螺纹件:当用塑料取代金属时，如何保持连接的完整性

　　许多塑料件设计的最薄弱的部分是连接和装配点。在接合部件的螺栓装配过程中，必须用足够的扭矩将螺栓拧紧，以便在主部件与螺栓螺纹之间产生足够的轴向张力，防止松动。螺栓连接的常见问题是塑料件容易发生变形或应力松弛。在大大低于弹性限度的载荷下，塑料件将失去保持载荷的能力。发生这种情况时，螺纹连接将产生松动。金属螺纹嵌件可以明显提高塑料件中的连接强度，而且本身不易变形。增大的嵌件直径和体积可以将合适安装的扭矩应用到螺栓。这样的连接不会随时间的推移而松动，因为黄铜能够防止螺纹整个载荷路径的永久性变形。而且，使用嵌件可以在不损失螺纹的完整性的情况下实现多次的重复拆装。最终，通常是金属嵌件允许设计人员使用较便宜的塑料件取代机械加工和金属铸件，且不以牺牲性能为代价。使用嵌件装配的典型性能要求包含抗拉强度、旋转扭矩和抗拉强度或拉出力是把嵌件从塑料材料中拉出来所需的轴向力。扭矩是在塑料材料中旋转嵌件所需的旋转力。最后，拔脱力是应用于嵌件头部对面的旋转扭矩和张力的组合(参见图 1)。以下因素可影响嵌件性能：• 嵌件类型、设计和嵌件特性质量

　　如何安装不同类型的嵌件，可以适应各种各样的性能要求和装配方式。必须考虑装配方式，因为这会影响可使用的嵌件类型，以及整体装配成本。嵌件有两种主要类型：一种是注塑型，另一种是在模内嵌入型之后进行安装(后模内嵌入型)。通常，模内嵌入型嵌件能够产生最佳性能，而这种装配方式是迄今为止最贵的。此外，如果嵌件在注塑过程中放置的位置不正确，您就冒着损坏模具的风险。这可能导致数万美元的利润损失。注塑后采用热熔或超声波方式安装的嵌件性能良好，只需要花费模内嵌入型嵌件装配成本的一小部分。模内嵌入型装配非常有效率，而且无需在注塑周期中将嵌件正确装入模具。一般情况下，采用热熔方式安装的嵌件就是整体性能和最低的装配成本的最佳组合。自攻嵌件可以为模内嵌入型嵌件提供最佳拉出阻力，但装配工必须非常小心地安装嵌件，以便嵌件完全与孔成直角，否则无法与螺钉紧密配合。膨胀嵌件专门用于非关键应用，在此类应用中，便于装配(而非扭矩和拉出阻力)为基本设计标准。另一个低成本选件是压入式嵌件，以牺牲扭矩和拉力为代价来降低装配成本。孔设计指南正确的孔尺寸极为重要。孔较大会降低性能，而孔较小又会产生不符合要求的应力，还有可能导致塑料破裂。过小的孔也可能会导致孔的边缘受到磨损。如果塑料中使用填充料，那么必须对嵌件制造商推荐的嵌件孔大小进行调整。如果填充料含量等于或大于15%，建议将孔扩大 0.075 毫米，而如果填充料含量等于或大于 35%，建议将孔径加大 0.15 毫米。模内嵌入型嵌件的孔应始终比嵌件的长度更深。

　　对于自攻嵌件，建议的最小孔深为嵌件长度的 1.2 倍。对于其他的嵌件，推荐深度为嵌件长度加两个螺距。装配螺栓不应下到孔的底部，因为会导致脱扣。注塑孔比钻孔更好，因为注塑孔表面坚固而密集。用于注塑孔的中心销应足够大，以允许收缩。对于直孔，锥度不应超过 1 ̊ 夹角。锥形孔应有 8° 夹角(参见图 2)。锥形孔减少了安装时间，确保嵌件正确安装入孔。另一个好处是更容易从中心销上拆下来。锥形孔仅可使用锥形嵌件。缺点是锥形嵌件不对称，因此必须在装配前确定方向。嵌件性能受塑料凸起直径和/或壁厚的影响。一般来说，最佳壁厚或凸起直径是嵌件直径的两至三倍，相关倍数随着嵌件直径的增大而减小。塑料壁厚应足以避免在安装过程中出现膨胀，并足以产生建议的装配螺钉安装力矩。嵌件附近粗劣的熔合线会导致嵌件失效，并降低嵌件性能。因后压入型嵌件为冷压入,需要更大的凸起直径和/或壁厚，以承受安装过程中产生的更大压力。注塑后，在塑料还发热的时候安装嵌件，一般会避免出现问题。

　　螺纹件供应商推荐SPIROL 的嵌件旨在达到旋转扭矩和拉拔(拉出)性能的最大化和最佳平衡。我们提供免费的应用工程支持，帮助设计最适合您塑料组件应用的嵌件。