Metodi di inserimento di filettature per stampaggio a iniezione di materie plastiche

Alcuni sovrastampaggio per parti stampate ad iniezione richiedono che le parti in plastica assemblate vengano smontate e rimontate. In questi casi, il metodo di fissaggio migliore è un inserto filettato in metallo. Qual è il modo migliore per inserire questi inserti in una parte? I produttori di elementi di fissaggio e gli esperti del settore forniscono approfondimenti sulle considerazioni e spiegano quattro metodi di inserimento.
Le basi
Quando si sceglie il tipo di inserto e il processo di inserimento migliori per la propria applicazione, tenere a mente queste considerazioni:

Requisiti di resistenza – I principali fattori di resistenza sono la resistenza dell'inserto all'estrazione dalla parte (forza di estrazione) e la resistenza dell'inserto alla torsione nella parte quando l'elemento di fissaggio di accoppiamento viene attorcigliato (forza di torsione). Più lungo è l'inserto, maggiore è la resistenza all'estrazione; maggiore è il diametro dell'inserto, maggiore è la capacità di coppia. Anche il modello di zigrinatura è fondamentale; maggiori dettagli di seguito.
Materiali – Sia il materiale plastico che il materiale dell'inserto sono importanti, a seconda dell'applicazione. Due processi di inserimento, ultrasuoni e heat staking, comportano la rifusione di plastica precedentemente stampata, quindi sono adatti solo per i termoplastici. Per i termoindurenti, c'è l'opzione di stampare nell'inserto o di pressare a freddo l'inserto in un secondo momento, punto in cui l'elasticità del materiale in resina diventa critica.

Il materiale più comune per l'inserto filettato è l'ottone. Tuttavia, con l'aumento delle richieste di sostenibilità, le alternative senza piombo come l'acciaio inossidabile o l'alluminio stanno diventando più popolari. Utensili in acciaio inossidabile
Costo – Poiché gli inserti filettati possono essere stampati nella parte all'inizio o pressati nella parte in un secondo momento, considera il costo totale dell'operazione. Questo include tempo e costo di stampaggio, movimentazione dei componenti e assemblaggio. Per comprendere meglio i compromessi, ecco una rapida occhiata ai quattro principali processi di inserimento:
1. Inserti filettati a caldo
Ottimo per:
Termoplastici
Alte prestazioni combinate con bassi costi di installazione
L'inserimento a caldo e a ultrasuoni inizia con un foro preformato (dimensione specificata dal produttore dell'inserto) che è leggermente più piccolo del diametro esterno dell'inserto e può essere formato durante il processo di stampaggio o forato in seguito. La parete esterna dell'inserto può essere dritta o rastremata. Sia gli inserti dritti che quelli rastremati si allineano bene all'elemento di fissaggio (purché il foro sia formato correttamente), con gli inserti rastremati autoallineanti che sono più facili e rapidi da premere.
Con la pressatura a caldo, si usa una pressa a caldo per riscaldare l'inserto fino al punto in cui l'inserto fonde una piccola porzione del perimetro del foro mentre viene spinto nella parte. La resina ammorbidita scorre nel motivo zigrinato e poi si indurisce per formare un forte legame con l'inserto. La pressatura a caldo è il processo più comune per i termoplastici perché è facile da controllare, relativamente economico e ben adatto all'automazione (è possibile premere più inserti contemporaneamente).

2. Inserti filettati assistiti da ultrasuoni
Ottimo per:
Termoplastici
Elevate prestazioni complessive

Allo stesso modo, gli ultrasuoni possono essere applicati per fondere l'area di confine nel foro. Invece di applicare calore, il processo a ultrasuoni crea una frequenza di vibrazione per fondere la plastica. La sua velocità è paragonabile alla saldatura a caldo, ma richiede un controllo preciso e può creare una zona di impatto del processo più ampia, che può causare la frammentazione del materiale. Il processo a ultrasuoni può anche essere rumoroso e più difficile da automatizzare, motivo per cui è meno probabile che venga utilizzato, soprattutto da officine che non eseguono già la saldatura a ultrasuoni.

3. Inserti filettati stampati
Ottimo per:
Termoindurenti e termoplastici
Le migliori prestazioni di estrazione e coppia

Con gli inserti stampati, un perno viene lavorato o inserito nel nucleo dello stampo. L'inserto viene quindi posizionato sul perno a ogni ciclo del processo di stampaggio. Con questo processo, la resina incapsula completamente l'inserto, il che generalmente si traduce nel miglior legame complessivo ed elimina la necessità di qualsiasi successivo processo di inserimento. Tuttavia, questo processo richiede un nucleo più complesso con tolleranze strette tra il perno e l'inserto. Ci vuole anche tempo per posizionare l'inserto tra ogni ciclo della macchina per stampaggio a iniezione.
Gli inserti in-mold possono essere "passanti", ovvero entrambe le estremità dell'inserto sono aperte, quindi è richiesto un contatto solido con le superfici del nucleo e della cavità per impedire alla resina di fluire all'interno dell'inserto. Oppure possono essere "ciechi", ovvero un'estremità dell'inserto è chiusa, quindi non è richiesto alcun contatto con la superficie della cavità, ad esempio nei casi con pareti più spesse o in cui non dovrebbero essere presenti elementi di fissaggio su un lato della cavità.
4. Inserti filettati pressati a freddo
Ottimo per:
Termoindurenti
Facile installazione a costi minimi
Semplicemente una semplice pressione
Sebbene non offrano prestazioni paragonabili alle tipologie sopra descritte, gli inserti pressati a freddo rappresentano un'alternativa molto economica, perché sono facili da installare e in genere non richiedono attrezzature ausiliarie speciali.
A volte chiamati "inserti di espansione", un tipo di inserto a pressione ha delle fessure lavorate nei lati che consentono loro di flettersi quando vengono inseriti e possono essere facilmente premuti con la sola pressione delle dita. Quando si installa una vite di accoppiamento, i lati di questi inserti vengono forzati verso l'esterno per creare un contatto "mordente" con la parete ID del foro. Funzionano essenzialmente come un bullone a testa svasata rivestito che si trova nei negozi di ferramenta.

Gli inserti press-in ad alte prestazioni hanno corpi solidi e richiedono una pressa per l'inserimento. Pur non soddisfacendo gli standard di resistenza dei processi che fondono la plastica attorno all'inserto, questi inserti offrono comunque un'alternativa robusta al processo di inserimento con grande convenienza.
Informazioni sulla zigrinatura

La zigrinatura è un processo di lavorazione dei metalli in cui un motivo viene tagliato o arrotolato sulla parte esterna del pezzo in lavorazione. Per gli inserti filettati, il motivo della zigrinatura è fondamentale e influisce direttamente sulla resistenza all'estrazione e alla coppia.
Le zigrinature dritte (parallele alla lunghezza dell'inserto) offrono la massima resistenza alla coppia, ma una minore resistenza all'estrazione. Le scanalature tra le fasce zigrinate aumentano la resistenza all'estrazione.
Le zigrinature diagonali o a spirale bilanciano la resistenza alle forze in entrambe le direzioni. Le zigrinature esagonali o a forma di diamante sono probabilmente le più comuni e offrono resistenza in tutte le direzioni.
Ampia gamma di dimensioni

Gli inserti filettati standard per materie plastiche variano in diametro da circa 1/8″ – 9/16″ a lunghezze di 1/8″ – 5/8″, con dimensioni di filettatura che vanno da #0-80 a 3/8-16 (da M2 a M10, a seconda del tipo). Questa gamma di dimensioni si adatta a un'ampia gamma di applicazioni in settori quali elettronica, automotive, aerospaziale, difesa, medicina, industria e apparecchiature di intrattenimento.

Per applicazioni fisicamente più piccole, come dispositivi portatili, gli inserti microPEM sono disponibili anche in diametri piccoli come 1 mm (0,039") e lunghezze piccole come 1,75 mm (0,069"). Questi micro inserti possono ospitare elementi di fissaggio M1, la filettatura di tipo M più piccola specificata da ISO. Possono essere installati in fori dritti o conici utilizzando processi di punzonatura a caldo o ultrasuoni.

Tutti e quattro i tipi di processi di inserimento (caldo, ultrasuoni, swaging o swaging a freddo) offrono vantaggi e capacità unici per soddisfare i requisiti di progettazione. Per ottenere le massime prestazioni dell'inserto, è importante considerare il tipo di inserto insieme all'applicazione, al costo e ad altri componenti.