כיצד לבחור ולהשתמש באמצעי הידוק מניילון

התקני אלקטרוניקה דורשים אמצעי הידוק לאבטחת לוחות מעגלים, הרכבת לוחות-בת, סגירת פאנלים ושימושים אחרים. ישנם סוגים רבים של ברגים, אומים ומסמרות העשויים ממגוון של חומרים. הבחירה של אמצעי הידוק חייבת לתת את הדעת על הצרכים הייחודיים של יישומי אלקטרוניקה, לרבות בידוד חשמלי, עמידות בפני קורוזיה ורעידות, משקל קל, מאפיינים לא-מגנטיים והתקנה עיוורת.

מאמר זה דן באמצעי הידוק שונים מניילון, בבחירתם וביישום שלהם. הדוגמאות של Essentra Components, כולל ברגים, אומים, מסמרות הצמדה, אמצעי הידוק קוצניים ומסמרות פופ, משמשות למטרות המחשה.

מדוע ניילון עבור אמצעי הידוק?

ניילון הוא משפחה של פוליאמידים ליניאריים תרמופלסטיים הנדסיים בעלי ביצועים גבוהים עם חוזק מכני גבוה, עייפות טובה, עמידות בפני פגיעות וקורוזיה ותכונות בידוד חשמלי מצוינות. הוא גם קל משקל בהשוואה למתכות כגון אלומיניום ומציע עמידות גבוהה יותר לבלאי. מאפיינים אלה הופכים אותו לאידיאלי עבור יישומי אלקטרוניקה. ככל שהתקני האלקטרוניקה מתכווצים, הפחתת המשקל הופכת ליעד עיקרי של התכנון. מנקודת המבט של אמינות וחווית המשתמש, מהדק מתכת רופף בהתקן אלקטרוני פעיל יכול להיות אסון; מהדק מניילון לא-מוליך רופף הוא רק מטרד.

הסוגים הנפוצים ביותר של ניילון המשמשים באמצעי הידוק עבור יישומים הנדסיים הם ניילון 6 וניילון 6/6. ניילון 6 הוא פולימר המופק ממספר מונומרים, כל אחד עם שישה אטומי פחמן. הנוסחה הכימית של ניילון היא C6H11NO)n). ניילון 6/6 עשוי משני מונומרים, כל אחד עם שישה אטומי פחמן: ומכאן השם ניילון 6/6.

ניילון 6/6 הוא החומר הנפוץ יותר עבור אמצעי הידוק בשל עלותו הנמוכה יותר ותחום הטמפרטורות המעט יותר גבוה שלו.

סוגי אמצעי הידוק

אמצעי הידוק הוא התקן חומרה המחבר מכנית שני חפצים או יותר יחד באופן פרמננטי או לא-פרמננטי. אמצעי הידוק מכניים נפוצים הם ברגים, אומים ומסמרות.

בורג הוא אמצעי הידוק המשתמש בחריץ הליקלי (תבריג) החצוב בתוך חלקו החיצוני של גוף גלילי. הוא נצמד לחריץ הליקלי הפוך החצוב בתוך החלק הפנימי של חור החיבור. סיבוב הבורג לתוך חור התבריג מקדם אותו לתוך משטח החיבור. בורג מוגדר בעיקר לפי הקוטר העיקרי, פסיעת התבריג, אורך, סוג הראש וסוג ההברגה שלו (איור 1).

איור 1‏: תרשים של ברגים המוגדרים לפי סוג הראש, סוג ההברגה, קוטר ראשי, פסיעת התבריג והאורך. (מקור התמונה: הכותב, באמצעות חומר של Essentra Components)

פסיעת התבריג הוא המרחק שהבורג מתקדם בסיבוב אחד או המרחק בין הפסגות של שני חריצי תבריג סמוכים. בארצות הברית (ארה"ב), זה מוגדר בדרך כלל לפי מספר חריצי התבריג לכל יחידת אורך. תקן Unified Thread Standard‏ (UTS‏) משתמש באינץ' כיחידת האורך בצפון אמריקה. ברגי UTS מוגדרים לפי הקוטר הנומינלי ומספר חריצי התבריג שלהם; לדוגמה, ‎¼-20 הוא בורג בקוטר של ¼ אינץ' עם 20 חריצי תבריג לכל אינץ'.

ברגים בקטרים של פחות מ-¼ אינץ' מוגדרים במספר שלם, 0 עד 16, הנקרא המדיד (Gauge‏) שלו. ככל שמספר המדיד גדול יותר, כך הקוטר גדול יותר.

את הקוטר העיקרי של בורג ניתן לקבוע על ידי הכפלת מספר המדיד ב-0.013 והוספת המכפלה ל-0.060 אינץ'. לפיכך, לבורג #6 יש קוטר של (6 * 0.013) + 0.060 או 0.138 אינץ' (3.5 מ"מ).

קיים גם תקן מטרי שבו ברגים מסומנים באות M, אחריה הקוטר העיקרי של הבורג במ"מ, ולאחר מכן פסיעת התבריג במ"מ.

דוגמה לבורג ניילון UTS‏ הוא ה-011024H100‏ של Essentra Components‏, שהוא בורג כיפת ניילון באורך 1 אינץ' (25.4 מ"מ) 24‏-10‏#‏ עם ראש משושה. ה-0401024HN‏ של Essentra Components‏ מתחבר עם אום משושה מניילון 24‏-10‏#‏. לאמצעי הידוק 10‏# יש קוטר עיקרי של 0.19 אינץ' (4.826 מ"מ).

בחירת סוג הראש תלויה ביישום. ראשים שטוחים ואובליים עם חורים שקועים, מציעים משטחים נטולי-קצוות שאינם נתפסים בבגדים או בחפצים. לברגים עם ראש עם שקע או ראש פיליסטר יש לרוב גובה ראש גבוה יותר והם משמשים בעיקר בחורים עם קידוח-הפוך. ברגים בעלי תחתית שטוחה כגון ביינדר, פאן וראש כפתור משמשים להחזקת חוטים בפסי הדקים. ראשי סוקט ומשושה מיועדים עבור יישומים הדורשים הידוק עם מומנט גבוה.

ראשים מחורצים הם הסוג הבסיסי ביותר ועדיף להבריג אותם ידנית. ראשי פיליפס, משושה וסוקט משמשים לעתים קרובות עם מברגות חשמליות כדי למנוע החלקה החוצה מהבורג.

מסמרות

מסמרת היא אמצעי הידוק מכני ללא-תבריג המחזיק רכיבים יחד. ישנם סוגים רבים של מסמרות ניילון, כולל בהצמדה (Snap-in‏), קוצניים או Fir Tree‏, בדחיפה-פנימה, כפתור הרכבה, וצד-עיוור או פופ. מאפייני ההתקנה שלהם כוללים פרמננטי, נשלף וצד-עיוור. ללא קשר לסוג, כל המסמרות דורשות חור שנקדח-מראש דרך הרכיבים שיש לחבר יחד. סגנונות מסמרות שונים משתמשים במגוון של מנגנוני עיגון. לדוגמה, המסמרת בהצמדה SR-3075W‏ של Essentra Components‏ משתמשת בחבק (Grommet‏) מתרחב (איור 2).

איור 2: מסמרת בהצמדה, כגון SR-3075W, משתמשת בחבק (Grommet‏) מתרחב בכדי לעגן אותה. (מקור התמונה: הכותב, באמצעות חומר של Essentra Components)

לאחר הכנסת המסמרת בהצמדה לתוך חור, הראש נדחף פנימה, והחבק מתרחב כדי לעגן אותה. מסמרת מוגדרת לפי קוטר הראש, אורך, קוטר המסמרת ותחום האחיזה שלה. תחום האחיזה הוא עובי הרכיבים המהודקים איתם המסמרת תעבוד בצורה נכונה. ל-SR-3075W של E יש קוטר ראש של 0.253 אינץ' (6.4 מ"מ), אורך של 0.295 אינץ' (7.5 מ"מ), קוטר מסמרת של 0.118 אינץ' (3 מ"מ), ותחום אחיזה של 0.197 עד 0.236 אינץ' (5 עד 5.99 מ"מ). סוג זה של מסמרת ניילון ניתן להסיר על ידי משיכת הראש כלפי למעלה.

מסמרת קוצנית או Fir Tree‏, כגון ה-27XT1250250‏ של Essentra Components‏, משתמשת בקנה עם צלעות כדי לאבטח את הרכיבים (איור 3).

איור 3: הצלעות של מסמרות קוצניות, כגון 27XT1250250, הן בזווית כדי להחליק אותן לתוך חור בקלות תוך מניעת הסרת המסמרת. (מקור התמונה: הכותב, באמצעות חומר של Essentra Components)

הצלעות של המסמרת הקוצנית היא בזווית כדי להידחס בעת ההחדרה אך ננעלות לתוך דפנות החור כדי למנוע הסרה. מסמרות אלה פועלות עם רכיבי מתכת, קצף מוצק, גומי, פלסטיק ואפילו עץ.

ה-27XT1250250 של Essentra Components‏ מיועדות עבור חור בגודל 0.125 אינץ' (3.18 מ"מ). יש לה אורך של 0.321 אינץ' (8.15 מ"מ) ותחום אחיזה של 0.062 עד 0.250 אינץ' (1.58 עד 6.35 מ"מ).

סוג נוסף של מסמרת קוצנית היא מסמרת ראצ'ט משני-חלקים, כגון ה-BR1-226-01‏ של Essentra Components‏. סוג זה של אמצעי הידוק עובד היטב לחיבור רכיבים דקים. הוא פועל על ידי חיבור שני חצאי מסמרות ראצ'ט ליצירת אמצעי הידוק יחיד (איור 4).

איור 4: שני החלקים של מסמרת ראצ'ט BR1-226-01 משלבים את שיני האחיזה שלהם כדי ליצור חיבור צימוד קשיח. (מקור התמונה: הכותב, באמצעות חומר של Essentra Components)

ה-BR1-226-01‏ של Essentra Components‏ דורש קוטר חור של 0.281 אינץ' (7.14 מ"מ). אורכו 0.226 אינץ' (5.74 מ"מ) ויש לו תחום אחיזה של 0.235 עד 0.297 אינץ' (5.97 עד 7.54 מ"מ).

מסמרות דחיפה, כגון ה-61PR400600‏ של Essentra Components‏ (איור 5), מספקות חיבור מהיר, אמין ופרמננטי. מסמרות צד-עיוור אלו אינן דורשות גישה לצד הנגדי של הרכיבים המחוברים.

איור 5: דחיפה של הבוכנה המורכבת-מראש של ה-61PR400600 מרחיבה את המסמרת כדי לספק חיבור סולידי ופרמננטי. (מקור התמונה: הכותב, באמצעות חומר של Essentra Components)

מסמרות דחיפה מותקנות על ידי הכנסת גוף המסמרת לתוך חור הפאנל ולחיצת הבוכנה המחוברת לתוך המכלל באמצעות כלי התקנה כדי להרחיב את המסמרת. אורכה של ה-61PR400600 של Essentra Components‏ הוא 0.445 אינץ' (11.3 מ"מ) והיא מורכבת בחור של 0.187 אינץ' (4.75 מ"מ). יש לה תחום אחיזה של 0.078 עד 0.375 אינץ' (1.98 עד 9.53 מ"מ).

כפתור ההרכבה או מהדק Canoe‏ 27AC0011‏ של Essentra Components‏ הוא אמצעי הידוק מותקן בקלות לאבטחת חלקי מתכת או רכיבים קלים ללא כלים (איור 6).

איור 6: כפתור ההרכבה 27AC0011 הוא אידיאלי עבור אחיזת יריעות מתכת דקות או רכיבים קלים ביחד. (מקור התמונה: הכותב, באמצעות חומר של Essentra Components)

ההתקנה היא פשוטה - דוחפים את גוף המסמרת לתוך חור עגול שנקדח-מראש ולוחצים על ראש המסמרת עד שהוא ננעל במקומו. מסמרת זו מתאימה לחור של 0.192 אינץ' (4.9 מ"מ) ואורכה 0.515 אינץ' (13.08 מ"מ). יש לה תחום אחיזה של 0.165 עד 0.185 אינץ' (4.2 עד 4.7 מ"מ).

מסמרת פופ או קלינץ' היא מסמרת נוספת להחדרה עיוורת שאינה דורשת גישה לצד האחורי של הפאנל. יחידת הניילון המדויקת CR32-2-1‏ של Essentra Components‏ היא דוגמה אחת (איור 7).

איור 7: מסמרת פופ דורשת כלי כדי למשוך את המנדריל של המסמרת לכיוון ראש המסמרת, ולגרום למסמרת להתקפל ולהיצמד כנגד החור. (מקור התמונה: Essentra Components‏)

ל-CR32-2-1 יש מנדריל שעובר דרך גוף המסמרת. המסמרת מוכנסת לתוך החור, וכלי מסמרת פופ משמש כדי למשוך את המנדריל דרך גוף המסמרת. זה גורם לגוף המסמרת להתקפל ולהתרחב כנגד החור כדי לנעול את הרכיבים יחד. למסמרת זו יש קוטר של 0.126 אינץ' (3.2 מ"מ) ואורך של 0.378 אינץ' (9.6 מ"מ). היא דורשת קוטר חור של 0.130 אינץ' (3.3 מ"מ) ויש לה תחום אחיזה של 0.157 עד 0.276 אינץ' (4.0 עד 7.0 מ"מ).

כל סוג של מסמרת מוצע במגוון של קטרים ואורכים כדי להתאים לדרישות היישום.

הגדרת מסמרות

הקטלוג של Essentra Components מקל על בחירת גודל המסמרת הדרוש. המשתמש מתחיל בבחירת סוג המסמרת. לאחר מכן, על בסיס עובי הרכיבים שיש לחבר, הקטלוג מספק מגוון של קוטרי חורים מתאימים ואורכי מסמרות עבור תחום אחיזה זה (איור 8).

איור 8: קטלוג Essentra מספק שיטה לבחירת מסמרות על בסיס עובי הרכיבים שיש לחבר. (מקור התמונה: Essentra Components‏)

מדגם של בחירות מסמרות הצמדה עבור קוטר חור של 0.083 עד 0.087 אינץ' (2.1 עד 2.2 מ"מ) מציג שבעה דגמים מתאימים. עבור תחום אחיזה של 0.205 עד 0.225 אינץ' (5.2 עד 5.7 מ"מ), נדרשת המסמרת באורך 0.295 אינץ' (7.5 מ"מ) (שורה 7) כדי להשיג את עובי האחיזה הדרוש.

סיכום

אמצעי הידוק מניילון מציעים יתרונות רבים עבור מוצרי אלקטרוניקה, מכשירי חשמל ויישומי רכב. הם קלים יותר מעמיתיהם ממתכת, אינם מוליכים, עמידים בפני קורוזיה וזמינים במגוון של סוגים וגדלים.