Cómo instalar inserciones roscadas

Es importante garantizar que el plástico fluya hacia las características del inserto, ya que esto determina el torque y el rendimiento de extracción del sujetador. La sección transversal izquierda muestra cómo el plástico se ha adaptado a las moletas del inserto. En la sección transversal derecha, el plástico no fluyó lo suficiente hacia los elementos de retención.Fotos cortesía de Spirol International Corp.

Es importante garantizar que el plástico fluya hacia las características del inserto, ya que esto determina el torque y el rendimiento de extracción del sujetador. La sección transversal izquierda muestra cómo el plástico se ha adaptado a las moletas del inserto. En la sección transversal derecha el plástico no fluyó lo suficiente hacia los elementos de retención. Fotos cortesía de Spirol International Corp.

La instalación térmica es más silenciosa que la instalación ultrasónica, y además es más económica. Los equipos térmicos son aproximadamente un 50 por ciento menos costosos. Foto cortesía de Spirol International Corp.

La instalación térmica es más silenciosa que la instalación ultrasónica, y además es más económica. Los equipos térmicos son aproximadamente un 50 por ciento menos costosos. Foto cortesía de Spirol International Corp.

Cuando se roscan tornillos o pernos directamente en componentes de plástico, pueden ocurrir fallas debido a roscas peladas o fluencia del plástico. (Cuando el plástico está expuesto a tensiones mecánicas estáticas o temperaturas elevadas, puede moverse o deformarse). Los insertos roscados proporcionan roscas útiles para situaciones en las que se requiere resistencia de las juntas y la capacidad de ensamblar y desmontar sin degradar los componentes.

Los dos métodos más comunes para instalar insertos roscados son el térmico y el ultrasónico. Pero no son los únicos métodos. También pueden introducirse a presión, moldearse e incluso atornillarse mediante roscas autorroscantes. Sin embargo, la instalación de insertos después del moldeo reduce los costos al acortar el tiempo de moldeo. La instalación posterior al molde también reduce la posibilidad de que se produzcan desechos y daños al molde como resultado de los insertos desalojados.

La instalación térmica y ultrasónica sólo se puede utilizar con piezas termoplásticas. Los termoplásticos son sólidos a temperaturas normales y pueden refundirse numerosas veces. Los termoestables tienen una reacción única en su conversión de líquido a sólido y no se pueden volver a fundir.

Con los métodos de instalación tanto térmicos como ultrasónicos, el inserto se incrusta en un orificio moldeado o perforado mediante la refundición del plástico. La retención dentro del orificio la proporciona el plástico fundido que se adapta a las características externas del inserto. Se debe desplazar un volumen suficiente de plástico para llenar completamente estas características externas de modo que el inserto alcance el máximo rendimiento cuando el plástico se solidifique.

Una manera precisa de determinar suficiente flujo de plástico en las estrías, púas y muescas del inserto es tomar una sección transversal del inserto instalado para ver si sus características se reflejan en el plástico. Es importante garantizar que el plástico fluya hacia las características del inserto, ya que esto determina el torque y el rendimiento de extracción del sujetador.

Aunque ambos dependen de la fusión localizada del plástico, los métodos de instalación térmica y ultrasónica pueden dar como resultado un rendimiento variable. Ambos métodos de instalación tienen ventajas y desventajas que deben considerarse antes de invertir en equipos de instalación.

Una máquina de inserción ultrasónica convierte la energía eléctrica en vibraciones mecánicas. La fuerza descendente normalmente la proporciona un cilindro neumático, mientras que una bocina ultrasónica entrega energía mecánica a la interfaz metal-plástico. Fabricadas con varios metales, incluidas aleaciones de titanio, acero inoxidable y aleaciones de aluminio, las bocinas ultrasónicas entran en contacto directamente con el inserto de metal. A medida que la bocina vibra, la energía mecánica se transfiere al plástico que rodea el inserto, creando calor por fricción para derretir el plástico.

La instalación ultrasónica ofrece varias ventajas. Primero, es rápido. La instalación ultrasónica es generalmente rápida para insertos de menos de 0,25 pulgadas de diámetro exterior. (El proceso lleva más tiempo a medida que aumenta el tamaño de la plaquita). En segundo lugar, la máquina de inserción a menudo se puede reutilizar como soldadora ultrasónica, uniendo directamente dos piezas de plástico. Y tercero, es flexible. Los tamaños y formas de las bocinas se pueden cambiar fácilmente para adaptarse a diferentes tamaños de insertos.

La instalación ultrasónica también tiene varias desventajas. Una es la fusión insuficiente del plástico y puede ocurrir por varias razones.

Para empezar, una mala fijación de las piezas a menudo puede provocar que el inserto se presione en frío. Esto ocurre debido a la amortiguación o la disipación de energía mecánica de la bocina. La amortiguación da como resultado una instalación deficiente porque la energía mecánica de la bocina no está localizada alrededor del inserto.

Cuando los insertos se introducen demasiado rápido, el plástico no tiene tiempo de derretirse por completo. Este es un problema común con la inserción ultrasónica. El resultado es una tensión alta y una mala retención dentro del plástico, lo que puede provocar fallas en la pieza, ya sea durante la instalación inicial del tornillo correspondiente o, peor aún, en el campo.

Las fuerzas vibratorias aplicadas a través del cuerno son difíciles de controlar y, a veces, las piezas se introducen a presión en el orificio antes de que se produzca la fusión. El daño al inserto o al plástico puede ser grave. Si bien los sistemas de control sofisticados pueden ayudar a resolver este problema, pueden casi duplicar el costo de la máquina de inserción.

Finalmente, ligeras variaciones de tamaño del inserto o del orificio pueden ser suficientes para provocar una fusión insuficiente, incluso cuando se reduce la velocidad de inserción.

Otra desventaja de la instalación ultrasónica es la posibilidad de que se formen partículas metálicas. Pueden aparecer diminutas escamas de metal cuando la bocina ultrasónica vibra contra el inserto y desprende el material del inserto.

El ruido es otro problema. El contacto de metal con metal entre la bocina y el inserto puede generar un ruido fuerte. Cuanto más grande sea el inserto, más fuerte será el ruido.

Con los ultrasonidos, puede resultar difícil instalar varios insertos simultáneamente. Es muy costoso, si no imposible, instalar varios insertos al mismo tiempo.

La inserción con una frecuencia incorrecta o una fuerza hacia abajo puede dañar el inserto. En algunos casos, la bocina ultrasónica puede dañar las roscas lo suficiente como para que no se pueda instalar el tornillo correspondiente.

Se debe tener especial precaución al utilizar insertos sin cabeza para garantizar que se haga un contacto adecuado entre el inserto y la bocina. De lo contrario, es probable que se produzcan daños en las roscas internas.

Por último, las bocinas ultrasónicas son caras. Las bocinas están sujetas a desgaste y su reemplazo es costoso. Una bocina a menudo puede costar más de 1.000 dólares.

La instalación térmica se logra transfiriendo calor desde la punta a través del inserto al plástico, o precalentando los insertos y luego presionándolos. En ambos casos, se aplica una fuerza controlada al inserto para garantizar que el plástico se derrita lo suficiente antes de que el plástico se derrita lo suficiente. el inserto está instalado.

Dado que la instalación térmica requiere calentar todo el inserto y no sólo la interfaz metal-plástico, el material del inserto debe tener una excelente conductividad térmica. El latón y el aluminio son opciones comunes. Esto permite que el inserto transfiera calor de manera eficiente al plástico. También permite que el inserto se enfríe rápidamente después de la instalación.

Una vez que el plástico alcanza su temperatura de fusión, llena las características de retención del inserto y luego se solidifica, induciendo una tensión mínima en las piezas.

La inserción ultrasónica suele tener un tiempo de ciclo más corto que la inserción térmica cuando se instala un solo inserto que no ha sido precalentado. Sin embargo, los equipos térmicos que precalientan el inserto tendrán un tiempo de instalación comparable al de los equipos ultrasónicos. Además, al instalar varios insertos simultáneamente, la inserción térmica ofrecerá un rendimiento más rápido.

La instalación térmica tiene varias ventajas.

Primero, es confiable y consistente. Los ajustes de temperatura, fuerza y ​​profundidad son ajustables. Fuerzas de instalación más bajas permiten insertar sujetadores en piezas de paredes delgadas que serían destruidas por equipos ultrasónicos.

La instalación térmica es más silenciosa que la instalación ultrasónica, y además es más económica. Los equipos térmicos son aproximadamente un 50 por ciento menos costosos que los equipos ultrasónicos similares porque son menos complejos y no requieren tantos componentes. El equipo de instalación térmica está compuesto por una punta calentada y un cilindro neumático. La fuerza de inserción es baja: generalmente menos de 50 libras. La instalación ultrasónica requiere una fuente de alimentación electrónica, temporizadores electrónicos, un transductor y una bocina ultrasónica.

Se pueden diseñar puntas largas para que los sujetadores se puedan insertar en huecos profundos dentro de una pieza. Estas zonas serían inaccesibles para una bocina ultrasónica.

La instalación térmica es versátil. Las aplicaciones que necesitan múltiples inserciones en múltiples planos se pueden adaptar con máquinas de instalación térmica estilo platina. La creación de prototipos o aplicaciones de bajo volumen se pueden realizar con equipos manuales. Se puede manejar una amplia gama de tamaños de insertos en la misma máquina cambiando las puntas térmicas intercambiables. Se puede instalar cualquier inserto, con o sin cabeza.

Los módulos de inserción térmica pueden equiparse con alimentadores de cuenco vibratorio para que el operador no necesite tocar físicamente el inserto durante la instalación. Los insertos simplemente se cargan en el alimentador y avanzan a través de un tubo hasta una cámara de calentamiento protegida. Luego, el operador cargaría el componente de plástico en el dispositivo y activaría la máquina para instalar el inserto. Esto es importante para inserciones muy pequeñas, que son difíciles de singularizar y orientar.

Las máquinas de instalación térmica rara vez necesitan mantenimiento. Los costes de mantenimiento y repuestos son bajos. Las puntas de repuesto cuestan aproximadamente $55.

Finalmente, la instalación térmica produce una unión de alta calidad debido al "calentamiento continuo" del inserto. Esto permite que el plástico derretido fluya completamente hacia todas las funciones de retención. El rendimiento de los insertos instalados por ultrasonidos suele ser menor porque el plástico no puede fluir completamente hacia las funciones de retención. Esto sucede debido al mínimo calentamiento generado sólo en el punto de interferencia entre el inserto y el host.

Hasta el 75 por ciento del rendimiento de un inserto es resultado directo de qué tan bien se instaló. Como resultado, todos los factores que afectan la instalación deben controlarse cuidadosamente para maximizar el rendimiento. Con tantas combinaciones diferentes de tipos de insertos, tipos de plástico y requisitos de rendimiento, los ingenieros harían bien en consultar con expertos sobre la instalación de insertos. La elección correcta del inserto y del método de instalación puede marcar la diferencia entre el fallo de la pieza en el campo y la integridad de la pieza durante la vida útil prevista del conjunto.