Jak vybrat nejlepší způsob spojení součástí v plastových pouzdrech / Habr

Proč byste si měli přečíst tento článek? Protože zde učiněné závěry vám pomohou nepodělat si hlavu při výběru způsobu sestavení pouzdra vašeho zařízení. Přinejmenším kriticky zhodnoťte již učiněná rozhodnutí :)

Když navrhujete a schvalujete pouzdro, obvykle nepřemýšlíte o tom, jak díly spojit dohromady. Toto je závažné opomenutí, které by mohlo vést k několika přepracováním. Pojďme diskutovat o nuancích, které byste měli vědět předem.

Zřeknutí se odpovědnosti: Tento článek pokrývá pouze pouzdra vyrobená podle technologie vstřikování plastů do kovových forem. Ale se správným designem totéž platí pro polyuretanová pouzdra odlévaná do silikonových forem.

O způsobech spojování dílů: přehled

Hlavní způsoby spojování plastových dílů v pouzdrech:

• spojení s hardwarem;
• západky;
• lepení;
• ultrazvukové svařování;
• montáž do drážky (jezdec);
• instalace tahem (díl je stlačen a držen v důsledku tření a elastické deformace).

Každá z těchto metod vyžaduje, aby konstruktér pochopil, jak přijaté rozhodnutí ovlivní náklady na výrobu dílů a montáž zařízení, následný provoz a servis.

Volba způsobu spojování dílů může také ovlivnit vzhled zařízení. Zjistíte najednou, že váš případ stojí víc, než jste čekali? Nebo hodit do designu pořádné peníze a pak se divit: proč tohle zařízení vypadá, jako by bylo smontováno ve sklepě na koleně? Žádný?

Pak se podívejme na vše podrobně.

Spojení s hardwarem

• šroub – matice;
• šroub – závitová vložka;
• samořezný šroub – tělo výrobku.

Šroub – matice

Tento typ spojení se používá, když konstrukce umožňuje, aby byl spojovací prvek viditelný na obou stranách. Jednodušší už to být nemůže. Existuje další možnost, když je matice nebo šroub instalován v předem odlitém šestihranu. V tomto případě nebude druhý klíč vyžadován, protože okraje matice jsou pevné. To je zvláště užitečné, když je přístup na jedné straně omezený.

Šroub – závitová vložka

V tomto případě je zapotřebí protikus – závitová vložka, což je levný standardní výrobek a je k dostání v hojném prodeji.

Instalace také nezabere mnoho času. Vložka se instaluje při lití do formy a hotové tělo vychází s již nainstalovanými vložkami. Nebo se zataví do jímky po odlití pouzder pomocí ultrazvukového ohřevu (nebo páječky).

Díky tomu máme kvalitnější spoj – na rozdíl od spoje samořeznými šrouby – a možnost opakované montáže/demontáže pouzdra.

Samořezný šroub – tělo výrobku

Při použití samořezných šroubů se montáž trochu urychlí. Ale nakonec se počet cyklů montáž/demontáž snižuje na 10. 20 (navíc je zde možnost přetržení závitu v prvním cyklu).

Pokud je nutné pravidelně odstraňovat některý z prvků výrobku (kryt pouzdra, jakákoli součást atd.), jsou samořezné šrouby jednoznačně vyloučeny. Zde je lepší použít spojení šroub/závitová vložka nebo západku s „ocasem“, aby bylo možné uvolnit prvek produktu.

Západky

Používají se hlavně ve velkosériové a hromadné výrobě, protože při použití západek se náklady na formu výrazně zvyšují a její náklady se vrátí pouze zvýšením oběhu. Čas se však získá při montáži částí výrobku.

Jsou ale chvíle, kdy je potřeba rychlé složení/demontáž pouzdra (má například kryt přihrádky na baterie). V tomto případě je zvýšení nákladů na formy ignorováno.

Pokud není vzhled zvláště kritický, je povolena přítomnost technologického otvoru pro výstup z formy.

Západky lze použít i v malovýrobě či střední výrobě – v případech, kdy se jim nelze vyhnout. Zde je také třeba vzít v úvahu, že západku lze vyrobit i v jednodílné formě, což neovlivní její cenu. Utrpí ale vzhled, protože. objeví se díra pro výstup prvku formuláře.

Lepení

Lepení se používá hlavně v nerozebíratelných pouzdrech, která vyžadují těsnost. Mohou však nastat případy použití lepidla v místech, kde prostě nejsou dostatečné rozměry pro použití jiných spojovacích prvků. U malých sérií se lepení provádí ručně, u velkých sérií je možné proces automatizovat.

ultrazvukové svařování

Další způsob trvalého upevnění dílů. Na rozdíl od lepení není potřeba na spojování dílů nanášet lepidlo, což snižuje pravděpodobnost defektů. Ultrazvukové svařování však vyžaduje vybavení a určitou geometrii povrchů spojovacích částí. Navíc ne všechny materiály jsou svařeny dohromady.

Svařitelnost polymerů

Montáž do drážky (jezdec)

Tento typ spojení dílů v pouzdře je také možný, i když v praxi se tak často nepoužívá. Pro hromadnou výrobu to není nejjednodušší, protože vyžaduje vytvoření drážek v částech karoserie.

Tlaková instalace

Tato metoda se na plastových pouzdrech elektroniky používá jen zřídka. Vyžaduje dostatečnou výrobní přesnost a je náročný na povrchy a materiály. Proto zde – bez podrobností.

Co a kdy použít a co dělat, když není na výběr

A nyní o situacích, kdy požadavky na pouzdro samy o sobě striktně diktují způsob připojení dílů a vy vlastně nemáte na výběr.

Je potřeba rychle sestavit desítky tisíc pouzder a nepočítá se s jejich rozebráním – použijte západky.

Nechcete, aby se uživatel dostal do zařízení, ale pokud ano, bylo by to zřejmé že vylezl, – použijte speciální západky nebo utěsněte samořezný šroub nebo šroub.

Zařízení vyžaduje pravidelnou výměnu baterie nebo jakoukoli údržbu, (například aktualizace nebo opravy softwaru) – šrouby nebo západky s „ocasem“ pro snadné odstranění (pokud to cirkulace umožňuje).

Potřeba těsnosti a neoddělitelnosti. Vaše možnosti jsou lepidlo nebo ultrazvukové svařování.

A nakonec: je důležité zvážit nejen způsoby připojení, ale také počet vyrobených produktů. Pokud se bavíme o velkosériové a hromadné výrobě, i minimální navýšení nákladů na výrobu jednoho exempláře s sebou v konečném důsledku nese velké náklady na výrobu celé šarže.

Níže je tabulka, která ukazuje změnu ceny na příkladu jednoho z našich případů (je na fotografii). V levém sloupci jsou pouzdra s různými způsoby upevnění, vpravo je kolik stojí každá fáze výroby takového pouzdra. Porovnejte (údaje jsou přibližné, pro přehlednost uvedeny).

Kvalita montáže plastových oken závisí na přísném dodržování technologie montáže. Pevná a spolehlivá fixace rámu v otvoru je při provádění prací klíčová. Tento problém nelze vyřešit pouze pomocí polyuretanové pěny, je nutné použití speciálních kovových spojovacích prvků. Kromě toho se používá pro připevnění pomocných konstrukčních prvků nebo doplňků na rám a křídla okna. Proto je před provedením práce nutné určit, kterými šrouby se má plastové okno upevnit.

Výběr samořezných šroubů pro plastová okna

Montáž okenních konstrukcí z PVC profilů se provádí v souladu s GOST 30971-02. Regulační dokument stanoví povinné používání kovových spojovacích prvků. Není dovoleno používat pouze polyuretanovou pěnu, jejíž funkcí je utěsnění otvoru.

Upevňovací prvky jsou navrženy tak, aby zajistily tuhou fixaci rámu okna v otvoru. Musí bezpečně držet okno, odolávat dynamickému zatížení a zatížení větrem během provozu. Dynamické zatížení vzniká při otevírání a zavírání dveří, zejména u masivních konstrukcí. Zatížení větrem ovlivňuje každé okno. Míra jejich dopadu se zvyšuje s počtem pater.

Při určování způsobu zabezpečení plastového okna samořeznými šrouby je nutné vzít v úvahu důležité požadavky normy. Spočívá v tom, že upevňovací prvky by měly fungovat pouze proti zatížení směřujícímu kolmo a zabraňovat vypadnutí okna. Zatížení směřující k posunutí rámu v rovině jeho instalace nejsou povoleny. Klínování okenního bloku umožňuje eliminovat takové zatížení.

Další funkcí spojovacích prvků je kompenzace teplotních deformací. K takovým deformacím dochází v důsledku sezónních faktorů. V zimě se rám může prohýbat dovnitř a v létě ven. Velikost posunutí může dosáhnout 1–2 mm na běžný metr. V důsledku toho vznikají další zatížení, takže konstrukce spojovacího prvku musí takové posuny umožňovat.

Co určuje výběr spojovacích prostředků?

Výběr toho, které samořezné šrouby pro plastová okna použít, a výběr dalších upevňovacích prvků je dán materiálem stěny, do které se instalace instaluje. Otvor může být vyroben z pevných stavebních materiálů s vysokou hustotou (beton, cihla, přírodní kámen), dutých materiálů (pórobeton, pěnobeton atd.), dřeva a dalších druhů materiálů. Musíte také vzít v úvahu typ instalovaných bloků, hmotnost a konstrukční vlastnosti. Například při instalaci těžkých balkónových nebo dveřních bloků může být vyžadována větší velikost šroubů pro plastová okna.

Hlavní typy upevňovacích prvků, které se používají při instalaci plastových oken, jsou:

• kotvy;
• samořezné šrouby;
• kotevní desky.

Kotva je spojovací prvek, který se skládá z galvanizovaného ocelového pouzdra umístěného uvnitř šroubu a pouzdra. Objímka se vkládá do montážního otvoru vyvrtaného v materiálu otvoru skrz rám okna. Poté se šroub utáhne křížovým šroubovákem. V důsledku toho dochází k zaklínění vložky. Výsledné síly zajišťují spolehlivou fixaci spojovacího prvku uvnitř otvoru. Tento typ kování je vhodný pro instalaci plastových oken v budovách postavených z betonu, cihel a jiných hustých materiálů.

Pro práci s dutými materiály existuje speciální typ kotvy. Liší se designem objímky a objímky, která má speciální štěrbiny. Díky tomu dochází při utahování šroubu k výrazné deformaci objímky, jejíž část se uvnitř montážního otvoru značně roztahuje. V důsledku toho je dosaženo spolehlivé fixace ve volném materiálu.

Při výběru kotev je důležité zvolit správnou délku objímky, která se může pohybovat od 70 mm do 202 mm. Při výběru se berou v úvahu následující kritéria:

• tloušťka profilu okenního rámu – obvykle 60 mm;
• velikost instalační mezery mezi profilem a materiálem otvoru – dle normy je mezera do 20 mm;
• otevírací materiál.

Objímka by měla proniknout 50–60 mm do hustých materiálů. Proto jsou standardní kotvy o délce 152 mm vhodné pro instalaci oken do zdí z cihel nebo betonu. Při montáži okna do otvoru z dutinových materiálů se doporučují kotvy o maximální délce 202 mm.

Samořezné šrouby pro upevnění plastových oken do otvorů se dodávají ve dvou typech – do dřeva a do betonu. První typ hardwaru je nejběžnější. Vruty do dřeva se používají k upevnění okenních rámů v dřevěných domech. Rám se jednoduše přišroubuje k otvoru. Při montáži oken do otvorů z betonu, cihel a jiných tvrdých materiálů se používají vruty do dřeva ve spojení s hmoždinkou, která zajišťuje spolehlivé upevnění.

Pro montáž do betonových konstrukcí můžete použít speciální betonové šrouby – hmoždinky. Vyznačují se zvýšeným průměrem ve srovnání s vruty do dřeva, speciálním profilem závitu a výraznou pevností. Montáž se provádí do předvrtaného otvoru o menším průměru, než je průměr hmoždinky. Upevňovací prvek se šroubuje přímo do betonu, bez použití hmoždinky. Vlastnosti hmoždinek zajišťují vysokou spolehlivost takového upevnění.
Kotevní desky jsou povinným typem upevňovacího prvku pro instalaci oken z PVC. Mohou mít různé vzory. Princip instalace je stejný pro všechny desky. Jedna část dílu je připevněna ke konci okenního rámu. K tomu se používají okenní šrouby a některé desky se také zacvaknou do čtvrtiny profilu nebo se k němu připevní pomocí vroubkovaných výstupků. Druhá část montážní desky je připevněna k otvoru pomocí kotvy, samořezného šroubu nebo hmoždinky.

Okenní šrouby a jejich vlastnosti

Pokud vás zajímá, zda je možné zašroubovat samořezné šrouby do plastového okna, pak byl pro tento účel vyvinut speciální typ spojovacího materiálu. Okenní samořezné šrouby se používají k sestavení rámové konstrukce z profilu a také k upevnění kování. Spojovací prvky tohoto typu jsou vyráběny se zápustnou hlavou, která umožňuje získat rovný povrch bez vyčnívajících částí v místě instalace. Na konci prvku je zesílený vrták, který účinně řeže do tvrdého plastu a zvyšuje rychlost instalace. Kromě toho vyrábějí okenní samořezné šrouby s ostrým hrotem se zvýšenou tvrdostí.
Mezi hlavní konstrukční vlastnosti okenních spojovacích prvků lze rozlišit následující vlastnosti:

• Kónický tvar. Umožňuje rychle zašroubovat samořezný šroub do plastového okna a vytvořit rovnoměrnou sílu bez deformace nebo poškození materiálu.
• Design hlavy, zajišťující instalaci v rovině s povrchem plastového profilu.
• Umístění na konec hlavy slotu Ph. Je použita dobře vycentrovaná a hluboká drážka, která zajišťuje rychlé šroubování bez narušení. Před zašroubováním samořezného šroubu do plastového okna musíte vybrat správný bit.
• Speciální záhlubníky, umístěné na zapuštěné (vnitřní) straně hlavy spojovacího prvku. Zářezy zabraňují samovolnému odšroubování upevňovacích prvků a zajišťují nejtěsnější uchycení k povrchu profilu. Na upevňovacích prvcích oken se obvykle používá 6 zahloubených zářezů.
• Speciální tvar hrotu spojovacího materiálu. Špička ve tvaru vrtáku si účinně poradí s PVC a výztužným kovem. V první fázi instalace je schopen vrtat otvory do kovu o tloušťce až 2 mm.

Výběr šroubů pro plastová okna závisí na stoupání závitu. „Okonniki“ vyrábí dva typy podle tohoto parametru. Časté stoupání závitu 0,9 mm se používá u samořezných šroubů určených pro použití na automatických továrních montážních linkách okenních bloků. Pro montáž okenního kování a příslušenství se používají samořezné šrouby se vzácným stoupáním závitu.

Výroba okenních spojovacích prvků je vyrobena z vysoce kvalitní oceli třídy C1022. Povinným požadavkem na hardware tohoto typu je přítomnost zinkového povlaku na ochranu proti korozi. Povlak vzniká oxidací vrchní vrstvy kovu o tloušťce 4–20 mikronů zinkem. Na povrchu se vytvoří film oxidu zinečnatého, který působí jako pasivní povlak, který zabraňuje kontaktu s kyslíkem obsaženým ve vzduchu. Tím se zabrání další oxidaci oceli. Zinkový povlak okenních šroubů poskytuje spolehlivou ochranu proti korozi. To zvyšuje odolnost spojovacích prvků, které jsou navrženy pro mnoho let provozu a odolávají působení vlhkosti včetně tvorby kondenzátu. Další výhodou je lesklý pozinkovaný povrch. Díky tomu upevňovací prvky esteticky ladí s konstrukcí okenní konstrukce a před zašroubováním šroubu do plastového okna není nutné jej maskovat.

Kotevní šroub je určen pro upevnění těžkých výrobků a materiálů k podkladu z betonu, plné cihly nebo kamene. Kotevní šrouby jsou vyrobeny. více detailů..