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PolskaCómo diseñar el orificio adecuado para insertos para instalación por calor/ultrasonido
Por Christie Jones, vicepresidenta de Marketing
Los insertos roscados para plásticos permiten a los diseñadores sustituir los componentes metálicos mecanizados y fundidos por plástico para lograr un ahorro significativo en costos y peso, al tiempo que se mantiene la resistencia de la unión atornillada, siempre que:
- Seleccione el inserto adecuado para los requisitos de la aplicación,
- que el inserto se instale correctamente en el orificio, y
- el orificio en el que se instala el inserto esté diseñado correctamente, teniendo en cuenta la composición del plástico, el tipo de inserto seleccionado y el método de instalación.
Los insertos también proporcionan roscas reutilizables y uniones roscadas seguras y firmes. Dado que los insertos roscados suelen tener aproximadamente el doble de diámetro que los tornillos, la capacidad de carga de una unión que utiliza insertos se incrementa alrededor de cuatro veces en comparación con el uso exclusivo de tornillos. La resistencia a la extracción puede aumentarse aún más incrementando la longitud de los insertos.
La retención dentro del orificio se logra mediante la conformación del plástico a las características externas del inserto. Es necesario que se desplace un volumen suficiente de plástico para llenar completamente estas características externas, de manera que el inserto alcance su máximo rendimiento cuando el plástico se solidifique.
Este informe técnico se centra en las directrices de diseño de los orificios en ensambles de plástico que utilizan insertos roscados instalados mediante equipos térmicos o ultrasónico para garantizar el máximo rendimiento.
Directrices de diseño óptimo:
Los orificios para insertos instalados mediante calor o ultrasonido siempre deben ser más profundos que la longitud del inserto. El tornillo de montaje nunca debe tocar fondo en el orificio, ya que se produciría un efecto de levantamiento. La profundidad mínima recomendada del orificio es la longitud del inserto más dos (2) pasos de rosca.
La parte superior del inserto instalado debe quedar al ras con la superficie de la pieza de plástico, con una protuberancia máxima de 0,13 mm (0,005") con respecto a la pieza receptora.
Correcto
(nivelado)
Incorrecto
(por encima del nivel)
Incorrecto
(por debajo del nivel)
Los avellanados solo se recomiendan para insertos con cabeza, de modo que la parte superior del inserto quede al ras con la superficie del plástico después de la instalación. El diámetro del avellanado debe ser de 0,5 mm (0,02") a 1,3 mm (0,05") mayor que el diámetro de la cabeza del inserto. La profundidad mínima del avellanado debe especificarse como el espesor de la cabeza.
Es fundamental que el tamaño del orificio sea el correcto. Los orificios más grandes disminuyen el rendimiento, mientras que los más pequeños provocan tensiones indeseables y posibles grietas en el plástico. Los orificios de tamaño insuficiente también pueden provocar rebabas en el borde del orificio y dificultar la instalación del inserto.
Ejemplo de avellanado con (A) = L + 2 pasos de rosca
Orificio recto
A: Conicidad máxima de 1°
B: ∅D
C: Profundidad mínima del orificio Longitud del inserto + 2 pasos de rosca
D: Diámetro óptimo del saliente 2-3 veces el diámetro del inserto
Orificio cónico
A: ∅E
B: Profundidad mínima del orificio Longitud del inserto + 2 pasos de rosca
C: Diámetro óptimo del saliente 2-3 veces el diámetro del inserto
D: ∅D
SPIROL proporciona los tamaños de orificio recomendados para cada tipo de inserto en la Guía de diseño de insertos para plásticos. Los orificios recomendados deben revisarse si se utilizan rellenos de vidrio o minerales. Si el contenido del relleno es igual o superior al 15 %, se recomienda aumentar el diámetro del orificio en 0,08 mm (0,003”); si el contenido es igual o superior al 35 %, el aumento recomendado es de 0,15 mm (0,006”). Para contenidos intermedios, se recomienda realizar una interpolación.
En el caso de los orificios rectos, la conicidad no debe superar un ángulo incluido de 1°. Los orificios cónicos deben tener un ángulo incluido de 8°. Se deben utilizar insertos rectos únicamente en orificios rectos y insertos cónicos únicamente en orificios cónicos.
Incorrect
Correct
| A: Pieza de acoplamiento B: Pieza receptora |
C: Orificio ∅H D: Piloto ∅P |
El orificio de la pieza de acoplamiento debe ser más pequeño que el diámetro del piloto del inserto en el receptor para evitar que el inserto se salga del ensamble, lo que se conoce como «jack-out».
Los orificios moldeados son preferibles a los orificios perforados. La superficie más densa y resistente del orificio moldeado mejora el rendimiento. Los pines del núcleo del molde deben ser lo suficientemente grandes para permitir la contracción del material.
El rendimiento del inserto se ve afectado por el saliente de plástico y/o el espesor de la pared que rodea al inserto. Por lo general, el espesor óptimo de la pared o el diámetro del saliente de plástico es de dos (2) a tres (3) veces el diámetro del inserto, y este multiplicador relativo disminuye a medida que aumenta el diámetro del inserto. El espesor de la pared debe ser suficiente para evitar abultamientos durante la instalación y lo bastante resistente para soportar el par de apriete recomendado para el tornillo. Las líneas de unión deficientes pueden provocar fallos y reducir el rendimiento del inserto. Se pueden añadir nervaduras al saliente para aumentar la resistencia.
El diámetro del orificio pasante en el componente de acoplamiento es muy importante. El inserto, y no el plástico, debe soportar la carga. El orificio en el componente de acoplamiento debe ser más grande que el diámetro exterior del tornillo de montaje, pero más pequeño que el diámetro piloto o frontal del inserto, para evitar que se salga. Si se requiere un orificio más grande en el componente de acoplamiento por motivos de alineación, se debe considerar el uso de un inserto con cabeza.
Dada la variedad de plásticos, tipos de relleno y sus combinaciones, se recomienda consultar encarecidamente con SPIROL Engineering para cada aplicación
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