elektronisch Geräte benötigen Befestigungselemente zum Befestigen von Leiterplatten, zum Befestigen von Tochterplatinen, zum Schließen von Platten und für andere Zwecke. Es gibt viele Arten von Schrauben, Muttern und Nieten aus unterschiedlichen Materialien. Bei der Auswahl der Befestigungselemente müssen die besonderen Anforderungen elektronischer Anwendungen berücksichtigt werden, einschließlich elektrischer Isolierung, Korrosions- und Vibrationsbeständigkeit, geringem Gewicht, nichtmagnetischen Eigenschaften und blinder Installation.
In diesem Artikel werden verschiedene Nylon-Befestigungselemente, ihre Auswahl und ihre Anwendung erläutert. Zur Veranschaulichung werden Beispiele von Essentra Components verwendet, darunter Schrauben, Muttern, Schnappnieten, Widerhakenbefestigungen und Blindnieten.
Warum Nylon für Verbindungselemente?
Nylon ist eine Familie leistungsstarker technischer thermoplastischer linearer Polyamide mit hoher mechanischer Festigkeit, guter Ermüdungs-, Schlag- und Korrosionsbeständigkeit sowie hervorragenden elektrischen Isoliereigenschaften. Außerdem ist es im Vergleich zu Metallen wie Aluminium leicht und bietet eine höhere Verschleißfestigkeit. Diese Eigenschaften machen es ideal für elektronische Anwendungen. Da elektronische Geräte schrumpfen, ist die Gewichtsreduzierung ein wichtiges Designziel. Unter dem Gesichtspunkt der Zuverlässigkeit und des Benutzererlebnisses kann ein lockerer Metallverschluss in einem aktiven elektronischen Gerät eine Katastrophe sein; Ein lockerer, nicht leitender Nylonverschluss ist nur lästig.
Die am häufigsten in Verbindungselementen für technische Anwendungen verwendeten Nylonarten sind Nylon 6 und Nylon 6/6. Nylon 6 ist ein Polymer, das aus mehreren Monomeren mit jeweils sechs Kohlenstoffatomen besteht. Die chemische Formel von Nylon lautet (C6H11NO)n. Nylon 6/6 besteht aus zwei Monomeren mit jeweils sechs Kohlenstoffatomen: daher der Name Nylon 6/6.
Nylon 6/6 ist aufgrund seiner geringeren Kosten und des etwas höheren Temperaturbereichs das am häufigsten verwendete Material für Verbindungselemente.
Befestigungsarten
Ein Befestigungselement ist ein Hardwaregerät, das zwei oder mehr Objekte dauerhaft oder nicht dauerhaft mechanisch miteinander verbindet. Beliebte mechanische Verbindungselemente sind Schrauben, Muttern und Nieten.
Eine Schraube ist ein Befestigungselement, das eine spiralförmige Nut (Gewinde) verwendet, die in die Außenseite eines zylindrischen Körpers geschnitten ist. Es passt in eine umgekehrt spiralförmige Nut, die in die Innenseite eines passenden Lochs eingeschnitten ist. Durch Eindrehen der Schraube in das Gewindeloch wird diese in die Gegenfläche vorgeschoben. Eine Schraube wird hauptsächlich durch ihren Außendurchmesser, ihre Gewindesteigung, ihre Länge, ihren Kopftyp und ihren Antriebstyp spezifiziert (Abbildung 1).
Die Gewindesteigung ist der Abstand, den die Schraube bei einer Umdrehung vordringt, oder der Abstand zwischen den Spitzen benachbarter Gewindegänge. In den Vereinigten Staaten (US) wird sie üblicherweise durch die Fadenzahl pro Längeneinheit angegeben. Der Unified Thread Standard (UTS) verwendet in Nordamerika den Zoll (Zoll) als Längeneinheit. UTS-Schrauben werden durch ihren Nenndurchmesser und ihre Gewindezahl spezifiziert; Beispielsweise ist ¼-20 eine Schraube mit einem Durchmesser von ¼ Zoll und einer Gewindezahl von 20 Gewindegängen pro Zoll.
Schrauben mit Durchmessern von weniger als ¼ Zoll werden durch eine ganze Zahl von 0 bis 16 angegeben, die als Stärke bezeichnet wird. Je größer die Feinheitszahl, desto größer der Durchmesser.
Der Hauptdurchmesser einer Schraube kann ermittelt werden, indem die Gauge-Zahl mit 0.013 multipliziert und das Produkt zu 0.060 Zoll addiert wird. Somit hat eine Schraube Nr. 6 einen Durchmesser von (6 * 0.013) + 0.060 oder 0.138 Zoll (3.5 mm).
Es gibt auch eine metrische Norm, bei der Schrauben mit dem Buchstaben M gefolgt von dem Hauptdurchmesser der Schraube in mm und der Gewindesteigung in mm gekennzeichnet werden.
Ein Beispiel für eine UTS-Nylonschraube, die Essentra Components 011024H100, ist eine 1 Zoll (25.4 mm) lange Nylonkappe Nr. 10-24 mit Sechskantkopf. Die Essentra Components 0401024HN ist eine passende #10-24 Sechskantmutter aus Nylon. Nr. 10-Befestigungselemente haben einen Hauptdurchmesser von 0.19 Zoll (4.826 mm).
Die Auswahl der Kopftypen hängt von der Anwendung ab. Flache und ovale Köpfe mit versenkten Löchern bieten kantenfreie Oberflächen, an denen weder Kleidung noch Gegenstände hängen bleiben. Innensechskant- und Linsenkopfschrauben haben im Allgemeinen eine höhere Kopfhöhe und werden häufig in Senkbohrungen verwendet. Zur Befestigung von Drähten in Klemmenleisten werden Schrauben mit flachem Boden, wie z. B. Binder-, Linsen- und Halbrundkopfschrauben, verwendet. Sechskant- und Innensechskantköpfe sind für Anwendungen gedacht, die ein Anziehen mit hohem Drehmoment erfordern.
Schlitzantriebe sind die einfachste Antriebsart und werden am besten manuell angetrieben. Kreuzschlitz-, Innensechskant- und Steckschlüsselantriebe werden häufig bei elektrischen Schraubendrehern verwendet, um zu verhindern, dass der Kopf des Schraubendrehers von der Schraube rutscht.
Nieten
Eine Niete ist ein mechanisches Befestigungselement ohne Gewinde, das Komponenten zusammenhält. Es gibt viele Arten von Nylonnieten, darunter Schnapp-, Widerhaken- oder Tannenbaumnieten, Stecknieten, Montageknopfnieten und Blind- oder Popnieten. Ihre Installationseigenschaften umfassen permanente, abnehmbare und blinde Installation. Unabhängig von der Art erfordern alle Nieten ein vorgebohrtes Loch durch die Verbindungselemente. Verschiedene Nietarten verwenden unterschiedliche Verankerungsmechanismen. Beispielsweise verwendet der Schnappniet SR-3075W von Essentra Components eine Spreiztülle (Abbildung 2).
Nachdem ein Schnappniet in ein Loch eingeführt wurde, wird der Kopf hineingedrückt und die Öse dehnt sich aus, um ihn zu verankern. Ein Niet wird durch seinen Kopfdurchmesser, seine Länge, seinen Nietdurchmesser und seinen Klemmbereich spezifiziert. Der Klemmbereich ist die Dicke der befestigten Komponenten, über die die Niete ordnungsgemäß funktioniert. Der Essentra Components SR-3075W hat einen Kopfdurchmesser von 0.253 Zoll (6.4 mm), eine Länge von 0.295 Zoll (7.5 mm), einen Nietdurchmesser von 0.118 Zoll (3 mm) und einen Klemmbereich von 0.197 bis 0.236 Zoll (5 bis 5.99 mm). Diese Art von Nylonniete kann durch Hochziehen des Kopfes entfernt werden.
Ein Stachel- oder Tannenbaumniet wie der Essentra Components 27XT1250250 verwendet einen gerippten Schaft zur Befestigung der Komponenten (Abbildung 3).
Die Rippen des Widerhakenniets sind abgewinkelt, um beim Einsetzen zusammengedrückt zu werden, rasten jedoch in den Seiten des Lochs ein, um ein Herausziehen zu verhindern. Diese Nieten funktionieren mit Metall-, Schaumstoff-, Gummi-, Kunststoff- und sogar Holzkomponenten.
Der Essentra Components 27XT1250250 ist für ein Loch von 0.125 Zoll (3.18 mm) vorgesehen. Es hat eine Länge von 0.321 Zoll (8.15 mm) und einen Griffbereich von 0.062 bis 0.250 Zoll (1.58 bis 6.35 mm).
Eine andere Art von Widerhakennieten ist eine zweiteilige Ratschenniete, beispielsweise die BR1-226-01 von Essentra Components. Diese Art von Verbindungselement eignet sich gut zum Verbinden dünner Bauteile. Dabei werden die beiden Ratschenniethälften zu einem einzigen Befestigungselement zusammengefügt (Abbildung 4).
Für Essentra Components BR1-226-01 ist ein Lochdurchmesser von 0.281 Zoll (7.14 mm) erforderlich. Es ist 0.226 Zoll (5.74 mm) lang und hat einen Griffbereich von 0.235 bis 0.297 Zoll (5.97 bis 7.54 mm).
Drucknieten wie die Essentra Components 61PR400600 (Abbildung 5) sorgen für eine schnelle, zuverlässige und dauerhafte Befestigung. Diese Blindnieten erfordern keinen Zugriff auf die Rückseite der verbundenen Bauteile.
Drucknieten werden installiert, indem der Nietkörper in das Blechloch eingeführt und der angebrachte Stößel mit einem Installationswerkzeug in die Baugruppe gedrückt wird, um den Niet aufzuweiten. Der Essentra Components 61PR400600 ist 0.445 mm (11.3 Zoll) lang und wird in einem 0.187 mm (4.75 Zoll) großen Loch montiert. Der Griffbereich beträgt 0.078 bis 0.375 mm (1.98 bis 9.53 Zoll).
Der Montageknopf oder Kanuclip 27AC0011 von Essentra Components ist ein einfach zu installierendes Befestigungselement zum Befestigen von Blechteilen oder leichten Komponenten ohne Werkzeug (Abbildung 6).
Die Installation ist so einfach wie das Einschieben des Nietenkörpers in ein vorgebohrtes rundes Loch und das Drücken auf den Nietenkopf, bis er einrastet. Dieser Niet passt in ein 0.192 Zoll (4.9 mm) großes Loch und ist 0.515 Zoll (13.08 mm) lang. Der Griffbereich beträgt 0.165 bis 0.185 Zoll (4.2 bis 4.7 mm).
Ein Pop- oder Clinch-Niet ist ein weiterer Blindniet, der keinen Zugang zur Rückseite der Platte erfordert. Ein Beispiel ist die präzisionsgeformte Nyloneinheit CR32-2-1 von Essentra Components (Abbildung 7).
Der CR32-2-1 verfügt über einen Dorn, der durch den Nietenkörper verläuft. Der Niet wird in das Loch eingeführt und mit einem Blindnietwerkzeug wird der Dorn durch den Nietenkörper gezogen. Dadurch kollabiert der Nietkörper, dehnt sich gegen das Loch aus und verriegelt die Komponenten miteinander. Dieser Niet hat einen Durchmesser von 0.126 Zoll (3.2 mm) und eine Länge von 0.378 Zoll (9.6 mm). Es erfordert einen Lochdurchmesser von 0.130 Zoll (3.3 mm) und hat einen Griffbereich von 0.157 bis 0.276 Zoll (4.0 bis 7.0 mm).
Jeder Niettyp wird in verschiedenen Durchmessern und Längen angeboten, um den Anforderungen einer Anwendung gerecht zu werden.
Nieten spezifizieren
Der Essentra Components-Katalog erleichtert die Auswahl der benötigten Nietgröße. Der Benutzer wählt zunächst einen Niettyp aus. Basierend auf der Dicke der Verbindungskomponenten bietet der Katalog dann eine Reihe geeigneter Lochdurchmesser und Nietlängen für diesen Klemmbereich (Abbildung 8).
Eine Auswahl von Schnappnieten für einen Lochdurchmesser von 0.083 bis 0.087 Zoll (2.1 bis 2.2 mm) zeigt sieben geeignete Modelle. Bei einem Klemmbereich von 0.205 bis 0.225 Zoll (5.2 bis 5.7 mm) ist der Niet mit einer Länge von 0.295 Zoll (7.5 mm) (Linie 7) erforderlich, um die erforderliche Haltedicke zu erreichen.
Zusammenfassung
Nylon-Befestigungselemente bieten viele Vorteile für Elektronik-, Haushaltsgeräte- und Automobilanwendungen. Sie sind leichter als ihre Gegenstücke aus Metall, nicht leitend und korrosionsbeständig und in vielen Arten und Größen erhältlich.