Métodos de inserção de roscas para moldagem por injeção de plástico

Alguns sobremoldagem para peças moldadas por injeção exigem que as peças plásticas montadas sejam desmontadas e remontadas. Nesses casos, o melhor método de fixação é um inserto rosqueado de metal. Qual é a melhor maneira de colocar esses insertos em uma peça? Fabricantes de fixadores e especialistas do setor fornecem insights sobre considerações e explicam quatro métodos de inserção.
O básico
Ao escolher o melhor tipo de inserção e processo de inserção para sua aplicação, tenha estas considerações em mente:

Requisitos de resistência – Os principais fatores de resistência são a resistência do inserto a ser puxado para fora da peça (força de tração) e a resistência do inserto à torção na peça quando o fixador de acoplamento é torcido (força de torção). Quanto mais longo o inserto, maior a resistência à tração; quanto maior o diâmetro do inserto, maior a capacidade de torque. O padrão de serrilhado também é crítico; mais sobre isso abaixo.
Materiais – Tanto o material plástico quanto o material de inserção são importantes, dependendo da aplicação. Dois processos de inserção – ultrassônico e estaqueamento térmico – envolvem a refusão de plástico previamente moldado, então eles são adequados apenas para termoplásticos. Para termofixos, há a opção de moldar na inserção, ou prensar a frio a inserção mais tarde, ponto em que a elasticidade do material de resina se torna crítica.

O material mais comum para o inserto roscado em si é o latão. No entanto, à medida que as demandas por sustentabilidade aumentam, alternativas sem chumbo, como aço inoxidável ou alumínio, estão se tornando mais populares. Ferramentas de aço inoxidável
Custo – Como as inserções roscadas podem ser moldadas na peça no início ou pressionadas na peça posteriormente, considere o custo total da operação. Isso inclui tempo e custo de moldagem, manuseio de componentes e montagem. Para entender melhor as compensações, aqui está uma rápida olhada nos quatro principais processos de inserção:
1. Insertos roscados de estaqueamento térmico
Ótimo para:
Termoplásticos
Alto desempenho combinado com baixo custo de instalação
A estaqueamento a quente e a inserção ultrassônica começam com um furo pré-formado (tamanho especificado pelo fabricante do inserto) que é ligeiramente menor do que o diâmetro externo do inserto e pode ser formado durante o processo de moldagem ou perfurado posteriormente. A parede externa do inserto pode ser reta ou cônica. Tanto os insertos retos quanto os cônicos se alinham bem ao fixador (desde que o furo seja formado corretamente), com os insertos cônicos autoalinhantes sendo mais fáceis e rápidos de pressionar.
Com o heat-staking, uma prensa térmica é usada para aquecer o inserto até o ponto em que o inserto derrete uma pequena porção do perímetro do furo conforme é empurrado para dentro da peça. A resina amolecida flui para o padrão knurl e então endurece para formar uma ligação forte com o inserto. O hot-staking é o processo mais comum para termoplásticos porque o processo é fácil de controlar, tem custo relativamente baixo e é bem adequado para automação (vários insertos podem ser pressionados de uma vez).

2. Insertos Roscados Assistidos por Ultrassom
Ótimo para:
Termoplásticos
Alto desempenho geral

Da mesma forma, o ultrassom pode ser aplicado para derreter a área da borda no furo. Em vez de aplicar calor, o processo ultrassônico cria uma frequência de vibração para derreter o plástico. Sua velocidade é comparável à estaqueamento a quente, mas requer controle preciso e pode criar uma zona de impacto de processo maior, o que pode causar fragmentação do material. O processo ultrassônico também pode ser barulhento e mais difícil de automatizar, razão pela qual é menos provável que seja usado, especialmente por lojas que ainda não fazem soldagem ultrassônica.

3. Insertos Roscados Moldados
Ótimo para:
Termofixos e Termoplásticos
Melhor desempenho de tração e torque

Com insertos moldados, um pino é usinado ou inserido no núcleo do molde. O inserto é então colocado sobre o pino a cada ciclo do processo de moldagem. Com esse processo, a resina encapsula completamente o inserto, o que geralmente resulta na melhor ligação geral e elimina a necessidade de qualquer processo de inserção subsequente. No entanto, esse processo requer um núcleo mais complexo com tolerâncias apertadas entre o pino e o inserto. Também leva tempo para colocar o inserto entre cada ciclo da máquina de moldagem por injeção.
Insertos no molde podem ser "rosqueados", o que significa que ambas as extremidades do inserto são abertas, então o contato sólido com as superfícies do núcleo e da cavidade é necessário para evitar que a resina flua para dentro do inserto. Ou eles podem ser "rosqueados cegos", o que significa que uma extremidade do inserto é fechada, então nenhum contato com a superfície da cavidade é necessário — por exemplo, em casos com paredes mais espessas, ou onde os fixadores não devem estar presentes em um lado da cavidade.
4. Insertos roscados prensados a frio
Ótimo para:
Termofixos
Fácil instalação com custo mínimo
Simplesmente uma simples pressão
Embora possam não ter um desempenho tão bom quanto os tipos acima, os insertos prensados a frio são uma alternativa muito econômica porque são fáceis de instalar e geralmente não requerem equipamentos auxiliares especiais.
Às vezes chamados de “inserções de expansão”, um tipo de inserção de pressão tem ranhuras usinadas nas laterais que permitem que elas flexionem quando inseridas e podem ser facilmente pressionadas com apenas pressão dos dedos. Ao instalar um parafuso de acoplamento, as laterais dessas inserções são forçadas para fora para criar um contato “de mordida” com a parede ID do furo. Elas funcionam essencialmente como um parafuso de fixação revestido que você encontra na loja de ferragens.

Insertos press-in de alto desempenho têm corpos sólidos e exigem uma prensa para inserção. Embora não atendam aos padrões de resistência de processos que derretem plástico ao redor do inserto, esses insertos ainda oferecem uma alternativa robusta ao processo de inserção com grande custo-benefício.
Sobre serrilhado

Knurling é um processo de usinagem de metais onde um padrão é cortado ou laminado na parte externa da peça de trabalho. Para insertos roscados, o padrão knurl é crítico e afeta diretamente a resistência ao arrancamento e ao torque.
Knurls retos (paralelos ao comprimento do inserto) oferecem a maior resistência ao torque, mas menos resistência à extração. Ranhuras entre as faixas de knurl aumentam a resistência à extração.
Knurls diagonais ou espirais equilibram a resistência a forças em ambas as direções. Knurls hexagonais ou em formato de diamante são provavelmente os mais comuns e oferecem resistência em todas as direções.
Ampla gama de tamanhos

Insertos roscados padrão para plásticos variam em diâmetro de aproximadamente 1/8″ – 9/16″ a comprimentos de 1/8″ – 5/8″, com tamanhos de rosca variando de #0-80 a 3/8-16 (M2 a M10, dependendo do tipo). Esta faixa de tamanho acomoda uma ampla gama de aplicações em indústrias como eletrônica, automotiva, aeroespacial, defesa, médica, industrial e equipamentos de entretenimento.

Para aplicações fisicamente menores, como dispositivos portáteis, os insertos microPEM também estão disponíveis em diâmetros tão pequenos quanto 1 mm (0,039″) e comprimentos tão pequenos quanto 1,75 mm (0,069″). Esses micro insertos podem acomodar fixadores M1, a menor rosca do tipo M especificada pela ISO. Eles podem ser instalados em furos retos ou cônicos usando processos de estaqueamento térmico ou ultrassônicos.

Todos os quatro tipos de processos de inserção – estaqueamento térmico, ultrassônico, estampagem ou estampagem a frio – oferecem benefícios e capacidades únicas para atender aos seus requisitos de design. Para atingir o desempenho máximo do inserto, é importante considerar o tipo de inserto juntamente com a aplicação, custo e outros componentes.