料件中時,螺母會熔化孔周圍的一小部分塑料。軟化的樹脂流入滾花齒中,然后凝固變硬與螺母形成牢固的結合。由于該工藝易于控制,成本相對較低,且易于自動化(可一次壓入多個螺母),所以熱壓工藝是熱塑性塑料常用的螺母鑲嵌工藝。

3. 超聲波鑲嵌工藝

  • 適用熱塑性塑料

  • 整體性能高

  • 生產節拍快

  • 超聲波鑲嵌也是熔化孔周圍的一部分塑料,熔化區域比熱壓工藝更大。通過超聲波高頻振動(15-30Khz),使得與螺母接觸的塑料產生高頻的應變和應力,從而產生熱量熔化塑料。超聲波鑲嵌工藝比熱壓工藝速度更快。缺點是可能會引起螺母端面擦傷問題。

4. 螺母插入件注塑工藝

  • 適合于熱塑性和熱固性塑料

  • 具有最好的拉拔力和最大的扭矩

螺母注塑工銷的加工和正確插入模具,是該工藝的核心。在每一個注塑成型過程中,螺母要正確的放置在銷上,并放入模具中。通過這種方法,樹脂完全填滿了螺母外表面,能夠形成最佳的結合強度。然而,螺母注塑大大增加了模具的復雜性和開發成本,且每次需要插入銷和螺母增加了工藝周期螺母插入件可以是通孔螺母。這意味著螺母在兩端需要與銷和腔表面緊密接觸,以防止樹脂流入螺母。插入的螺母還可以是“盲孔螺母”,即螺母一端是閉合的,不需要與腔體表面接觸。當壁較厚,或者內部有密封性要求,則可采用“盲孔螺母5. 冷壓工藝
  • 適合熱固性塑料

  • 安裝簡單,成本最低

  • 只需要一個簡單的壓頭或者壓機


盡管冷壓工藝的性能可能不如上述類型,但是一種非常經濟的選擇。因為它們易于安裝,通常不需要特殊設備。

有時被稱為“膨脹式插入件”,這種插入件的特點是在側面有槽,使其在插入時能夠彈性變形。當擰入螺釘時,“膨脹式插入件”側壁被迫向外張開,與孔內壁形成一個“咬合”接觸。與家用的膨脹螺絲的原理類似。

更高性能的插入件不帶槽,需要一定的壓力插入。雖然不能達到其它工藝的結合強度,但仍然可以提供一種非常經濟有效的插入工藝。

6. 關于滾花

滾花是一種金屬加工過程,將所需齒形圖案分布在螺母插入件外側。插入件外側的滾花圖案十分關鍵,直接影響拉拔力和扭矩大小。

豎直滾花(平行于螺母軸線)對能夠提供最大扭矩,不過拉拔力較小。滾花帶之間的溝槽目的是增加拉拔力。

對角或者螺旋狀的滾花平衡了兩個方向(旋轉方向和軸線方向)的阻力,即平衡了拉力和扭矩性能。六角形或者鉆石形的滾花是最常見的,平衡了所有方向上的力性能。

7. 螺母插入件尺寸大小

塑料標準螺母插入件的直徑從3-14mm,長度從3-16mm,螺紋尺寸從M2-M10。該系列尺寸廣泛應用于電子、汽車、航空航天、國防、醫療、工業和娛樂設備等行業。

對于一些更小的應用,螺母插入件可以做到直徑小于1mm,長度小于1.75mm。這些微小的螺母插入件可以裝入M1的螺絲。這些微小插入件可以通過熱壓或者超聲波鑲嵌工藝,插入塑料件上的直孔或者錐形孔中


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