วิธีการเลือกและใช้ตัวยึดไนลอน

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำเป็นต้องมีตัวยึดเพื่อยึดแผงวงจร การติดตั้งบอร์ดลูก แผงปิด และการใช้งานอื่นๆ มีสกรู น็อต และหมุดย้ำหลายประเภทที่ทำจากวัสดุหลากหลายประเภท การเลือกตัวยึดต้องคำนึงถึงความต้องการเฉพาะของการใช้งานทางอิเล็กทรอนิกส์ รวมถึงการแยกทางไฟฟ้า ความต้านทานการกัดกร่อนและการสั่นสะเทือน น้ำหนักเบา ลักษณะเฉพาะที่ไม่ใช่แม่เหล็ก และการติดตั้งแบบบอด

บทความนี้จะกล่าวถึงตัวยึดไนลอนชนิดต่างๆ การเลือก และการใช้งาน ตัวอย่างจาก Essentra Components ซึ่งรวมถึงสกรู น็อต หมุดย้ำ ตัวยึดแบบมีหนาม และหมุดย้ำ ใช้เพื่อเป็นตัวอย่าง

ทำไมต้องไนลอนสำหรับยึด?

ไนลอนเป็นวัสดุตระกูลเทอร์โมพลาสติกโพลีเอไมด์เชิงเส้นประสิทธิภาพสูงที่มีความแข็งแรงเชิงกลสูง ทนต่อความล้า แรงกระแทกและการกัดกร่อนได้ดี และมีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม อีกทั้งยังมีน้ำหนักเบาเมื่อเทียบกับโลหะ เช่น อะลูมิเนียม และมีความทนทานต่อการสึกหรอสูงกว่า คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานทางอิเล็กทรอนิกส์ เมื่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มีขนาดเล็กลง การลดน้ำหนักจึงเป็นเป้าหมายการออกแบบที่สำคัญ จากความน่าเชื่อถือและประสบการณ์ของผู้ใช้ ตัวยึดโลหะที่หลวมในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้งานอยู่อาจเป็นหายนะได้ ตัวยึดไนลอนที่หลวมและไม่นำไฟฟ้าเป็นเพียงสิ่งที่น่ารำคาญ

ไนลอนประเภทที่พบบ่อยที่สุดที่ใช้ในตัวยึดสำหรับงานวิศวกรรมคือไนลอน 6 และไนลอน 6/6 ไนลอน 6 เป็นโพลีเมอร์ที่ได้มาจากโมโนเมอร์หลายตัว โดยแต่ละตัวมีอะตอมของคาร์บอน 6 อะตอม สูตรทางเคมีของไนลอนคือ (C6H11NO)n ไนลอน 6/6 ทำมาจากโมโนเมอร์สองตัว แต่ละอะตอมมีคาร์บอน 6 อะตอม จึงเป็นที่มาของชื่อไนลอน 6/6

ไนลอน 6/6 เป็นวัสดุที่ใช้กันทั่วไปสำหรับรัดเนื่องจากมีต้นทุนที่ต่ำกว่าและมีช่วงอุณหภูมิที่สูงกว่าเล็กน้อย

ประเภทตัวยึด

ตัวยึดคืออุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ที่เชื่อมโยงวัตถุตั้งแต่สองชิ้นขึ้นไปเข้าด้วยกันอย่างถาวรหรือไม่ถาวร ตัวยึดเชิงกลยอดนิยม ได้แก่ สกรู น็อต และหมุดย้ำ

สกรูเป็นตัวยึดที่ใช้ร่องเกลียว (เกลียว) ที่ตัดเข้าด้านนอกของตัวทรงกระบอก มันผสมพันธุ์กับร่องเกลียวแบบย้อนกลับที่ตัดเข้าด้านในของรูสำหรับการจับคู่ การหมุนสกรูเข้าไปในรูเกลียวจะทำให้สกรูเข้าสู่พื้นผิวการจับคู่ สกรูถูกกำหนดโดยเส้นผ่านศูนย์กลางหลัก ระยะพิทช์เกลียว ความยาว ประเภทของหัว และประเภทของตัวขับเคลื่อน (รูปที่ 1)

รูปที่ 1: สกรูระบุตามประเภทหัว, ประเภทไดรฟ์, เส้นผ่านศูนย์กลางหลัก, ระยะพิทช์เกลียว และความยาว (แหล่งที่มาของภาพ: ผู้แต่งโดยใช้เนื้อหาจาก Essentra Components)

ระยะพิตช์เกลียวคือระยะห่างที่สกรูเคลื่อนไปในหนึ่งรอบ หรือระยะห่างระหว่างยอดเกลียวที่อยู่ติดกัน ในสหรัฐอเมริกา (US) โดยทั่วไปจะระบุด้วยจำนวนเส้นด้ายต่อความยาวหน่วย Unified Thread Standard (UTS) ใช้นิ้ว (in.) เป็นความยาวของหน่วยในอเมริกาเหนือ สกรู UTS ระบุโดยเส้นผ่านศูนย์กลางระบุและจำนวนเกลียว ตัวอย่างเช่น ¼-20 คือสกรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง ¼ in. โดยมีจำนวนเกลียว 20 เกลียวต่อ in.

สกรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า ¼ in. จะถูกระบุด้วยเลขจำนวนเต็ม 0 ถึง 16 เรียกว่าเกจ ยิ่งหมายเลขเกจมากเท่าไร เส้นผ่านศูนย์กลางก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

เส้นผ่านศูนย์กลางหลักของสกรูสามารถกำหนดได้โดยการคูณเลขเกจด้วย 0.013 และเพิ่มผลิตภัณฑ์เป็น 0.060 in. ดังนั้น สกรู #6 จึงมีเส้นผ่านศูนย์กลาง (6 * 0.013) + 0.060 หรือ 0.138 in. (3.5 mm)

นอกจากนี้ยังมีมาตรฐานเมตริกที่กำหนดสกรูด้วยตัวอักษร M ตามด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางหลักของสกรูเป็น mm และระยะพิตช์เกลียวเป็น mm

ตัวอย่างสกรูไนลอน UTS 011024H100 ของ Essentra Components เป็นสกรูหัวไนล่อน #10-24 ยาว 1 in. (25.4 mm) พร้อมหัวหกเหลี่ยม ส่วนประกอบของ 0401024HN ของ Essentra Components เป็นน็อตหกเหลี่ยมไนล่อน #10-24 ตัวยึด #10 มีเส้นผ่านศูนย์กลางหลัก 0.19 in. (4.826 mm)

การเลือกประเภทหัวขึ้นอยู่กับการใช้งาน หัวแบนและรูปไข่ที่มีรูเทเปอร์ให้พื้นผิวไม่มีขอบที่ไม่เกี่ยวเสื้อผ้าหรือวัตถุ โดยทั่วไปแล้วสกรูหัวซ็อกเก็ตและสกรูหัวฟิลลิสเตอร์จะมีความสูงของหัวสูงกว่า และมักใช้ในรูเจาะเคาน์เตอร์ สกรูก้นแบน เช่น เครื่องผูก หัวกระทะ และหัวกระดุม ใช้เพื่อยึดสายไฟในแถบเทอร์มินอล หัวหกเหลี่ยมและหัวซ็อกเก็ตได้รับการออกแบบมาสำหรับการใช้งานที่ต้องการการขันด้วยแรงบิดสูง

หัวไขควงแบบสล็อต เป็นไขควงประเภทพื้นฐานที่สุดและใช้ไขด้วยตนเองได้ดีที่สุด หัวไขควงแบบฟิลิปส์ หกเหลี่ยม และซ็อกเก็ต มักใช้กับไขควงไฟฟ้าเพื่อป้องกันไม่ให้หัวของไขควงหลุดออกจากสกรู

หมุดย้ำ

หมุดย้ำคือตัวยึดเชิงกลแบบไม่มีเกลียวที่ยึดส่วนประกอบต่างๆ ไว้ด้วยกัน หมุดไนลอนมีหลายประเภท รวมถึงแบบสแนบ แบบหนามหรือต้นสน แบบดันเข้า แบบกระดุมยึด และแบบบอดหรือแบบป๊อป ลักษณะการติดตั้ง ได้แก่ แบบถาวร ถอดออกได้ และแบบบอด ไม่ว่าจะเป็นประเภทใด หมุดย้ำทั้งหมดต้องมีการเจาะรูล่วงหน้าผ่านส่วนประกอบที่เชื่อมต่อ หมุดย้ำรูปแบบต่างๆ ใช้กลไกการยึดที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่น SR-3075W ของ Essentra Components หมุดย้ำแบบสแนปใช้วงแหวนขยาย (รูปที่ 2)

รูปที่ 2: หมุดย้ำแบบสแนป เช่น SR-3075W ใช้วงแหวนขยายเพื่อยึดหมุด (แหล่งที่มาของภาพ: ผู้แต่ง โดยใช้เนื้อหาจาก Essentra Components)

หลังจากใส่หมุดย้ำเข้าไปในรูแล้ว หัวจะถูกดันเข้าไป และวงแหวนจะขยายออกเพื่อยึดไว้ หมุดย้ำถูกกำหนดโดยเส้นผ่านศูนย์กลางส่วนหัว ความยาว เส้นผ่านศูนย์กลางหมุดย้ำ และระยะการยึดเกาะ ช่วงการยึดเกาะคือความหนาของส่วนประกอบที่ยึดซึ่งหมุดย้ำจะทำงานได้อย่างถูกต้อง รุ่น SR-3075W ของ Essentra Components มีเส้นผ่านศูนย์กลางส่วนหัว 0.253 in. (6.4 mm) ความยาว 0.295 in. (7.5 mm) เส้นผ่านศูนย์กลางหมุดย้ำ 0.118 in. (3 mm) และช่วงด้ามจับ 0.197 ถึง 0.236 in. (5 ถึง 5.99 mm) หมุดไนล่อนชนิดนี้สามารถถอดออกได้โดยการดึงหัวขึ้น

หมุดย้ำแบบหนามหรือต้นสน เช่น 27XT1250250 ของ Essentra Components ใช้ก้านยางเพื่อยึดส่วนประกอบต่างๆ (รูปที่ 3)

รูปที่ 3: โครงของหมุดย้ำแบบหนาม เช่น 27XT1250250 มีการทำมุมเพื่อให้เลื่อนเข้าไปในรูได้อย่างง่ายดาย พร้อมทั้งป้องกันไม่ให้หมุดถูกถอดออก (แหล่งที่มาของภาพ: ผู้แต่ง โดยใช้เนื้อหาจาก Essentra Components)

โครงของหมุดย้ำแบบหนามทำมุมเพื่อบีบอัดเมื่อสอดเข้าไป แต่ล็อคเข้าที่ด้านข้างของรูเพื่อป้องกันการหลุดออก หมุดย้ำเหล่านี้ใช้ได้กับชิ้นส่วนโลหะ โฟม ยาง พลาสติก และแม้แต่ไม้

รุ่น 27XT1250250 ของ Essentra Components มีไว้สำหรับรูขนาด 0.125 in. (3.18 mm) โดยมีความยาว 0.321 in. (8.15 mm) และระยะการจับ 0.062 to 0.250 in. (1.58 ถึง 6.35 mm).

หมุดย้ำหนามอีกประเภทหนึ่งคือหมุดวงล้อแบบสองชิ้น เช่น รุ่น BR1-226-01 ของ Essentra Components ตัวยึดประเภทนี้ใช้ได้ดีในการต่อชิ้นส่วนที่บาง ทำงานโดยการต่อหมุดย้ำวงล้อทั้งสองครึ่งเข้าด้วยกันเป็นตัวยึดตัวเดียว (รูปที่ 4)

รูปที่ 4: หมุดวงล้อ BR1-226-01 สองชิ้นประสานฟันของมือจับเข้าด้วยกันเพื่อสร้างพันธะข้อต่อที่แข็งแรง (แหล่งที่มาของภาพ: ผู้แต่ง โดยใช้เนื้อหาจาก Essentra Components)

รุ่น BR1-226-01 ของ Essentra Components ต้องมีเส้นผ่านศูนย์กลางรู 0.281 in. (7.14 mm) โดยมีความยาว 0.226 in. (5.74 mm) และมีระยะการยึดจับ 0.235 ถึง 0.297 in. (5.97 ถึง 7.54 mm).

หมุดย้ำ เช่น รุ่น 61PR400600 ของ Essentra Components (รูปที่ 5) ให้การยึดติดที่รวดเร็ว เชื่อถือได้ และถาวร หมุดย้ำด้านบอดเหล่านี้ไม่จำเป็นต้องเข้าถึงด้านหลังของส่วนประกอบที่ต่อเข้าด้วยกัน

รูปที่ 5: การกดลูกสูบที่ประกอบไว้ล่วงหน้าของ 61PR400600 จะกระจายหมุดเพื่อให้การเชื่อมต่อแน่นหนาและถาวร (แหล่งที่มาของภาพ: ผู้แต่ง โดยใช้เนื้อหาจาก Essentra Components)

มีการติดตั้งหมุดย้ำโดยการสอดตัวหมุดย้ำเข้าไปในรูแผง และกดลูกสูบที่ติดเข้ากับชุดประกอบโดยใช้เครื่องมือติดตั้งเพื่อขยายหมุดย้ำ Essentra Components 61PR400600 มีความยาว 0.445 in. (11.3 mm) และยึดในรูขนาด 0.187 in. (4.75 mm) มีระยะการยึดเกาะ 0.078 ถึง 0.375 in. (1.98 ถึง 9.53 mm)

ปุ่มยึดหรือคลิปหนีบเรือแคนู 27AC0011 ของ Essentra Components เป็นตัวยึดที่ติดตั้งได้ง่ายสำหรับยึดชิ้นส่วนโลหะแผ่นหรือส่วนประกอบเบาโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือ (รูปที่ 6)

รูปที่ 6: ปุ่มยึดรุ่น 27AC0011 เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการยึดโลหะแผ่นบางหรือส่วนประกอบน้ำหนักเบาไว้ด้วยกัน (แหล่งที่มาของภาพ: ผู้แต่ง โดยใช้เนื้อหาจาก Essentra Components)

การติดตั้งทำได้ง่ายเพียงแค่ดันตัวหมุดย้ำเข้าไปในรูกลมที่เจาะไว้ล่วงหน้าแล้วกดที่หัวหมุดย้ำจนกระทั่งล็อกเข้าที่ หมุดย้ำนี้พอดีกับรูขนาด 0.192 in. (4.9 mm) และยาว 0.515 in. (13.08 mm) มีระยะการยึดเกาะ 0.165 ถึง 0.185 in. (4.2 to 4.7 mm).

หมุดแบบป๊อปหรือแบบหนีบเป็นหมุดย้ำแบบสอดอีกแบบหนึ่งที่ไม่จำเป็นต้องเข้าถึงด้านหลังของแผง ตัวอย่างยูนิตไนลอนขึ้นรูปที่มีความแม่นยำรุ่น CR32-2-1 ของ Essentra Components (รูปที่ 7)

รูปที่ 7: หมุดย้ำแบบป๊อปต้องใช้เครื่องมือในการดึงแมนดริลของหมุดย้ำเข้าหาหัวหมุดย้ำ ส่งผลให้หมุดยุบตัวและบานเข้ากับรู (แหล่งรูปภาพ: Essentra Components)

CR32-2-1 มีแมนดริลที่ทะลุผ่านตัวหมุดย้ำ หมุดย้ำถูกสอดเข้าไปในรู และใช้เครื่องมือป๊อปรีเวทเพื่อดึงแมนดริลผ่านตัวหมุดย้ำ ซึ่งจะทำให้ตัวหมุดยุบตัว ขยายออกจนชิดรู และล็อกส่วนประกอบต่างๆ เข้าด้วยกัน หมุดย้ำนี้มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.126 in. (3.2 mm) และความยาว 0.126 in. (3.2 mm) ต้องใช้เส้นผ่านศูนย์กลางรู 0.130 in. (3.3 mm) และมีระยะการจับ 0.157 ถึง 0.276 in. (4.0 ถึง 7.0 mm)

หมุดย้ำแต่ละประเภทมีจำหน่ายในเส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวต่างๆ เพื่อให้ตรงกับความต้องการของการใช้งาน

การระบุหมุดย้ำ

แคตตาล็อก ของ Essentra Components ทำให้ง่ายต่อการเลือกขนาดหมุดย้ำที่ต้องการ ผู้ใช้เริ่มต้นด้วยการเลือกประเภทของหมุดย้ำ จากนั้น ตามความหนาของส่วนประกอบที่เชื่อมต่อ แค็ตตาล็อกจะจัดเตรียมเส้นผ่านศูนย์กลางรูและความยาวหมุดที่เหมาะสมสำหรับช่วงการยึดเกาะนั้น (รูปที่ 8)

รูปที่ 8: แค็ตตาล็อกของ Essentra ระบุวิธีการเลือกหมุดย้ำตามความหนาของส่วนประกอบที่จะนำมาต่อ (แหล่งรูปภาพ: Essentra Components)

ตัวอย่างการเลือกหมุดย้ำสำหรับรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางรู 0.083 ถึง 0.087 in. (2.1 ถึง 2.2 mm) แสดงรุ่นที่เหมาะสมเจ็ดรุ่น สำหรับช่วงด้ามจับ 0.205 ถึง 0.225 in. (5.2 ถึง 5.7 mm) ต้องใช้หมุดย้ำที่มีความยาว 0.295 in. (7.5 mm) (แถวที่ 7) เพื่อให้ได้ความหนาในการยึดที่จำเป็น

สรุป

ตัวยึดไนลอนมีข้อดีหลายประการสำหรับการใช้งานด้านอิเล็กทรอนิกส์ เครื่องใช้ไฟฟ้า และยานยนต์ มีน้ำหนักเบากว่าโลหะ ไม่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและทนทานต่อการกัดกร่อน และมีจำหน่ายหลายประเภทและขนาด