Nailonkiinnittimien valinta ja käyttö

Elektroniikkalaitteet vaativat kiinnittimiä piirilevyjen kiinnittämiseen, tytärlevyjen asennukseen, paneelien sulkemiseen ja muihin käyttötarkoituksiin. On olemassa monenlaisia ruuveja, muttereita ja niittejä, jotka on valmistettu erilaisista materiaaleista. Kiinnittimien valinnassa täytyy ottaa huomioon elektroniikkasovellusten yksilölliset tarpeet, kuten sähköinen erotus, korroosion- ja tärinänkestävyys, keveys, ei-magneettiset ominaisuudet ja sokkoasennus.

Tässä artikkelissa käsitellään erilaisia nailonkiinnittimiä, niiden valintaa ja sovelluksia. Essentra Componentsin tuotteita, kuten ruuveja, muttereita, napsautettavia niittejä, väkäkiinnittimiä ja vetoniittejä, käytetään esimerkkeinä havainnollistamistarkoituksessa.

Miksi nailonista valmistetut kiinnittimet?

Nailon on erittäin suorituskykyisten, teknisten, termoplastisten, lineaaristen polyamidien tuoteperhe, joka tarjoaa korkean mekaanisen lujuuden, hyvän väsymis-, iskun- ja korroosionkestävyyden sekä erinomaiset sähköeristysominaisuudet. Se on myös kevyttä verrattuna metalleihin, kuten alumiiniin, ja sen kulumiskestävyys on parempi. Nämä ominaisuudet tekevät siitä ihanteellisen elektroniikkasovelluksiin. Elektroniikkalaitteiden koon jatkaessa kutistumistaan painon vähentäminen on tärkeä suunnittelutavoite. Löyhä metallikiinnitys voi olla aktiivisessa elektroniikkalaitteessa luotettavuuden ja käyttäjäkokemuksen kannalta katastrofi; löyhä, ei-johtava nailonkiinnitys on vain harmittava.

Yleisimpiä kiinnittimissä käytettäviä nailontyyppejä ovat teknisissä sovelluksissa nailon 6 ja nailon 6/6. Nailon 6 on polymeeri, joka on johdettu useista monomeereistä, joissa jokaisessa on kuusi hiiliatomia. Nailonin kemiallinen kaava on (C6H11NO)n. Nailon 6/6 on valmistettu kahdesta monomeeristä, joissa kummassakin on kuusi hiiliatomia: sen vuoksi nimi nailon 6/6.

Nailon 6/6 on kiinnittimissä yleisesti käytetty materiaali sen edullisuuden ja hieman korkeamman lämpötila-alueen vuoksi.

Kiinnitintyypit

Kiinnitin on komponentti, joka yhdistää vähintään kaksi kappaletta mekaanisesti toisiinsa pysyvästi tai ei pysyvästi. Suosittuja mekaanisia kiinnittimiä ovat ruuvit, mutterit ja niitit.

Ruuvi on kiinnitin, joka käyttää sylinterimäisen kappaleen ulkoreunaan leikattua kierreuraa (kierrettä). Se sopii vastakkaiseen kierreuraan, joka on leikattu vastakkaisen reiän sisäpuolelle. Kun ruuvia kierretään kierteitetyssä reiässä, se painuu vastinpintaan. Ruuvi määritellään ensisijaisesti sen suurimman halkaisijan, kierteen nousun, pituuden, kannan mallin ja hahlotyypin perusteella (kuva 1).

Kuva 1: Ruuvit määritellään kannan mallin, hahlotyypin, suurimman halkaisijan, kierteen nousun ja pituuden mukaan. (Kuvan lähde: kirjoittaja Essentra Componentsin materiaalia käyttäen)

Kierteen nousu tarkoittaa matkaa, jonka ruuvi etenee yhden kierroksen aikana, tai kahden peräkkäisen kierteen harjojen välimatkaa. Yhdysvalloissa (USA) se ilmoitetaan tavallisesti kierteiden lukumääränä pituusyksikköä kohti. Unified Thread Standard (UTS) käyttää Pohjois-Amerikassa pituusyksikkönä tuumaa (”). UTS-ruuvit määritellään niiden nimellishalkaisijan ja kierteiden lukumäärän mukaan: ¼-20 on esimerkiksi ruuvi, jonka halkaisija on ¼ tuumaa ja kierteiden lukumäärä 20 kierrettä tuumaa kohti.

Ruuvit, joiden halkaisija on alle ¼ tuumaa, määritellään kokonaisluvulla 0–16, jota kutsutaan sen mittaluvuksi. Mitä suurempi mittaluku on, sitä suurempi on ruuvin halkaisija.

Ruuvin suurin halkaisija voidaan määrittää kertomalla mittaluku numerolla 0,013 ja lisäämällä tuotteeseen 0,060 tuumaa. Näin ollen ruuvin #6 halkaisija on (6 * 0,013) + 0,060 eli 0,138 tuumaa (3,5 mm).

On olemassa myös metrinen standardi, jossa ruuvit merkitään kirjaimella M, jonka perässä ilmoitetaan ruuvin suurin halkaisija millimetreinä ja sitten kierteen nousu millimetreinä.

Esimerkki UTS-nailonruuvista on Essentra Componentsin 011024H100, 1 tuuman (25,4 mm) pituinen, kuusiokantainen nailonruuvi #10-24. Essentra Componentsin 0401024HN on vastaava nailoninen kuusiomutteri #10-24. #10-kiinnittimien suurin halkaisija on 0,19 tuumaa (4,826 mm).

Kantamallien valinta riippuu sovelluksesta. Upporeikiin asennettavat tasa- ja ovaalikannat tarjoavat reunattomat pinnat, jotka eivät tartu vaatteisiin tai esineisiin. Kuusiokolo- ja lieriökupukantaruuveilla on yleensä korkeampi kanta, ja niitä käytetään usein upotettuihin reikiin. Tasapohjaisia ruuveja, kuten litteä-, kupu- ja pallokantaruuveja, käytetään johtojen kiinnittämiseen liitinrimoihin. Kuusiokanta- ja kuusiokoloruuvit on tarkoitettu sovelluksiin, joissa tarvitaan kiristystä korkealla vääntömomentilla.

Urakanta ovat yksinkertaisin hahlotyyppi, ja se sopii parhaiten manuaaliseen kiinnitykseen. Ristikanta-, kuusiokanta- ja kuusiokoloprofiileja käytetään usein sähkötoimisten vääntimien kanssa, jotta vääntimen pää ei lipsahda pois ruuvista.

Niitit

Niitti on kierteetön mekaaninen kiinnitin, joka pitää komponentit yhdessä. Nailonniittejä on monenlaisia, kuten napsautettavat, väkä- tai kuusipuu-, paino-, kiinnitysnappi- ja sokko- tai vetoniitit. Niiden asennusominaisuuksiin kuuluvat pysyvä, irrotettava ja sokko. Kaikki niitit vaativat mallista riippumatta valmiiksi poratun reiän yhdistettävien osien läpi. Eri niittityypeissä käytetään erilaisia ankkurointimekanismeja. Esimerkiksi Essentra Componentsin napsautettavassa painoniitissä SR-3075W käytetään leviävää läpivientisuojusta (kuva 2).

Kuva 2: Napsautettavassa niitissä, kuten SR-3075W, käytetään ankkuroinnissa leviävää läpivientisuojusta. (Kuvan lähde: kirjoittaja Essentra Componentsin materiaalia käyttäen)

Kun napsautettava niitti on asetettu reikään, sen pää työnnetään sisään, ja läpivientisuojus leviää sen ankkuroimiseksi. Niitti määritellään kannan halkaisijan, pituuden, niitin halkaisijan ja ankkurointialueen mukaan. Ankkurointialue on kiinnitettävien osien paksuus, joilla niitti toimii oikein. Essentra Components SR-3075W-mallin kannan halkaisija on 0,253 tuumaa (6,4 mm), pituus 0,295 tuumaa (7,5 mm), niitin halkaisija 0,118 tuumaa (3 mm) ja ankkurointialue 0,197–0,236 tuumaa (5–5,99 mm). Tämäntyyppinen nailonniitti voidaan irrottaa vetämällä kantaa ylöspäin.

Väkä- tai kuusipuuniitissä, kuten Essentra Componentsin 27XT1250250, osien kiinnittämiseen käytetään väkäsellistä vartta (kuva 3).

Kuva 3: Väkäniittien, kuten mallin 27XT1250250, rivat ovat vinoja, niin että ne liukuvat helposti reikään ja estävät samalla niitin irtoamisen. (Kuvan lähde: kirjoittaja Essentra Componentsin materiaalia käyttäen)

Väkäniitin rivat ovat vinoja siten, että ne puristuvat työnnettäessä, mutta lukittuvat reiän sivuille estäen ulosvedon. Nämä niitit soveltuvat metalli-, vaahtomuovi-, kumi-, muovi- ja jopa puuosiin.

Essentra Componentsin 27XT1250250 on tarkoitettu 0,125 tuuman (3,18 mm) reikään. Sen pituus on 0,321 tuumaa (8,15 mm) ja ankkurointialue 0,062–0,250 tuumaa (1,58–6,35 mm).

Toinen väkäniittityyppi on kaksiosainen räikkäniitti, kuten Essentra Componentsin BR1-226-01. Tämäntyyppinen kiinnitin sopii hyvin ohuiden kappaleiden yhdistämiseen. Sitä käytetään yhdistämällä kaksi räikkäniitin puolikasta toisiinsa yhdeksi kiinnittimeksi (kuva 4).

Kuva 4: Räikkäniitin BR1-226-01 kaksi osaa lukkiutuu toisiinsa tartuntahampaiden ansiosta ja muodostaa jäykän sidoksen. (Kuvan lähde: kirjoittaja Essentra Componentsin materiaalia käyttäen)

Essentra Componentsin räikkäniitti BR1-226-01 vaatii reiän halkaisijaksi 0,281 tuumaa (7,14 mm). Sen pituus on 0,226 tuumaa (5,74 mm) ja ankkurointialue on 0,235–0,297 tuumaa (5,97–7,54 mm).

Painoniitit, kuten Essentra Componentsin 61PR400600 (kuva 5), tarjoavat nopean, luotettavan ja pysyvän kiinnityksen. Nämä sokkoniitit eivät vaadi pääsyä yhdistettävien osien kääntöpuolelle.

Kuva 5: Painoniitin 61PR400600 esiasennetun painimen painaminen levittää niitin, jolloin saadaan aikaan vahva ja pysyvä liitos. (Kuvan lähde: kirjoittaja Essentra Componentsin materiaalia käyttäen)

Painoniitit asennetaan asettamalla niitin runko paneelin reikään ja painamalla niitin painin asennustyökalun avulla kokoonpanoon niitin levittämiseksi. Essentra Componentsin painoniitin 61PR400600 on 0,445 tuumaa (11,3 mm) pitkä ja se asennetaan 0,187 tuuman (4,75 mm) reikään. Sen ankkurointialue on 0,078–0,375 tuumaa (1,98–9,53 mm).

Essentra Componentsin työnnettävä niitti 27AC0011 on helposti asennettava kiinnitin, jolla voidaan kiinnittää ohuita metallilevyjä tai kevyitä komponentteja toisiinsa ilman työkaluja (kuva 6).

Kuva 6: Työnnettävä niitti 27AC0011 sopii erinomaisesti ohuiden metallilevyjen tai kevyiden komponenttien kiinnittämiseen yhteen. (Kuvan lähde: kirjoittaja Essentra Componentsin materiaalia käyttäen)

Asennus on yksinkertaista – niitin runko työnnetään valmiiksi porattuun pyöreään reikään ja niitin kantaa painetaan, kunnes se lukittuu paikalleen. Tämä niitti sopii 0,192 tuuman (4,9 mm) reikään, ja sen pituus on 0,515 tuumaa (13,08 mm) Sen ankkurointialue on 0,165–0,185 tuumaa (4,2–4,7 mm).

Pop- tai vetoniitti on toinen sokkoasennettava niitti, joka ei vaadi pääsyä levyn kääntöpuolelle. Essentra Componentsin tarkkuusvalettu nailonyksikkö CR32-2-1 on esimerkki sellaisesta (kuva 7).

Kuva 7: Vetoniitti vaatii työkalun niitin karan vetämiseksi kohti niitin kantaa, jolloin niitti painuu kasaan ja laajenee reikää vasten. (Kuvan lähde: Essentra Components)

CR32-2-1-mallissa on niitin rungon läpi kulkeva kara. Niitti asetetaan reikään, ja kara vedetään niitin rungon läpi niittipihdeillä. Tämä saa niitin rungon menemään kasaan, laajenemaan reikää vasten ja lukitsemaan osat yhteen. Tämän niitin halkaisija on 0,126 tuumaa (3,2 mm) ja pituus 0,378 tuumaa (9,6 mm). Se vaatii reikähalkaisijan 0,130 tuumaa (3,3 mm), ja sen ankkurointialue on 0,157–0,276 tuumaa (4,0–7,0 mm).

Jokaista niittityyppiä on saatavana erilaisilla halkaisijoilla ja pituuksilla täyttämään kunkin sovelluksen vaatimukset.

Niittien määrittäminen

Essentra Componentsin luettelo tekee niittikoon valinnasta helppoa. Käyttäjä aloittaa valitsemalla niittityypin. Sen jälkeen luettelo tarjoaa yhdistettävien kappaleiden paksuuden perusteella valikoiman sopivia reikähalkaisijoita ja niittipituuksia kyseiselle ankkurointialueelle (kuva 8).

Kuva 8: Essentra-luettelo tarjoaa menetelmän niittien valintaan yhdistettävien komponenttien paksuuden perusteella. (Kuvan lähde: Essentra Components)

Esimerkki 0,083–0,087 tuuman (2,1–2,2 mm) reikähalkaisijalle tarkoitettujen napsautettavien niittien valikoimasta näyttää seitsemän sopivaa mallia. Jos ankkurointialue on 0,205–0,225 tuumaa (5,2–5,7 mm), tarvitaan 0,295 tuumaa (7,5 mm) pitkä niitti (rivi 7) tarvittavan ankkurointipaksuuden saavuttamiseksi.

Yhteenveto

Nailonkiinnittimet tarjoavat monia etuja elektroniikka-, kodinkone- ja autosovelluksiin. Ne ovat kevyempiä kuin metalliset vastineensa, ne eivät johda sähköä ja ne kestävät korroosiota. Lisäksi niitä on saatavana monentyyppisinä ja -kokoisina.