Výběr spojovacích prvků musí zohledňovat jedinečné potřeby dané aplikace a musí splňovat požadavky na elektrickou izolaci, odolnost vůči vibracím, musí mít nízkou hmotnost a měly by být vyrobeny z nemagnetických materiálů. Tento článek pojednává o nylonových spojovacích prvcích, jejich výběru a použití. Jako příklad jsou uvedeny šrouby, matice a nýty od Essentra Components

Proč nylon jako materiál pro spojovací prvky?

Nylon je směs technických termoplastických lineárních polyamidů s vysokou mechanickou pevností, dobrou odolností proti únavě materiálu, nárazu a korozi a s vynikajícími elektrickými izolačními vlastnostmi. Nylon má velmi nízkou hmotnost ve srovnání s hliníkem. Díky těmto vlastnostem je ideální volbou pro elektronické aplikace. S tím, jak se elektronická zařízení zmenšují, je velmi nízká hmotnost hlavní výhodou. Z hlediska spolehlivosti může být uvolněný kovový spojovací prvek v aktivním elektronickém zařízení katastrofou. Uvolněný nevodivý nylonový spoj způsobí jen otravné „hrkání“ uvnitř zařízení.

Nejběžnější typy nylonu používané v spojovacích materiálech pro strojírenské aplikace jsou nylon 6 a nylon 6/6.  Nylon 6 je polymer odvozený z více monomerů, každý se šesti atomy uhlíku. Chemický vzorec nylonu je (C6H11NO)n. Nylon 6/6 je vyroben ze dvou monomerů, každý se šesti atomy uhlíku. Odtud název nylon 6/6. Nylon 6/6 je nejběžnější materiál používaný pro spojovací prvky kvůli jeho nízké ceně a vyššímu teplotnímu rozsahu.

Typy spojovacích prvků

Spojovací prvek je mechanická část, která mechanicky spojuje dva nebo více částí dohromady, a to trvale nebo jen na krátkou dobu. Oblíbené mechanické spojovací prvky jsou šrouby, matice a nýty. Šroub je specifikován průměrem, stoupáním závitu, délkou a typem hlavy (obrázek 1).

Obrázek 1: Šrouby jsou specifikovány typem hlavy, průměrem, stoupáním závitu a délkou. (Zdroj obrázku: Essentra Components)

Stoupání závitu je vzdálenost, o kterou se šroub posune o jednu otáčku, nebo vzdálenost mezi vrcholy sousedních závitů. Unified Thread Standard (UTS) používá v Severní Americe jako jednotku délky palce (inch). Šrouby UTS jsou specifikovány svým jmenovitým průměrem a počtem závitů. Například ¼-20 je šroub o průměru ¼ palce s počtem 20 závitů na palec. Šrouby s průměrem menším než ¼ palce jsou specifikovány celočíselným číslem 0 až 16, které se nazývá jeho měřítko(gauge). Čím větší je měřítko, tím větší je průměr. Metrický standard, kde jsou šrouby označeny písmenem M, za kterým následuje hlavní průměr šroubu v mm a potom stoupání závitu v mm se používá například v Evropě.

Příkladem nylonového šroubu se šestihrannou hlavou je 011024H100 o délce 25,4 mm a průměru #10 - 24. Protilehlá šestihranná matice je 0401024HN s průměrem #10 - 24. Upevňovací prvky #10 mají průměr 0,19 palce čili 4,826 mm.

Výběr typu hlavy závisí na konkrétní aplikaci. Ploché a oválné hlavy se zapuštěnými otvory nabízejí povrchy bez výstupků, které nezachycují oblečení nebo předměty. Šrouby s válcovou hlavou mají obecně vyšší výšku hlavy a často se používají v otvorech s válcovým zahloubením. Šrouby s plochou hlavicí se používají k přidržování vodičů ve svorkovnicích. Šestihranné a nástrčné hlavy jsou určeny pro aplikace vyžadující utahování vysokým momentem.

Nýty

Nýt je mechanický spojovací prvek bez závitu, který drží součásti pohromadě. Existuje mnoho typů nylonových nýtů, například zacvakávací, ostnaté, jedlové, zatlačovací či vyskakovací. Bez ohledu na typ vyžadují všechny nýty předvrtaný otvor skrz spojovací prvky. Různé styly nýtů používají různé mechanismy ukotvení. Například zaklapávací nýt SR-3075W používá roztahovací průchodku (obrázek 2).

Obrázek 2: Zaklapávací nýt SR-3075W se používá k ukotvení rozšiřovací průchodku. (Zdroj obrázku: od Essentra Components)

Po vložení zaklapávacího nýtu do otvoru se hlava zatlačí a průchodka se roztáhne, aby se ukotvila. Nýt je specifikován průměrem hlavy, délkou, průměrem nýtu a rozsahem uchopení. Rozsah uchopení je tloušťka upevněných součástí, přes kterou bude nýt správně plnit svou funkci. SR-3075W má průměr hlavy 6,4 mm, délku 7,5 mm, průměr nýtu 3 mm a rozsah uchopení 5 až 5,99 mm. Tento typ nylonového nýtu lze odstranit vytažením hlavy. Nýt s ostnatým nebo jedlovým stromem je 27XT1250250 (obrázek 3).

Obrázek 3: Žebra ostnatých nýtů jako je 27XT1250250 jsou šikmá, aby se snadno zasunula do otvoru a zároveň zabránila vyjmutí nýtu. (Zdroj obrázku: Autor, s použitím materiálu od Essentra Components)

Žebra ostnatého nýtu jsou nakloněna tak, aby se při vkládání stlačila, ale zablokovala se do stran otvoru při vytažení. Tyto nýty pracují s kovovými, pěnovými, pryžovými, plastovými a dokonce i dřevěnými součástmi. 27XT1250250 je určen pro otvor 3,18 mm, má délku 8,15 mm a rozsah uchopení 1,58 až 6,35 mm.

Dalším typem ostnatého nýtu je dvoudílný ráčnový nýt BR1-226-01. Tento typ spojovacího prvku funguje dobře pro spojování tenkých součástí. Funguje tak, že spojí dvě poloviny ráčnového nýtu do jediného spojovacího prvku (obrázek 4).

Obrázek 4: Dva kusy ráčnového nýtu BR1-226-01 do sebe zapadají svými uchopovacími zuby, aby vytvořily pevné spojení. (Zdroj obrázku: Autor, s použitím materiálu od Essentra Components)

BR1-226-01 vyžaduje průměr otvoru 7,14 mm. Nýt je dlouhý 5,74 mm a má rozsah uchopení 5,97 až 7,54 mm. Tlačný nýt 61PR400600 poskytuje rychlé, spolehlivé a trvalé spojení. Tyto slepé nýty nevyžadují přístup k zadní straně spojovaných součástí.

Obrázek 5: Zatlačením na horní část 61PR400600 se nýt roztáhne, aby bylo zajištěno pevné, trvalé spojení. (Zdroj obrázku: Essentra Components)

Tlačné nýty se instalují vložením těla nýtu do otvoru v panelu a zatlačením na horní část, tím se vytvoří pevné a trvalé spojení. Nýt 61PR400600 je dlouhý 11,3 mm a montuje se do otvoru o průměru 4,75 mm. Jeho rozsah uchopení je 1,98 až 9,53 mm. Montážní klip 27AC0011 je snadno instalovatelný upevňovací prvek pro zajištění plechových dílů nebo lehkých komponent bez použití nářadí (obrázek 6).

Obrázek 6: Montážní klip 27AC0011 je ideální pro upevnění tenkých plechových nebo lehkých součástí. (Zdroj obrázku: Essentra Components)

Instalace je jednoduchá. Tělo nýtu se zatlačí do předvrtaného otvoru dokud nezapadne na určené místo. Tento nýt pasuje do otvoru o průměru 4,9 mm a je dlouhý 13,08 mm. Má rozsah uchopení 4,2 až 4,7 mm. Trhací nýt je další typ nýtu pro slepé vkládání, který nevyžaduje přístup k zadní straně panelu. Příkladem je přesná lisovaná nylonová jednotka  CR32-2-1.

Obrázek 7: Trhací nýt vyžaduje nástroj, který přitáhne trn nýtu směrem k hlavě nýtu, a to způsobí rozšíření nýtu a pevné uchycení. (Zdroj obrázku: Essentra Components)

CR32-2-1 má trn, který prochází tělem nýtu. Nýt se zasune do otvoru a k protažení trnu tělem nýtu se použije nýtovací nástroj. To způsobí, že se tělo nýtu roztáhne proti otvoru a uzamkne součásti k sobě. Tento nýt má průměr 3,2 mm a délku 9,6 mm. Vyžaduje průměr otvoru o průměru 3,3 mm a má rozsah uchopení 4,0 až 7,0 mm.

Každý typ nýtu je nabízen v řadě průměrů a délek, aby odpovídal požadavkům dané aplikace.

Specifikace nýtů

Katalog komponentů Essentra usnadňuje výběr potřebné velikosti nýtu. Začíná se výběrem typu nýtu a na základě tloušťky spojovacích součástí pak katalog poskytne řadu vhodných průměrů otvorů a délek nýtů pro daný rozsah uchopení (obrázek 8).

Obrázek 8: Katalog Essentra poskytuje snadný výběr nýtů na základě rozsahu uchopení. (Zdroj obrázku: Essentra Components)

Ukázka vybraných trhacích nýtů pro průměr otvoru 2,1 až 2,2 mm ukazuje sedm vhodných modelů. Pro rozsah uchopení 5,2 až 5,7 mm je k dosažení pevného spojení nýtu o délce 7,5 mm (řádek 7).

Závěr

Nylonové spojovací prvky nabízejí mnoho výhod pro elektroniku, spotřebiče a automobilové aplikace. Mají nižší hmotnost než jejich hliníkové protějšky, jsou nevodivé, jsou odolné vůči korozi a jsou dostupné v mnoha typech a velikostech.

Článek vyšel v originále na webu DigiKey.com