Como selecionar e usar fixadores de nylon

Os dispositivos eletrônicos exigem fixadores para prender placas de circuito, montar placas filha, fechar painéis e outros usos. Há muitos tipos de parafusos, porcas e rebites feitos com uma variedade de materiais. A seleção de fixadores deve levar em conta as necessidades exclusivas das aplicações eletrônicas, incluindo isolamento elétrico, resistência à corrosão e à vibração, pouco peso, características não magnéticas e instalação às cegas.

Este artigo discute diferentes fixadores de nylon, sua seleção e sua aplicação. Exemplos da Essentra Components, incluindo parafusos, porcas, rebites de encaixe, grampo presilha e rebites pop, são usados para fins ilustrativos.

Por que nylon para fixadores?

O nylon é uma família de poliamidas lineares termoplásticas de engenharia de alto desempenho com alta resistência mecânica, boa resistência à fadiga, ao impacto e à corrosão e excelentes propriedades de isolamento elétrico. Ele também é leve em comparação com metais como o alumínio e oferece maior resistência ao desgaste. Essas propriedades o tornam ideal para aplicações eletrônicas. À medida que os dispositivos eletrônicos diminuem, a redução de peso é uma das principais metas de projeto. Do ponto de vista da confiabilidade e da experiência do usuário, um fixador de metal solto em um dispositivo eletrônico ativo pode ser um desastre; um fixador de nylon solto e não condutor é apenas um aborrecimento.

Os tipos mais comuns de nylon usados em fixadores para aplicações de engenharia são o nylon 6 e o nylon 6/6. O nylon 6 é um polímero derivado de vários monômeros, cada um com seis átomos de carbono. A fórmula química do nylon é (C6H11NO)n. O nylon 6/6 é feito de dois monômeros, cada um com seis átomos de carbono, daí o nome nylon 6/6.

O Nylon 6/6 é o material mais comumente usado para fixadores devido ao seu custo mais baixo e à faixa de temperatura ligeiramente mais alta.

Tipos de fixadores

Um fixador é um dispositivo físico que une mecanicamente dois ou mais objetos de forma permanente ou não permanente. Os fixadores mecânicos mais comuns são parafusos, porcas e rebites.

Um parafuso é um fixador que usa uma ranhura helicoidal (rosca) cortada na parte externa de um corpo cilíndrico. Ele se encaixa em uma ranhura helicoidal reversa cortada no interior de um furo correspondente. Girar o parafuso no orifício rosqueado faz com que ele avance contra a superfície de contato. Um parafuso é especificado principalmente por seu diâmetro externo da rosca, passo da rosca, comprimento, tipo de cabeça e tipo de acionamento (Figura 1).

Figura 1: os parafusos são especificados por tipo de cabeça, tipo de acionamento, diâmetro externo da rosca, passo da rosca e comprimento. (Fonte da imagem: autor, usando material da Essentra Components)

O passo da rosca é a distância que o parafuso avança em uma volta ou a distância entre os picos das roscas adjacentes. Nos Estados Unidos (EUA), ele é comumente especificado pela contagem de fios por unidade de comprimento. O Unified Thread Standard (UTS) usa a polegada (pol.) como unidade de comprimento na América do Norte. Os parafusos UTS são especificados por seu diâmetro nominal e contagem de roscas; por exemplo, ¼-20 é um parafuso com um diâmetro de ¼ pol. com uma contagem de roscas de 20 roscas por polegada.

Os parafusos com diâmetros inferiores a ¼ pol. são especificados por um número inteiro, de 0 a 16, chamado de bitola. Quanto maior o número da bitola, maior o diâmetro.

O diâmetro externo da rosca de um parafuso pode ser determinado multiplicando o número da bitola por 0,013 e adicionando o produto a 0,060 pol. Assim, um parafuso nº 6 tem um diâmetro de (6 x 0,013) + 0,060 ou 0,138 pol. (3,5 mm).

Há também um padrão métrico em que os parafusos são designados pela letra M seguida do diâmetro externo da rosca do parafuso em mm e do passo da rosca em mm.

Um exemplo de um parafuso de nylon UTS, o 011024H100 da Essentra Components, é um parafuso sextavado de nylon nº 10-24 de 1 pol. (25,4 mm) de comprimento com cabeça sextavada. O 0401024HN da Essentra Components é uma porca sextavada de nylon nº 10-24 correspondente. Os fixadores nº 10 têm um diâmetro externo da rosca de 0,19 pol. (4,826 mm).

A seleção dos tipos da cabeça depende da aplicação. Cabeças retas e ovais com furos escareados oferecem superfícies sem bordas que não prendem roupas ou objetos. Os parafusos com cabeça cilíndrica e allen geralmente têm maior altura de cabeça e são frequentemente usados em furos escareados. Parafusos de encosto chato, como os de cabeça cilíndrica, de panela e abaulada, são usados para prender fios nas pontes de terminais. Os de cabeça sextavada e allen destinam-se a aplicações que exigem aperto com alto torque.

As chaves de fenda são o tipo de acionamento mais básico e funcionam melhor quando acionadas manualmente. As chaves phillips, sextavadas e allen são frequentemente usadas com parafusadeiras elétricas para evitar que a ponta da chave escorregue do parafuso.

Rebites

Um rebite é um fixador mecânico sem rosca que mantém os componentes unidos. Há muitos tipos de rebites de nylon, incluindo os de encaixe, grampo presilha ou pinheiro, push-in, botão de montagem e cegos ou pop. Suas características de instalação incluem permanente, removível e cego. Independentemente do tipo, todos os rebites exigem um furo pré-perfurado nos componentes a serem unidos. Diferentes estilos de rebites usam uma variedade de mecanismos de ancoragem. Por exemplo, o rebite de encaixe SR-3075W da Essentra Components usa um ilhós expansível (Figura 2).

Figura 2: um rebite de encaixe, como o SR-3075W, usa um ilhós expansível para ancorá-lo. (Fonte da imagem: autor, usando material da Essentra Components)

Depois que um rebite de encaixe é inserido em um orifício, a cabeça é empurrada para dentro e o ilhós se expande para ancorá-lo. Um rebite é especificado por seu diâmetro da cabeça, comprimento, diâmetro do rebite e faixa de aperto. A faixa de aperto é a espessura dos componentes fixados com os quais o rebite funcionará corretamente. O SR-3075W da Essentra Components tem um diâmetro da cabeça de 6,4 mm (0,253 pol.), um comprimento de 7,5 mm (0,295 pol.), um diâmetro do rebite de 3 mm (0,118 pol.) e uma faixa de aperto de 5 a 5,99 mm (0,197 a 0,236 pol.). Esse tipo de rebite de nylon pode ser removido puxando a cabeça para cima.

Um rebite grampo presilha ou pinheiro, como o 27XT1250250 da Essentra Components, usa uma haste com nervuras para fixar os componentes (Figura 3).

Figura 3: as nervuras dos rebites grampo presilha, como o 27XT1250250, são anguladas para deslizar facilmente em um orifício, evitando que o rebite seja removido. (Fonte da imagem: autor, usando material da Essentra Components)

As nervuras do rebite grampo presilha são anguladas para comprimir na inserção, mas travam nas laterais do furo para impedir a retirada. Esses rebites funcionam em componentes de metal, espuma, borracha, plástico e até mesmo madeira.

O 27XT1250250 da Essentra Components foi projetado para um furo de 3,18 mm (0,125 pol.). Ele tem um comprimento de 8,15 mm (0,321 pol.) e uma faixa de aperto de 1,58 a 6,35 mm (0,062 a 0,250 pol.).

Outro tipo de rebite grampo presilha é um rebite de catraca de duas peças, como o BR1-226-01 da Essentra Components. Esse tipo de fixador funciona bem para unir componentes finos. Ele funciona unindo as duas metades do rebite de catraca para formar um único fixador (Figura 4).

Figura 4: as duas peças do rebite de catraca BR1-226-01 se encaixam nos dentes da garra para formar uma ligação de acoplamento rígida. (Fonte da imagem: autor, usando material da Essentra Components)

O BR1-226-01 da Essentra Components requer um diâmetro de furo de 7,14 mm (0,281 pol.). Ele tem um comprimento de 5,74 mm (0,226 pol.) e uma faixa de aperto de 5,97 a 7,54 mm (0,235 a 0,297 pol.).

Rebites de pressão, como o 61PR400600 da Essentra Components (Figura 5), proporcionam fixação rápida, confiável e permanente. Esses rebites cegos não exigem acesso do lado reverso dos componentes unidos.

Figura 5: empurrar o êmbolo pré-montado do 61PR400600 expande o rebite para proporcionar uma conexão sólida e permanente. (Fonte da imagem: autor, usando material da Essentra Components)

Os rebites de pressão são instalados inserindo o corpo do rebite no orifício do painel e pressionando o êmbolo acoplado no conjunto usando uma ferramenta de instalação para expandir o rebite. O 61PR400600 da Essentra Components tem 11,3 mm (0,445 pol.) de comprimento e é montado em um orifício de 4,75 mm (0,187 pol.). Ele tem uma faixa de aperto de 1,98 a 9,53 mm (0,078 a 0,375 pol.).

O botão de montagem ou clipe canoa 27AC0011 da Essentra Components é um fixador de fácil instalação para prender peças de chapa metálica ou componentes leves, sem ferramentas (Figura 6).

Figura 6: o botão de montagem 27AC0011 é ideal para manter unidas chapas metálicas finas ou componentes leves. (Fonte da imagem: autor, usando material da Essentra Components)

A instalação é tão simples quanto empurrar o corpo do rebite em um furo redondo pré-perfurado e pressionar a cabeça do rebite até que ele se encaixe no lugar. Esse rebite se encaixa em um furo de 4,9 mm (0,192 pol.) e tem 13,08 mm (0,515 pol.) de comprimento. Ele tem uma faixa de aperto de 4,2 a 4,7 mm (0,165 a 0,185 pol.).

Um rebite pop é outro rebite de inserção cega que não requer acesso ao lado reverso do painel. A unidade de nylon moldada com precisão CR32-2-1 da Essentra Components é um exemplo (Figura 7).

Figura 7: um rebite pop requer uma ferramenta para puxar o mandril do rebite em direção à cabeça do rebite, fazendo com que o rebite entre em colapso e se abra contra o furo. (Fonte da imagem: Essentra Components)

O CR32-2-1 tem um mandril que passa pelo corpo do rebite. O rebite é inserido no orifício e uma ferramenta de rebite pop é usada para puxar o mandril através do corpo do rebite. Isso faz com que o corpo do rebite entre em colapso, se expanda contra o orifício e trave os componentes. Esse rebite tem um diâmetro de 3,2 mm (0,126 pol.) e um comprimento de 9,6 mm (0,378 pol.). Ele necessita um diâmetro do furo de 3,3 mm (0,130 pol.) e uma faixa de aperto de 4,0 a 7,0 mm (0,157 a 0,276 pol.).

Cada tipo de rebite é oferecido em uma variedade de diâmetros e comprimentos para atender aos requisitos da aplicação.

Especificação de rebites

O catálogo da Essentra Components facilita a seleção do tamanho do rebite necessário. O usuário começa escolhendo um tipo de rebite. Em seguida, com base na espessura dos componentes a serem unidos, o catálogo fornece uma variedade de diâmetros de furo e comprimentos de rebite adequados para essa faixa de aperto (Figura 8).

Figura 8: o catálogo da Essentra fornece um método para selecionar rebites com base na espessura dos componentes que serão unidos. (Fonte da imagem: Essentra Components)

Uma amostra de seleções de rebites de encaixe para um diâmetro de furo de 2,1 a 2,2 mm (0,083 a 0,087 pol.) mostra sete modelos adequados. Para uma faixa de aperto de 5,2 a 5,7 mm (0,205 a 0,225 pol.), é necessário o rebite de 7,5 mm (0,295 pol.) de comprimento (linha 7) para atingir a espessura de retenção necessária.

Conclusão

Os fixadores de nylon oferecem muitas vantagens para aplicações eletrônicas, eletrodomésticas e automotivas. Eles são mais leves do que seus equivalentes metálicos, não são condutores e são resistentes à corrosão, além de estarem disponíveis em vários tipos e tamanhos.