Cómo seleccionar y utilizar fijaciones de nailon

Los dispositivos electrónicos requieren fijaciones para asegurar placas de circuitos, montar placas secundarias, cerrar paneles y otros usos. Hay muchos tipos de tornillos, tuercas y remaches fabricados con diversos materiales. La selección de elementos de fijación debe tener en cuenta las necesidades específicas de las aplicaciones electrónicas, como el aislamiento eléctrico, la resistencia a la corrosión y las vibraciones, la ligereza, las características no magnéticas y la instalación ciega.

En este artículo se analizan diferentes elementos de fijación de nailon, su selección y su aplicación. Los ejemplos de Essentra Components, incluidos tornillos, tuercas, remaches a presión, cierres de púas y remaches pop, se utilizan con fines ilustrativos.

¿Por qué nylon para las fijaciones?

El nylon es una familia de poliamidas lineales termoplásticas de ingeniería de alto rendimiento con gran resistencia mecánica, buena resistencia a la fatiga, los impactos y la corrosión, y excelentes propiedades de aislamiento eléctrico. Además, es más ligero que otros metales, como el aluminio, y ofrece mayor resistencia al desgaste. Estas propiedades lo hacen ideal para aplicaciones electrónicas. A medida que los dispositivos electrónicos se encogen, la reducción del peso es uno de los principales objetivos de diseño. Desde el punto de vista de la fiabilidad y la experiencia del usuario, un cierre metálico suelto en un dispositivo electrónico activo puede ser un desastre; un cierre de nailon suelto y no conductor no es más que una molestia.

Los tipos de nailon más utilizados en elementos de fijación para aplicaciones de ingeniería son el nailon 6 y el nailon 6/6. El nailon 6 es un polímero derivado de múltiples monómeros, cada uno con seis átomos de carbono. La fórmula química del nailon es (C6H11NO)n. El nailon 6/6 se fabrica a partir de dos monómeros, cada uno con seis átomos de carbono: de ahí el nombre de nailon 6/6.

El nailon 6/6 es el material más utilizado para las fijaciones debido a su menor coste y a su rango de temperaturas ligeramente superior.

Tipos de fijaciones

Un cierre es un dispositivo de ferretería que une mecánicamente dos o más objetos de forma permanente o no permanente. Las fijaciones mecánicas más comunes son los tornillos, las tuercas y los remaches.

Un tornillo es un elemento de fijación que utiliza una ranura helicoidal (rosca) cortada en el exterior de un cuerpo cilíndrico. Se acopla con una ranura helicoidal inversa cortada en el interior de un orificio de acoplamiento. Al girar el tornillo en el orificio roscado, se introduce en la superficie de contacto. Un tornillo se especifica principalmente por su diámetro mayor, paso de rosca, longitud, tipo de cabeza y tipo de accionamiento (figura 1).

Figura 1: Los tornillos se especifican por tipo de cabeza, tipo de accionamiento, diámetro mayor, paso de rosca y longitud. (Imagen: Autor, con material de Essentra Components)

El paso de rosca es la distancia que avanza el tornillo en una vuelta o la distancia entre los picos de roscas adyacentes. En Estados Unidos (EE.UU.), se suele especificar por el número de hilos por unidad de longitud. La Norma Unificada de Roscas (UTS) utiliza la pulgada (in.) como unidad de longitud en Norteamérica. Los tornillos UTS se especifican por su diámetro nominal y número de hilos; por ejemplo, ¼-20 es un tornillo con un diámetro de ¼ in con un número de hilos de 20 hilos por in.

Los tornillos con diámetros inferiores a ¼ in se especifican mediante un número entero, de 0 a 16, denominado su calibre. Cuanto mayor sea el número de calibre, mayor será el diámetro.

El diámetro mayor de un tornillo puede determinarse multiplicando el número de calibre por 0.013 y sumando el producto a 0.060 in. Así, un tornillo del nº 6 tiene un diámetro de (6 * 0.013) + 0.060 ó 0.138 in (3.5 mm).

También existe una norma métrica en la que los tornillos se designan con la letra M seguida del diámetro mayor del tornillo en mm y, a continuación, el paso de rosca en mm.

Un ejemplo de tornillo de nailon UTS, el Essentra Components 011024H100, es un tornillo de tapa de nailon n.º 10-24 de 25.4 mm (1 in) de longitud con cabeza hexagonal. La Essentra Components 0401024HN es una tuerca hexagonal de nylon #10-24 de acoplamiento. Las fijaciones #10 tienen un diámetro mayor de 4.826 mm (0.19 in).

La selección de los tipos de cabezal depende de la aplicación. Las cabezas planas y ovaladas con agujeros avellanados ofrecen superficies sin aristas que no se enganchan en la ropa ni en los objetos. Los tornillos de cabeza cilíndrica y cilíndrica suelen tener una mayor altura de cabeza y suelen utilizarse en orificios avellanados. Los tornillos de fondo plano, como los de cabeza plana o de botón, se utilizan para sujetar los cables en regletas de terminales. Las cabezas hexagonales y de vaso están destinadas a aplicaciones que requieren un apriete de par de torsión elevado.

Los accionamientos ranurados son el tipo de accionamiento más básico y se accionan mejor manualmente. Los destornilladores Phillips, hexagonales y de vaso se utilizan a menudo con los controladores eléctricos para evitar que la cabeza del controlador resbale del tornillo.

Remaches

Un remache es un elemento de fijación mecánico no roscado que mantiene unidos los componentes. Existen muchos tipos de remaches de nailon, como los de encaje a presión, los de púas o abeto, los de presión, los de botón de montaje y los ciegos o pop. Sus características de instalación son permanentes, desmontables y ciegas. Independientemente del tipo, todos los remaches requieren un orificio previamente taladrado a través de los componentes de unión. Los diferentes estilos de remaches utilizan diversos mecanismos de anclaje. Por ejemplo, el remache a presión SR-3075W de Essentra Components utiliza un ojal expansible (figura 2).

Figura 2: Un remache a presión, como el SR-3075W, utiliza un ojal expansible para anclarlo. (Imagen: Autor, con material de Essentra Components)

Después de insertar un remache a presión en un orificio, se empuja la cabeza hacia dentro y el ojal se expande para anclarlo. Un remache se especifica por el diámetro de su cabeza, la longitud, el diámetro del remache y el rango de agarre. El rango de agarre es el grosor de los componentes fijados sobre el que el remache trabajará correctamente. El SR-3075W de Essentra Components tiene un diámetro de cabeza de 6,4 mm (0.253 in), una longitud de 7.5 mm (0.295 in), un diámetro de remache de 3 mm (0,118 in) y un rango de agarre de 5 a 5.99 mm (0.197 a 0.236 in). Este tipo de remache de nailon puede extraerse tirando de la cabeza hacia arriba.

Un remache de púas o de abeto, como el 27XT1250250 de Essentra Components, utiliza un vástago estriado para fijar los componentes (figura 3).

Figura 3: Las nervaduras de los remaches de espiga, como el 27XT1250250, están anguladas para deslizarse fácilmente en un orificio y evitar al mismo tiempo que el remache se salga. (Imagen: Autor, con material de Essentra Components)

Las nervaduras del remache de púas están inclinadas para comprimirse al insertarlo, pero se bloquean en los laterales del orificio para impedir su extracción. Estos remaches funcionan con componentes de metal, espuma, caucho, plástico e incluso madera.

El 27XT1250250 de Essentra Components está diseñado para un orificio de 3.18 mm (0.125 in). Tiene una longitud de 8.15 mm (0,321 in) y un rango de agarre de 1.58 a 6.35 mm (0.062 a 0.250 in).

Otro tipo de remache de púas es el remache de trinquete de dos piezas, como el BR1-226-01 de Essentra Components. Este tipo de cierre funciona bien para unir componentes finos. Funciona uniendo las dos mitades del remache de trinquete para formar un único cierre (figura 4).

Figura 4: Las dos piezas del remache de trinquete BR1-226-01 entrelazan sus dientes de agarre para formar una unión de acoplamiento rígida. (Imagen: Autor, con material de Essentra Components)

El Essentra Components BR1-226-01 requiere un diámetro de orificio de 7.14 mm (0.281 in). Tiene una longitud de 5.74 mm (0.226 in) y un rango de agarre de 5.97 a 7.54 mm (0.235 a 0.297 in).

Los remaches de presión, como el 61PR400600 de Essentra Components (figura 5), proporcionan una fijación rápida, fiable y permanente. Estos remaches ciegos no requieren acceso al reverso de los componentes unidos.

Figura 5: Empujando el émbolo premontado de la 61PR400600 se separa el remache para proporcionar una conexión sólida y permanente. (Imagen: Autor, con material de Essentra Components)

Los remaches de empuje se instalan introduciendo el cuerpo del remache en el orificio del panel y presionando el émbolo acoplado en el conjunto mediante una herramienta de instalación para expandir el remache. El 61PR400600 de Essentra Components mide 11.3 mm (0.445 in) de largo y se monta en un orificio de 4.75 mm (0.187 in). Tiene un rango de agarre de 1.98 a 9.53 mm (0.078 a 0.375 in).

El botón de montaje o clip de canoa 27AC0011 de Essentra Components es un cierre de fácil instalación para fijar piezas de chapa o componentes ligeros sin necesidad de herramientas (figura 6).

Figura 6: El botón de montaje 27AC0011 es ideal para sujetar chapas finas o componentes ligeros. (Imagen: Autor, con material de Essentra Components)

La instalación es tan sencilla como introducir el cuerpo del remache en un orificio redondo previamente taladrado y presionar sobre la cabeza del remache hasta que encaje en su sitio. Este remache encaja en un orificio de 4.9 mm (0.192 in) y mide 13.08 mm (0.515 in). Tiene un rango de agarre de 4.2 a 4.7 mm (0.165 a 0.185 in).

Un remache pop o clinch es otro remache de inserción ciega que no requiere acceso al reverso del panel. La unidad de nylon moldeado de precisión CR32-2-1 de Essentra Components es un ejemplo (Figura 7).

Figura 7: Un remache pop requiere una herramienta para tirar del vástago del remache hacia la cabeza del remache, haciendo que el remache colapse y se ensanche contra el agujero. (Fuente de la imagen: Essentra Components)

El CR32-2-1 tiene un vástago que atraviesa el cuerpo del remache. El remache se inserta en el orificio, y se utiliza una herramienta de remache pop para tirar del vástago a través del cuerpo del remache. Esto hace que el cuerpo del remache se colapse, se expanda contra el orificio y bloquee los componentes entre sí. Este remache tiene un diámetro de 3.2 mm y una longitud de 9.6 mm. Requiere un diámetro de agujero de 3.3 mm (0.130 in) y tiene un rango de agarre de 4.0 a 7.0 mm (0.157 a 0.276 in).

Cada tipo de remache se ofrece en una gama de diámetros y longitudes para adaptarse a los requisitos de cada aplicación.

Especificación de remaches

El catálogo de Essentra Components facilita la selección del tamaño de remache necesario. El usuario comienza eligiendo un tipo de remache. A continuación, basándose en el grosor de los componentes de unión, el catálogo proporciona una gama de diámetros de orificio y longitudes de remache adecuados para esa gama de agarre (figura 8).

Figura 8: El catálogo de Essentra ofrece un método de selección de remaches basado en el grosor de los componentes que se van a unir. (Fuente de la imagen: Essentra Components)

Una muestra de selecciones de remaches a presión para un diámetro de agujero de 2.1 a 2.2 mm (0.083 a 0.087 in) muestra siete modelos adecuados. Para un rango de sujeción de 5.2 a 5.7 mm (0.205 a 0.225 in), se requiere un remache de 7.5 mm (0.295 in) de longitud (línea 7) para conseguir el espesor de sujeción necesario.

Conclusión:

Las fijaciones de nailon ofrecen muchas ventajas para aplicaciones de electrónica, electrodomésticos y automoción. Son más ligeras que sus homólogas metálicas, no conductivas y resistentes a la corrosión, y están disponibles en muchos tipos y tamaños.