Come scegliere e utilizzare i dispositivi di fissaggio in nylon

I dispositivi elettronici richiedono elementi per fissare le schede a circuiti stampati, montare le schede figlie, chiudere i pannelli e per altri scopi. Esistono molti tipi di viti, dadi e rivetti in diversi materiali. La scelta dei dispositivi di fissaggio deve tenere conto delle esigenze specifiche delle applicazioni elettroniche, tra cui l'isolamento elettrico, la resistenza alla corrosione e alle vibrazioni, la leggerezza, le caratteristiche non magnetiche e l'installazione cieca.

Questo articolo illustra i diversi dispositivi di fissaggio in nylon, la loro selezione e la loro applicazione. A scopo illustrativo, sono utilizzati prodotti di Essentra Components, tra cui viti, dadi, rivetti a scatto, dispositivi di fissaggio con ritegni e rivetti ciechi.

Perché il nylon per i dispositivi di fissaggio?

Il nylon è una famiglia di poliammidi lineari in termoplastica ad alte prestazioni con elevata resistenza meccanica, buona resistenza alla fatica, agli urti e alla corrosione ed eccellenti proprietà di isolamento elettrico. È anche un materiale leggero rispetto a metalli come l'alluminio e offre una maggiore resistenza all'usura. Queste proprietà lo rendono ideale per applicazioni elettroniche. Con la contrazione dei dispositivi elettronici, la riduzione del peso è uno dei principali obiettivi di progettazione. Dal punto di vista dell'affidabilità e dell'esperienza dell'utente, un fissaggio metallico allentato in un dispositivo elettronico attivo può essere un disastro; un fissaggio in nylon non conduttivo allentato invece è solo una seccatura.

I tipi di nylon più comuni utilizzati per i dispositivi di fissaggio per applicazioni tecniche sono il nylon 6 e il nylon 6/6. Il nylon 6 è un polimero derivato da più monomeri, ciascuno con sei atomi di carbonio. La formula chimica del nylon è (C6H11NO)n. Il nylon 6/6 è composto da due monomeri, ciascuno con sei atomi di carbonio: da qui il nome nylon 6/6.

Il nylon 6/6 è il materiale più comunemente utilizzato per i dispositivi di fissaggio, grazie al suo costo inferiore e all'intervallo di temperatura leggermente più elevato.

Tipi di fissaggi

Un dispositivo di fissaggio è un elemento che unisce meccanicamente due o più oggetti in modo permanente o non permanente. I dispositivi di fissaggio meccanici più diffusi sono viti, dadi e rivetti.

La vite è un organo di fissaggio che utilizza una scanalatura elicoidale (filettatura) intagliata sull'esterno di un corpo cilindrico. Si avvita in una scanalatura elicoidale inversa ricavata all'interno del foro di accoppiamento. Ruotandola nel foro filettato, la vite avanza all'interno della superficie di accoppiamento. Le caratteristiche principali di una vite sono il diametro maggiore, il passo della filettatura, la lunghezza, il tipo di testa e il tipo di avvitamento (Figura 1).

Figura 1: Le viti sono specificate in base al tipo di testa e di avvitamento, al diametro maggiore, al passo della filettatura e alla lunghezza. (Immagine per gentile concessione dell'autore, basata su materiale di Essentra Components)

Il passo della filettatura è la corsa lineare per ogni giro della vite, ossia la distanza tra due creste adiacenti. Negli Stati Uniti, è comunemente specificato dal numero di filetti per unità di lunghezza. Lo standard di filettatura unificato (UTS) utilizza il pollice come unità di lunghezza in Nord America. Le viti UTS sono specificate dal diametro nominale e dal numero di filetti; ad esempio, ¼-20 è una vite con un diametro di ¼ di pollice e un numero di filetti pari a 20 per pollice.

Le viti di diametro inferiore a ¼ di pollice sono specificate da un numero intero, da 0 a 16, chiamato calibro. Maggiore è il numero di calibro, maggiore è il diametro.

Il diametro maggiore di una vite può essere determinato moltiplicando il numero di calibro per 0,013 e aggiungendo il prodotto a 0,060 pollici. Pertanto, una vite n.6 ha un diametro di (6 * 0,013) + 0,060 o 0,138 pollici (3,5 mm).

Esiste anche uno standard metrico in cui le viti sono indicate con la lettera M seguita dal diametro maggiore della vite in mm e dal passo della filettatura in mm.

Un esempio di vite in nylon UTS, 011024H100 di Essentra Components, è una vite con calotta in nylon n.10-24 lunga 1 pollice (25,4 mm) avente una testa esagonale. 0401024HN di Essentra Components è il dado esagonale in nylon n.10-24 corrispondente. I dispositivi di fissaggio n.10 hanno un diametro maggiore di 4,826 mm.

La scelta della testa dipende dall'applicazione. Le teste piatte e ovali con fori svasati offrono superfici senza spigoli che non si impigliano negli indumenti o negli oggetti. Le viti con testa a brugola e a filetto hanno generalmente un'altezza maggiore e sono spesso utilizzate nei fori svasati. Le viti a fondo piatto, come quelle a testa cilindrica, a testa bombata e a bottone, sono utilizzate per fissare i fili nelle morsettiere. Le teste esagonali e a brugola sono destinate ad applicazioni che richiedono un serraggio ad elevato momento torcente.

La punta di avvitamento scanalata è il tipo più elementare ed è preferibile per l'avvitamento manuale. Punte Phillips (a croce), esagonali e brugole sono spesso utilizzate con avvitatori elettrici per evitare che la testa dell'avvitatore perda il contatto con la vite.

Rivetti

Il rivetto è un dispositivo di fissaggio meccanico non filettato che tiene insieme i componenti. Esistono molti tipi di rivetti in nylon, tra cui quelli a scatto, con ritegni o ad abete, a innesto, a bottoncino di montaggio e ciechi. Le loro caratteristiche includono i tipi di installazione permanente, rimovibile e cieca. Indipendentemente dal tipo, tutti i rivetti richiedono la presenza di un foro attraverso i componenti da unire. I diversi stili di rivetti utilizzano una varietà di meccanismi di ancoraggio. Ad esempio, il rivetto a scatto SR-3075W di Essentra Components utilizza un occhiello a espansione (Figura 2).

Figura 2: Un rivetto a scatto, come il modello SR-3075W, utilizza un passacavo a espansione per l'ancoraggio. (Immagine per gentile concessione dell'autore, basata su materiale di Essentra Components)

Dopo aver inserito un rivetto a scatto in un foro, la testa viene spinta all'interno e il passacavo si espande per ancorarlo. Un rivetto è specificato dal diametro della testa, dalla lunghezza, dal diametro e dall'intervallo di presa. L'intervallo di presa è lo spessore dei componenti fissati su cui il rivetto funziona correttamente. Il modello SR-3075W di Essentra Components ha un diametro della testa di 6,4 mm, una lunghezza di 7,5 mm, un diametro di 3 mm e un intervallo di presa compreso tra 5 e 5,99 mm. Questo tipo di rivetto in nylon può essere rimosso tirando la testa verso l'alto.

Un rivetto con ritegni o ad abete, come il modello 27XT1250250 di Essentra Components, utilizza un codolo con nervature per fissare i componenti (Figura 3).

Figura 3: Le nervature dei rivetti con ritegni, come il modello 27XT1250250, sono angolate in modo da introdursi facilmente nel foro ma impedendo al rivetto di essere rimosso. (Immagine per gentile concessione dell'autore, basata su materiale di Essentra Components)

Le nervature del rivetto con ritegni sono angolate in modo da comprimersi durante l'inserimento, ma si bloccano ai lati del foro per impedirne l'estrazione. Questi rivetti funzionano con componenti in metallo, schiuma, gomma, plastica e persino legno.

27XT1250250 di Essentra Components è destinato a un foro da 3,18 mm. Ha una lunghezza di 8,15 mm e un intervallo di presa compreso tra 1,58 a 6,35 mm.

Un altro tipo di rivetto con ritegni è il rivetto a cricchetto in due pezzi BR1-226-01 di Essentra Components. Questo tipo di fissaggio funziona bene per unire componenti sottili. Le due metà del rivetto a cricchetto si uniscono in un unico dispositivo di fissaggio (Figura 4).

Figura 4: I due pezzi del rivetto a cricchetto BR1-226-01 incastrano i denti di presa per formare un accoppiamento rigido. (Immagine per gentile concessione dell'autore, basata su materiale di Essentra Components)

BR1-226-01 di Essentra Components richiede un foro di diametro di 7,14 mm. È lungo 5,74 mm e ha un intervallo di presa compreso tra 5,97 e 7,54 mm.

I rivetti a pressione, come il modello 61PR400600 di Essentra Components (Figura 5), forniscono un fissaggio rapido, affidabile e permanente. Questi rivetti ciechi non richiedono l'accesso al retro dei componenti uniti.

Figura 5: Spingendo il pistoncino preassemblato del rivetto 61PR400600, il rivetto si allarga per formare un collegamento solido e permanente. (Immagine per gentile concessione dell'autore, basata su materiale di Essentra Components)

I rivetti a pressione si installano inserendo il corpo del rivetto nel foro del pannello e premendo il pistoncino collegato nel gruppo utilizzando un attrezzo di installazione che espande il rivetto. 61PR400600 di Essentra Components è lungo 11,3 mm e si monta in un foro di 4,75 mm. Ha un intervallo di presa da 1,98 a 9,53 mm.

Il bottoncino di montaggio o la clip a canoa 27AC0011 di Essentra Components è un dispositivo di fissaggio facile da installare per fissare parti in lamiera o componenti leggeri senza l'ausilio di attrezzi (Figura 6).

Figura 6: Il bottoncino di montaggio 27AC0011 è ideale per tenere insieme lamiere sottili o componenti leggeri. (Immagine per gentile concessione dell'autore, basata su materiale di Essentra Components)

L'installazione è semplice: basta spingere il corpo del rivetto in un foro rotondo e premere sulla testa del rivetto per bloccarlo in posizione. Questo rivetto si inserisce in un foro di 4,9 mm ed è lungo 13,08 mm. Ha un intervallo di presa compreso tra 4,2 e 4,7 mm.

Un rivetto cieco è un altro tipo di rivetto a inserimento cieco che non richiede l'accesso al retro del pannello. Il modello CR32-2-1 di Essentra Components in nylon stampato di precisione ne è un esempio (Figura 7).

Figura 7: Un rivetto cieco richiede un attrezzo per tirare il mandrino verso la testa del rivetto, facendo collassare il rivetto e svasandolo contro il foro. (Immagine per gentile concessione di Essentra Components)

CR32-2-1 ha un mandrino che passa attraverso il corpo del rivetto. Il rivetto viene inserito nel foro e si utilizza un attrezzo apposito a pressione per tirare il mandrino attraverso il corpo del rivetto. In questo modo il corpo del rivetto collassa, si espande contro il foro e blocca tra loro i componenti. Questo rivetto ha un diametro di 3,2 mm e una lunghezza di 9,6 mm. Richiede un foro di diametro di 3,3 mm e ha un intervallo di presa compreso tra 4,0 e 7,0 mm.

Ogni tipo di rivetto è disponibile in una gamma di diametri e lunghezze per soddisfare i requisiti di varie applicazioni.

Specifiche dei rivetti

Il catalogo di Essentra Components semplifica la scelta delle dimensioni dei rivetti necessari. L'utente inizia scegliendo un tipo di rivetto. Poi, in base allo spessore dei componenti da unire, il catalogo fornisce vari diametri dei fori e di lunghezze dei rivetti adatti a quell'intervallo di presa (Figura 8).

Figura 8: Il catalogo di Essentra fornisce un metodo per selezionare i rivetti in base allo spessore dei componenti da unire. (Immagine per gentile concessione di Essentra Components)

Un campione della selezione di rivetti ciechi per un foro di diametro compreso tra 2,1 e 2,2 mm mostra sette modelli adatti. Per un intervallo di presa compreso tra 5,2 e 5,7 mm, è necessario un rivetto lungo 7,5 mm (linea 7) per ottenere lo spessore di tenuta necessario.

Conclusione

I dispositivi di fissaggio in nylon offrono molti vantaggi per le applicazioni elettroniche, domestiche e automotive. Sono più leggeri delle loro controparti metalliche, non conduttivi e resistenti alla corrosione e sono disponibili in molti tipi e dimensioni.