Nejlon kötőelemek kiválasztása és használata

Az elektronikus eszközöknél kötőelemekre is szükség van a nyomtatott áramköri lapok és a panelek rögzítéséhez, a bővítőkártyák beszereléséhez és egyéb feladatokra. Sokféle, különböző anyagokból készült csavar, anya és szegecs létezik. A kötőelemek kiválasztásánál figyelembe kell venni az elektronikus berendezések egyedi igényeit, beleértve a villamos szigetelést, a korrózió- és rezgésállóságot, a kis tömeget, a nem mágneses tulajdonságokat és a vakon történő beszerelést.

Ez a cikk ismerteti a különböző nejlon kötőelemeket, kiválasztásuk szempontjait és használatukat. Szemléltetésként az Essentra Components által gyártott termékeket, például csavarokat, anyákat, bepattintós szegecseket, fogazott kötőelemeket és popszegecseket mutatunk be.

A nejlon kötőelemek használatának előnye

A nejlon az erős, hőre lágyuló, lineáris, műszaki célokra alkalmas poliamidok családjába tartozik, amelyeknek nagy a mechanikai szilárdságuk, jó a fáradástűrésük, valamint az ütés- és korrózióállóságuk, és kiváló villamos szigetelő tulajdonságaik vannak. Könnyű az olyan fémekhez képest, mint az alumínium, és jobb a kopásállósága. Ezek a tulajdonságok ideálisak az elektronikai felhasználási területekre. Az elektronikai eszközök méretcsökkenésével az egyik fő tervezési cél a tömeg csökkentése. Egy aktív elektronikát használó eszközben egy laza fém rögzítőelem a megbízhatóság és a felhasználói élmény szempontjából katasztrófát okozhat, míg egy laza, nem vezető nejlon rögzítőelem csak bosszúságot.

A műszaki berendezésekben használt kötőelemek a leggyakrabban 6-os vagy 6/6-os típusú nejlonból készülnek. A 6-os típusú nejlon több, egyenként hat szénatomos monomer alkotta polimer. A nejlon vegyi képlete (C6H11NO)n. A 6/6-os típusú nejlon két olyan monomerből áll, amelyek mindegyike hat szénatomot tartalmaz: innen a 6/6-os típusú nejlon elnevezés.

A 6/6-os típusú nejlon a kötőelemekhez leggyakrabban használt nejlonfajta, mivel olcsóbb, és valamivel tágabb hőmérséklet-tartományban használható.

Kötőelemtípusok

A kötőelem olyan mechanikai alkatrész, amely mechanikusan, oldható vagy nem oldható kötéssel köt össze két vagy több tárgyat. A legelterjedtebb mechanikus kötőelemek a csavarok, az anyák és a szegecsek.

A csavar olyan kötőelem, amelynél egy hengeres test külső oldalába spirális horony (menet) van vágva. A csavar egy olyan elemmel párosítható, amelynek belsejébe egy hozzá illeszkedő, fordított csigavonalú horony (menet) van metszve. Ha a csavart forgatjuk a menetes furatban, egyre beljebb halad abban. A csavarok legfőbb jellemzői a fő átmérő, a menetemelkedés, a hossz, a fej kialakítása és a behajtásukhoz használandó eszköz típusa (1. ábra).

1. ábra: A csavarok legfőbb jellemzői a fej kialakítása, a behajtásukhoz használandó eszköz típusa, a fő átmérő (major diameter), a menetemelkedés (thread pitch) és a hossz (length) (ábra: a szerző, az Essentra Components anyagainak felhasználásával)

A menetemelkedés az a távolság, amennyit a csavar egy fordulat alatt előrehalad, vagy más szóval a szomszédos menetek csúcsai közötti távolság. Az Amerikai Egyesült Államokban (USA) általában az egységnyi hosszúságban lévő menetszámot használják mértékegységként. Az egységes menetszabvány (UTS, Unified Thread Standard) Észak-Amerikában a hüvelyket (in. – inch) használja hosszúsági egységként. Az UTS szabvány szerinti csavarok jellemzői a névleges átmérő és a menetszám, például az ¼-20 méretű csavar egy ¼ hüvelyk átmérőjű csavar, amelynek menetemelkedése (vagy ezt a mérőszámot tekintve inkább menetsűrűsége) 20 menet/hüvelyk.

Az ¼ hüvelyknél kisebb átmérőjű csavarok jellemzőjeként egy 0–16 közötti egész számot – az úgynevezett átmérőmutatót – használnak. Minél nagyobb az átmérőmutató, annál nagyobb az átmérő.

A csavar fő átmérője úgy határozható meg, hogy az átmérőmutatót megszorozzuk 0,013 ezreddel, és a szorzathoz hozzáadunk 0,060 hüvelyket. Így egy #6-os csavar átmérője (6 × 0,013) + 0,060, azaz 0,138 in. (3,5 mm).

Létezik metrikus szabvány is, ez a csavarokat az M betűvel jelöli, és az M betűt a csavar fő átmérője követi mm-ben, majd a menetemelkedés szintén mm-ben.

Egy példa az UTS nejloncsavarokra az Essentra Components 011024H100 jelű csavar, amely 1 hüvelyk (25,4 mm) hosszú, #10-24 méretű (azaz 4,82 mm átmérőjű, 24 menet/hüvelyk menetemelkedésű), hatlapfejű nejloncsavar. Az Essentra Components 0401024HN jelű alkatrész egy ehhez való, #10-24 méretű hatlapú nejlonanya. A #10 méretű kötőelemek fő átmérője 0,19 hüvelyk (4,82 mm).

A szükséges fejkialakítások a felhasználási területtől függőek. A süllyesztett hornyokkal ellátott lapos és ovális fejek élmentes felületűek, ezért nem akadnak bele a ruházatba és más tárgyakba. Az imbusz- és hengeres fejű csavaroknak általában nagyobb a fejmagasságuk, és gyakran használják őket süllyesztett furatokban. A lapos alsó fejfelületű csavarokat, például az állító-, a trapézfejű és a félgömbfejű csavarokat például kapocslécekben használják vezetékek rögzítésére. A hatlapfejű és az imbuszcsavarokat a nagy meghúzási nyomatékot igénylő felhasználási területekre tervezték.

A hasított (slotted) fej a legelemibb behajtási kialakítás, amelyet a legjobb kézzel becsavarni. A keresztfejes (Philips), a hatlapfejű (hex) és az imbuszfejű (socket) kialakítást gyakran használják villanymotoros behajtóeszközökkel, hogy a behajtóeszköz feje le ne csússzon a csavarról.

Szegecsek

A szegecs egy nem menetes mechanikus rögzítőelem, amely alkatrészeket tart össze. Sokféle nejlonszegecs létezik, beleértve a bepattintós, a fogazott és a benyomós szegecseket, a rögzítőgombokat (szakmai szlengben bolhákat), valamint a vak- és popszegecseket. Beszerelési módjuk szerint lehetnek oldható és nem oldható kötést adó szegecsek és vakszegecsek. Típustól függetlenül minden szegecsnek összekötendő alkatrészeken átmenő előfúrt furatra van szüksége. A különféle szegecsek különböző rögzítési módokat használnak. Az Essentra Components SR-3075W jelű bepattintós szegecs például szétnyíló szoknyával van ellátva (2. ábra).

2. ábra: Az SR-3075W jelűhöz hasonló bepattintós szegecsek egy szétnyíló szoknyával vannak ellátva (ábra: a szerző, az Essentra Components anyagainak felhasználásával)

Miután a szegecset behelyezték a furatba, a fejét benyomják, és a szoknya szétnyílik, rögzítve a szegecset. A szegecsek jellemzői a fej átmérője, a hossz, a szegecs átmérője és az átfogási tartomány. Az átfogási tartomány a rögzített alkatrészek azon legnagyobb vastagsága, amelynél a szegecs még megfelelően működik. Az Essentra Components SR-3075W jelű szegecsének fejátmérője 6,4 mm, hossza 7,5 mm, átmérője 3 mm, átfogási tartománya 5 mm. Ez a fajta nejlonszegecs a fejet felfelé húzva eltávolítható.

Az Essentra Components 27XT1250250 jelű fogazott szegecse a fogakkal ellátott szára segítségével rögzíti az alkatrészeket (3. ábra).

3. ábra: A 27XT1250250 jelűhöz hasonló fogazott szegecsek fogai úgy vannak kialakítva, hogy a szegecs könnyen becsússzon a furatba, ugyanakkor megakadályozzák a szegecs eltávolítását (kép: a szerző, az Essentra Components anyagainak felhasználásával)

A fogazott szegecs fogai olyan szögben állnak, hogy behelyezéskor összenyomódjanak, de a kihúzás megakadályozása érdekében a furat oldalának szorulnak. Ezek a szegecsek fém, hab, gumi, műanyag és még fa alkatrészekhez is használhatóak.

Az Essentra Components 27XT1250250 jelű szegecse 3,18 mm-es (1/4 colos) furatba való. Hossza 8,15 mm, átfogási tartománya 1,58–6,35 mm.

A fogazott szegecsek másik típusa a kétrészes összepattintós szegecs, amilyen például az Essentra Components BR1-226-01 jelű szegecse. Ez a fajta kötőelem vékony alkatrészek összekapcsolására használható igazán jól. Úgy működik, hogy a fogazott szegecs két felét egymásba nyomva egyetlen rögzítőelemmé egyesítjük azokat (4. ábra).

4. ábra: A BR1-226-01 fogazott szegecs két felének fogai egymásba kapcsolódnak, és így szilárd kötést képeznek (kép: a szerző, az Essentra Components anyagainak felhasználásával)

Az Essentra Components BR1-226-01 jelű szegecse 7,14 mm-es furatba illeszkedik. Hossza 5,74 mm, átfogási tartománya 5,97–7,54 mm.

A benyomós szegecsek, amilyen például az Essentra Components 61PR400600 jelű szegecse (5. ábra), gyors, megbízható és nem oldható kötést tesznek lehetővé. Ezeknek a vakszegecseknek az esetében nem szükséges hozzáférni az egymáshoz rögzített alkatrészek hátoldalához.

5. ábra: A 61PR400600 előszerelt benyomós szegecs pálcáját benyomva szétfeszül a szegecs szoknyája, és szilárd, nem oldható kötést hoz létre (kép: a szerző, az Essentra Components anyagainak felhasználásával)

A benyomós szegecsek beszerelése úgy történik, hogy a szegecs testét behelyezik a panel furatába, és a szegecs közepén lévő pálcát egy benyomószerszám segítségével benyomják a szegecs belsejébe, szétfeszítve ezzel a szegecs szoknyáját. Az Essentra Components 61PR400600 jelű szegecse 11,3 mm hosszú, és 4,75 mm-es furatba illeszkedik. Az átfogási tartománya 1,98–9,53 mm.

Az Essentra Components 27AC0011 jelű rögzítőgomb vagy bolha egy könnyen beépíthető rögzítőelem, amellyel szerszám nélkül rögzíthetőek a lemezalkatrészek vagy más könnyű alkatrészek (6. ábra).

6. ábra: A 27AC0011 jelű rögzítőgomb vékony fémlemezek vagy más könnyű alkatrészek egymáshoz rögzítésére ideális (kép: a szerző, az Essentra Components anyagainak felhasználásával)

A beszerelés egyszerű, mindössze be kell nyomni a szegecstestet az előfúrt kerek furatba, és addig kell nyomni a szegecsfejet, amíg a szegecs a helyére nem rögzül. Ez a szegecs 4,9 mm-es furatba illeszkedik, és 13,08 mm hosszú. Az átfogási tartománya 4,2–4,7 mm.

A popszegecs a vakszegecsek egyik fajtája, amely nem igényel a panel hátoldalához való hozzáférést. Ilyen precíziós öntéssel készült nejlon popszegecs például az Essentra Components CR32-2-1 jelű szegecse (7. ábra).

7. ábra: A popszegecs rögzítéséhez egy szegecshúzó szerszámra van szükség, amellyel kihúzzák a popszegecs tüskéjét a szegecs feje felé, így a szegecs összepréselődik, és a furathoz simul (kép: Essentra Components)

A CR32-2-1 jelű popszegecs testén keresztül egy tüske megy át. A szegecset behelyezik a furatba, és egy szegecshúzó szerszámmal kifelé húzzák a szegecs testén át a tüskét. Ennek hatására a szegecstest összepréselődik, hozzányomódik a furathoz, és egymáshoz rögzíti az alkatrészeket. Ennek a popszegecsnek az átmérője 3,2 mm, hossza 9,6 mm, 3,3 mm átmérőjű furatba illeszkedik, az átfogási tartománya 4,0–7,0 mm.

Minden szegecsfajta többféle átmérőben és hosszúságban kapható, hogy megfeleljenek a felhasználási területek követelményeinek.

A megfelelő szegecsek kiválasztása

Az Essentra Components katalógusa megkönnyíti a szükséges méretű szegecsek kiválasztását. Első lépésként a szegecs típusát kell kiválasztani. Ezután a katalógus az egymáshoz rögzítendő alkatrészek vastagsága alapján megadja az adott átfogási tartománynak megfelelő furatátmérők és szegecshosszúságok listáját (8. ábra).

8. ábra: Az Essentra-katalógus az egymáshoz rögzítendő alkatrészek vastagsága alapján segíti a szegecsek kiválasztását (ábra: Essentra Components)

A 2,1–2,2 mm átmérőjű furatokba illeszkedő bepattintós szegecsekből hét típus található a katalógusban. 5,2–5,7 mm átfogási tartomány esetén a szükséges rögzítési vastagság eléréséhez 7,5 mm hosszúságú szegecsre van szükség (7. sor).

Összegzés

A nejlon kötőelemek számos előnyt kínálnak az elektronikai, háztartási és gépjárműipari felhasználási területeken. Könnyebbek, mint fém társaik, nem vezetik a villanyáramot és korrózióállóak, valamint sokféle típusban és méretben kaphatóak.