Три технических пути резьбовых вставок: проволочные резьбовые вставки, втулки внутренней-наружной резьбы и заклёпочные вставки
Итоговое резюме
Есть три технических пути для упрочнения резьбовых отверстий в мягком металле: проволочные резьбовые вставки, втулки внутренней-наружной резьбы и заклёпочные вставки. Они различаются по принципу, установке, несущей способности и подходящему основному материалу, и часто путаются. В статье используются сравнительные таблицы для прояснения механического механизма, параметров выбора и режимов отказа всех трёх путей, помогая вам выбрать правильно с первого раза в сценариях литья алюминия/магния под давлением, печатных плат и листового металла.
Содержание
Почему три пути часто путаются
При создании резьбовых соединений на литье алюминия/магния под давлением, тонкостенном листовом металле и печатных платах инженерные чертежи часто говорят «добавьте резьбовую вставку здесь», но именно какой вид вставки обычно не обсуждается до стадии RFQ. Результат в том, что для той же позиции поставщик A цитирует проволочную резьбовую вставку, поставщик B цитирует заклёпочную гайку, а поставщик C цитирует втулку внутренней-наружной резьбы — три совершенно разных структуры, цены отличаются в несколько раз, и методы установки не взаимозаменяемы.
Более хлопотно то, что неправильный выбор — не просто «немного дороже». Заклёпочной вставке нужно, чтобы лист имел достаточно пластичности для течения и поглощения её; установленная на литье под давлением, она напрямую треснет. Проволочной резьбовой вставке требуется сначала нарезать специализированную монтажную внутреннюю резьбу; на листовом металле 1 мм она просто не может быть нарезана.
Применимые границы трёх путей на самом деле довольно ясны; проблема в отсутствии таблицы, которая сравнивает их бок о бок.
Путь 1: Проволочные резьбовые вставки
Проволочная резьбовая вставка — спиральная катушка, намотанная из упрочнённой проволоки нержавеющей стали ромбического сечения. Она завинчивается в специализированную внутреннюю резьбу, предварительно нарезанную в основном материале, и её внутренняя сторона формирует новую несущую резьбу.
Механический механизм
Наружные вершины ромбического сечения полностью соответствуют основной резьбе, распределяя нагрузку, передаваемую болтом, по большему числу витков основной резьбы, тем самым решая две проблемы одновременно: прочность несущей резьбы и равномерность распределения нагрузки. В обычном резьбовом отверстии из мягкого металла первый виток часто несёт около половины нагрузки; после установки вставки эта доля значительно падает.
Ключевые параметры
| Позиция | Типичное значение | Примечания |
|---|---|---|
| Материал | Нержавеющая сталь 304 (316 и другие опционально) | Твёрдость HRC 43–50 |
| Номинальная длина | 1d / 1,5d / 2d / 3d | Обычно 1,5d–2d |
| Уровень нагрузки | Совместим с болтами класса 8.8 и выше | Ключевое преимущество для основного материала из мягкого металла |
| Установка | Специализированный метчик + завинчивание | Требует специализированного диаметра сверла под метчик и метчика |
| Возможность повторного использования | Заменяема при износе резьбы | Превращает необратимый элемент в заменяемый элемент |
Путь 2: Втулки внутренней-наружной резьбы
Втулка внутренней-наружной резьбы — металлическая втулка с внутренней и наружной резьбой: наружная резьба завинчивается в основной материал, а внутренняя резьба принимает верхнюю деталь. Она разделяет соединение на две стадии — первая фиксируется в основном материале, вторая используется для сборки.
Почему она подходит для тонких деталей
Потому что нагрузка несётся самой втулкой, а не опирается на прочность резьбы основного материала. Основному материалу нужно только обеспечить одну резьбу, которая может выдержать момент завинчивания, поэтому требование к толщине стенки ниже, чем у проволочной резьбовой вставки. На сверхтонких печатных платах 1,2 мм и 1,4 мм втулка внутренней-наружной резьбы является способом «аутсорсинга» способности соединения за пределы платы.
| Сравнение | Проволочная резьбовая вставка | Втулка внутренней-наружной резьбы |
|---|---|---|
| Структура | Спиральная катушка, без сплошной стенки | Сплошная втулка, с участками внутренней и наружной резьбы |
| Требование к толщине основной стенки | Выше | Низкое, подходит для тонких деталей |
| Путь нагрузки | Распределена в основную резьбу | В основном передаётся через саму втулку |
| Выступ над основной поверхностью | В основном заподлицо | Обычно некоторый выступ |
| Типичное использование | Упрочнение литой резьбы | Печатная плата, тонкие листы, сверхтонкие конструкции |
Путь 3: Заклёпочные вставки
Заклёпочная вставка (включая заклёпочные гайки и заклёпочные шпильки) фиксируется пластической деформацией и механической блокировкой. Во время установки вставка запрессовывается в предварительно пробитое отверстие в листе; насечки, рёбра или ступени на вставке вдавливаются в лист, образуя механический замок против вращения и вырывания.
Характеристики установки
- Нарезание не требуется: листу нужно только пробитое или сверленое отверстие, устраняя операцию нарезания.
- Запрессовка с одной или двух сторон: в зависимости от конструкционного типа; некоторые модели могут быть завершены с одной стороны.
- Сопротивление моменту от насечечной блокировки: глубина насечки должна соответствовать твёрдости листа; мягкие, тонкие листы имеют недостаточный захват.
- Опирается на пластическое течение листа: лист должен иметь некоторую пластичность и толщину, иначе он трескается во время запрессовки.
Перекрёстное сравнение трёх путей
| Размер | Проволочная резьбовая вставка | Втулка внутренней-наружной резьбы | Заклёпочная вставка |
|---|---|---|---|
| Принцип фиксации | Упругое восстановление + соответствие резьбы | Наружная резьба завинчена | Блокировка пластической деформацией |
| Подходящая основа | Литье Al/Mg под давлением, пластик, сталь | Тонкий лист, печатная плата, тонкостенные детали | Листовой металл, холоднокатаный лист |
| Требуется нарезание | Да (специализированный метчик) | Да (основное отверстие наружной резьбы) | Нет |
| Требование к толщине основной стенки | Высокая | Низкая | Средняя (должна быть достаточно толстой для захвата) |
| Возможность повторного использования | Заменяемая вставка | Может быть отвинчена | В основном не съёмная после запрессовки |
| Влияние на поверхность листа | Нет | Локальный выступ | Выпухлость может появиться на задней стороне |
| Несущая способность | Высокая | Средняя до высокой | Средняя |
| Типичный уровень стоимости | Низкая | Высокая | Средняя |
Способ использования этой таблицы прост: сначала посмотрите на основной материал, затем на толщину стенки и есть ли достаточно пространства для нарезания, наконец на то, нужна ли возможность повторного использования. Эти три условия в основном определяют путь.
Путь решения по выбору
- Основой является литьё под давлением или пластиковая деталь? Выберите проволочную резьбовую вставку. Литьё под давлением имеет плохую пластичность и трескается при клёпке; для пластиковых деталей предпочесть вставки с самонарезающими структурами или латунные гайки горячей посадки.
- Основой является листовой металл без пространства для нарезания? Выберите заклёпочную вставку, при условии, что толщина листа и пластичность достаточно для формирования эффективного захвата.
- Основой является тонкий лист или печатная плата, нуждающаяся в резьбе за пределами платы? Выберите втулку внутренней-наружной резьбы. Она делает способность соединения независимой от основного материала, поэтому толщина стенки больше не является узким местом.
- Нужна повторная разборка и резьба будет изнашиваться? Предпочтите проволочную резьбовую вставку; при износе просто замените вставку вместо всей зажимаемой детали.
- Требуется высокая вибрация и защита от ослабления? Для проволочных резьбовых вставок выберите тип самоторможения для решения упрочнения резьбы и защиты от ослабления одним шагом.
Общая ценность трёх путей: они превращают резьбу из незаменяемого элемента детали в соединительный элемент, который проектируем, заменяем и верифицируем. Прочность резьбового отверстия в мягком металле больше не должна определяться основным материалом.
Заключение: выберите путь по основному материалу
Выбор резьбовой вставки — не о том, что более продвинуто, а о том, что лучше всего соответствует основному материалу. Литьё под давлением нуждается в проволочной резьбовой вставке, которая распределяет нагрузку; тонкий лист нуждается в заклёпочной вставке, которая избегает нарезания; сверхтонкая конструкция нуждается во втулке внутренней-наружной резьбы, которая делает несущую способность независимой.
YF Zhichengjia предлагает соответствующие продукты и решения по установке по всем трём путям — проволочные резьбовые вставки, втулки внутренней-наружной резьбы и заклёпочные вставки — и может предоставить полный набор советов по выбору на основе основного материала, толщины стенки и требований к нагрузке, вовлекая себя на стадии проектирования для подтверждения, является ли размер сверла под метчик и толщина стенки жизнеспособными, избегая обнаружения того, что вставка не может быть установлена, только после начала производства.
