Conexão roscada e métodos de rebitagem para peças de chapa metálica

As conexões rosqueadas, um método de fixação destacável e amplamente utilizado, são simples em sua estrutura, confiáveis e fáceis de montar e desmontar. Elas são um dos métodos de conexão mais comumente usados e mais amplos em estruturas de produtos de chapa metálica, possuindo vantagens insubstituíveis.

Os métodos comuns de rebitagem para fixadores rosqueados em peças de chapa metálica incluem rebitagem por pressão, rebitagem por dilatação e rebitagem por tração.

1. Princípios para a seleção de rebites

1) Preste atenção às dimensões externas do rebite para evitar interferências.

2) Dependendo do método de rebitagem do rebite, considere a direção da força aplicada ao rebite durante a montagem para evitar incidentes de arrancamento.

3) O comprimento da seção do rebite deve ser ligeiramente menor que a espessura da chapa, determinada com base na espessura da chapa.

4) Ao escolher os rebites, considere o método de rebitagem e deixe espaço para a operação de rebitagem.

5) Como a placa de base se deforma durante a rebitagem por pressão e o encaixe se deforma durante a rebitagem por dilatação, para aço inoxidável ou materiais com maior dureza, escolha o método de rebitagem por dilatação.

6) Para placas de base com menos de 1 mm de espessura, deve-se evitar a rebitagem por pressão. Se houver requisitos especiais, use o método de rebitagem por dilatação.

7) Os rebites de dilatação são mais seguros do que os rebites de pressão e devem ser usados, a menos que haja requisitos especiais.

8) Para placas de base com espessura superior a 3,0 mm, deve-se evitar rebites de pressão com cabeça hexagonal. Use rebites de pressão de cabeça redonda para garantir o nivelamento após a rebitagem de pressão.

9) Ao escolher os rebites de prensa, observe: os rebites de prensa de cabeça redonda M5 e abaixo são adequados para rebitar chapas com espessura entre 1,0 e 2,0 mm; os rebites de prensa de cabeça redonda M6 são adequados para rebitar chapas com espessura entre 2,0 e 2,5 mm; os rebites de prensa de cabeça redonda M8 são adequados para rebitar chapas com espessura superior a 2,5 mm.

2. Formas estruturais e processo de rebitagem de componentes rebitados

As formas estruturais comuns de componentes rebitados incluem colunas de porcas de rebite de pressão, porcas de rebite de pressão (prisioneiros), porcas de rebite de expansão (prisioneiros), porcas de rebite de tração, porcas de rebite de pressão flutuantes e muito mais.

(1) Coluna da porca do rebite de pressão

Também conhecido como pino de rebite de pressão ou coluna de porca, é um tipo de fixador amplamente utilizado em chapa metálicaplacas finas, chassis e gabinetes. Não há um padrão nacional específico para colunas de porcas de rebites de pressão. A base da coluna de porca de rebite de prensa é hexagonal e a outra extremidade é cilíndrica, com uma ranhura no meio da base hexagonal e do cilindro.

A rebitagem por pressão é realizada em um máquina de prensagem usando um molde, aplicando uma certa pressão para pressionar a cabeça hexagonal em um orifício predefinido na placa (o diâmetro do orifício predefinido é geralmente um pouco maior do que o diâmetro externo do cilindro da coluna da porca do rebite de pressão).

Isso causa deformação plástica ao redor do furo, com a parte deformada sendo espremida na ranhura da coluna da porca do rebite de pressão, rebitando assim a coluna da porca do rebite de pressão firmemente na placa. Esse tipo de rebitagem geralmente requer que a dureza da coluna da porca do rebite de pressão seja maior do que a dureza da chapa fina.

Chapas de aço de baixo carbono comuns (dureza inferior a 70HRB), chapas de liga de alumínio, chapas de cobre etc. são todas adequadas para colunas de porcas de rebites de pressão. Para placas de aço inoxidável e aço de alto carbono Devido à dureza do material, as colunas especiais de porcas de rebite de prensa de alta resistência não são apenas caras, mas também difíceis de prensar, pouco confiáveis na rebitagem e fáceis de cair.

Para garantir a confiabilidade da rebitagem, muitas vezes é necessário soldar 2 a 3 pontos na lateral da coluna da porca do rebite da prensa, para que o processo seja ruim. Se o produto precisar ser rebitado com aço inoxidável e chapas de aço com alto teor de carbono, a dureza da chapa de aço inoxidável é muito alta. chapa de aço deve ser menor que 80HRB.

Portanto, as peças de chapa metálica com colunas de porca de rebite de pressão devem evitar o uso de chapas de aço inoxidável. O mesmo se aplica aos parafusos de rebite de pressão e às porcas de rebite de pressão, que não são adequados para uso em chapas de aço inoxidável. O processo de rebitagem por pressão da coluna de porca de rebite de pressão é mostrado na Figura 9-1.

• a) Estado inicial
• b) Processo de deformação
• c) Conclusão da rebitagem

(2) Porca do rebite de pressão

As porcas de rebite de pressão também são um tipo de fixador amplamente utilizado em chapas metálicas, placas finas, caixas de máquinas e gabinetes.

Atualmente, não existe um padrão nacional específico para porcas de rebite de pressão. Elas diferem das colunas de porcas de rebite de pressão por terem degraus serrilhados adicionais e cabeças invertidas, com formato circular. O princípio de rebitagem da porca de rebite de pressão é o mesmo da coluna de porca de rebite de pressão. O processo de rebitagem da porca de rebite de pressão é mostrado na Figura 9-2.

• a) Estado inicial
• b) Processo de deformação
• c) Conclusão da compressão

(3) Porca do rebite Swell

A porca de rebite de dilatação é um tipo de fixador usado em chapas metálicas, placas finas, caixas de máquinas e gabinetes. Atualmente, não há padrões nacionais específicos para porcas de rebite de dilatação. Há dois tipos de porcas de rebite de dilatação: hexagonal e redonda.

Antes de instalar a porca do rebite de dilatação, um orifício inferior deve ser pré-definido na chapa metálica. Em seguida, a porca do rebite de dilatação é inserida no orifício. Em uma máquina de prensa especial, usando um molde (com um cone na cabeça superior do molde), uma certa quantidade de pressão é aplicada para expandir parte do cabo da porca do rebite de dilatação (fazendo com que parte do material sofra deformação plástica).

Isso forma uma certa conicidade, fazendo com que a porca do rebite de dilatação se encaixe firmemente na chapa metálica, fixando assim a porca do rebite de dilatação na chapa fina, completando a rebitagem. A porca do rebite de dilatação geralmente não precisa ser endurecida para garantir sua resistência, assegurando que possa ser apertada sem rachar.

O processo de rebitagem é relativamente simples, mas, como a conexão entre a porca do rebite de dilatação e a chapa metálica é uma conexão deformada na direção circunferencial, ela pode suportar uma força de tração maior, mas o torque que pode suportar é menor.

Para compensar essa deficiência, recomenda-se o uso de porcas de rebite de dilatação hexagonais com fivelas reversas ou porcas de rebite de dilatação redondas com serrilhas. A mordida entre a fivela reversa ou a serrilha e a chapa metálica aumenta o torque que a porca do rebite de dilatação pode suportar. O processo de dilatação da porca do rebite é mostrado na Figura 9-3.

• a) Estado inicial
• b) Deformação por revolvimento a frio
• c) Conclusão da estampagem

(4) Porca de rebite

Também conhecida como porca rebitada ou tampa de aperto, é comumente usada para fixar várias peças de chapa metálica. A rebitagem refere-se ao processo em que a porca de rebite, sob a influência de uma força de tração externa, sofre localmente uma deformação de expansão plástica (geralmente em locais especialmente projetados) para prender a chapa, obtendo assim uma conexão confiável.

O método do processo de rebitagem envolve o uso de uma pistola de rebitagem especializada. A pistola de rebitagem aciona o parafuso em sua cabeça para girar através do encaixe com a rosca interna da porca do rebite, levando ao movimento linear correspondente da porca do rebite e fazendo com que a área de parede fina da porca do rebite se expanda e se deforme até prender a chapa.

Por fixação Se a porca do rebite não for fixada na chapa por meio de deformação local, ela poderá suportar uma grande força de pressão e uma certa quantidade de torque. Às vezes, para garantir a capacidade de suportar um grande torque, podem ser usadas porcas de rebite hexagonais ou serrilhadas. A vantagem das porcas de rebite é a construção em um único lado, que não é afetada pelo fechamento do produto. O processo de rebitagem da porca de rebite é mostrado na Figura 9-4.

• a) Estado inicial
• b) Deformação sob estresse
• c) Conclusão da rebitagem

1) Os materiais comuns para porcas de rebite incluem aço, liga de alumínio e aço inoxidável. As variedades incluem porcas de rebite de cabeça chata (GB/T17880.1-1999), porcas de rebite escareadas (GB/T17880.2-1999), porcas de rebite escareadas pequenas (GB/T17880.3-1999), porcas de rebite escareadas pequenas de 120° (GB/T17880.4-1999) e porcas de rebite de cabeça chata hexagonais (GB/T17880.5-1999).

2) O uso de porcas de rebite: se um produto exigir que a porca seja montada externamente enquanto o espaço interno for estreito, impedindo que o cabeçote da máquina de rebitagem entre para rebitagem, e métodos como flangeamento e o rosqueamento não atenderem aos requisitos de resistência, então nem a rebitagem por pressão nem a rebitagem por expansão funcionarão, sendo necessário o uso da rebitagem por tração. As porcas de rebite são adequadas para conectar peças de chapa metálica com espessura entre 0,5 e 6 m.

(5) Porcas de rebite flutuantes

Produtos de chapa metálica Como os gabinetes e gabinetes de computador, normalmente são compostos de muitas peças. Algumas peças ou componentes de chapa metálica, devido à estrutura geral complexa dos gabinetes ou caixas e aos grandes erros cumulativos de tamanho de montagem, resultam em desvios significativos na posição de montagem das porcas de rebite, dificultando a montagem de outras peças e, em alguns casos, tornando-a impossível.

Portanto, o uso de porcas de rebite flutuantes em determinadas posições em vez de outros tipos de porcas de rebite pode melhorar significativamente essa situação. O processo de rebitagem da porca de rebite flutuante é mostrado na Figura 9-5. Atualmente, não há padrões nacionais para porcas de rebite flutuantes, apenas padrões do setor. Ao optar por usá-las, o tamanho do furo predefinido e o espaço de instalação devem ser determinados de acordo com as amostras de produtos do fabricante.

• a) Estado inicial
• b) Processo de deformação
• c) Conclusão da rebitagem por prensa

(6) Dimensões do furo inferior da peça rebitada e espessura da chapa aplicável

1) Para saber o diâmetro do orifício inferior do pilar da porca aparafusada, consulte a Tabela 9-1.

Tabela 9-1 Diâmetro do furo inferior do pilar da porca rebitada (unidade: mm)

Observação: S0 S0S indica colunas de porcas de rebite de pressão sem rosca com furo passante; S00 S00S indica colunas de porcas de rebite de pressão com rosca com furo passante. O acréscimo de um B antes do termo indica um furo cego; o acréscimo de um S no final significa que o material é aço inoxidável e, sem o S, é aço. H representa a altura da coluna da porca.

2) Consulte a Tabela 9-2 para saber o diâmetro do orifício inferior da porca rebitada.

Tabela 9-2: Diâmetro do furo inferior da porca rebitada (Unidade: mm)

Post: CLS significa uma porca de rebite feita de aço inoxidável; S representa uma porca de rebite feita de aço; A (código do cabo) indica o código de espessura aplicável à porca de rebite (0 indica uma espessura de 0,8 a 1,2 mm, 1 indica uma espessura de 1 a 1,5 mm, 2 indica uma espessura de 1,5 a 2,5 mm).

3) Consulte a Tabela 9-3 para saber o diâmetro do furo inferior da porca embutida.

Tabela 9-3 Diâmetro do furo inferior para a porca embutida (Unidade: mm)

Observação: "F" indica uma porca de pressão; "S" significa que o material é bronze; "A" (código da alça) representa o código de espessura da placa aplicável para a porca de pressão.

4) Consulte a Tabela 9-4 para saber a espessura adequada da placa para a porca de pressão.

Tabela 9-4: Espessura da placa aplicável para porca de pressão (Unidade: mm)

5) Para saber o diâmetro do orifício inferior da porca de fixação, consulte a Tabela 9-5.

Tabela 9-5: Diâmetro do furo inferior da porca de gaxeta (Unidade: mm)

Observação: a adição de "S" significa que o material é aço inoxidável, enquanto a ausência de "S" indica que o material é aço. "A" (código do cabo) representa o código da espessura da chapa aplicável da porca do rebite.

6) A espessura da chapa aplicável para porcas de rebite de expansão redondas é mostrada na Tabela 9-6.

Tabela 9-6: Espessura da chapa aplicável para porcas de rebite de expansão redondas (unidade: mm)

7) A espessura da chapa aplicável para as porcas de rebite com rosca hexagonal é mostrada na Tabela 9-7.

Tabela 9-7 Espessura da chapa aplicável à porca de rebite de estopa hexagonal (Unidade: mm)

Observação: as porcas de rebite sextavadas são usadas principalmente para conexões que envolvem placas de base de cobre.

8) O diâmetro do furo inferior do parafuso de rebite de pressão pode ser encontrado na Tabela 9-8.

Tabela 9-8: Diâmetro do furo inferior do parafuso de rebitagem da prensa

(Unidade: mm)

Observação: "S" indica que o material é cobre inoxidável, enquanto a ausência de "S" implica que o material é aço. "FH" representa uma cabeça redonda, "NFH" indica uma cabeça hexagonal e "L" significa o comprimento total do parafuso.

9) Para saber o diâmetro do furo inferior da porca do rebite de tração e a espessura da placa aplicável, consulte a norma nacional: Porca de rebite de cabeça chata (GB/T17880.1-1999), Porca de rebite escareado (CB/T17880.2-1999), Porca de rebite escareado pequeno (GB/T17880.3-199), Porca de rebite escareado pequeno de 120° (GB/T17880.4-1999), Porca de rebite hexagonal de cabeça chata (GB/T17880.5-1999).

(7) A distância mínima do centro do furo inferior da peça rebitada até a borda da placa de base.

1) A distância mínima recomendada do centro do furo inferior da coluna da porca do rebite de pressão comumente usada até a borda da placa de base é mostrada na Tabela 9-9.

Tabela 9-9 Distância mínima recomendada do centro do furo inferior da coluna da porca do rebite de pressão comumente usada até a borda da placa de base (unidade: mm).

2) A distância mínima recomendada do centro do furo inferior da porca de rebite comumente usada até a borda da placa de base é mostrada na Tabela 9-10.

Tabela 9-10 Altura mínima recomendada do centro do furo inferior da porca de rebite comumente usada até a borda da placa de base (unidades: mm)

3) A distância mínima recomendada do centro do furo inferior da porca embutida comumente usada até a borda da placa de base é dada na Tabela 9-11.

Tabela 9-11 Distância mínima recomendada do centro do furo inferior da porca embutida comumente usada até a borda da placa de base (Unidade: mm)

4) A distância mínima recomendada do centro do furo inferior da porca de rebite de expansão redonda comumente usada até a borda da placa de base é mostrada na Tabela 9-12.

Tabela 9-12 Distância mínima recomendada do centro do furo inferior da porca de rebite de expansão redonda comumente usada até a borda da placa de base (Unidade: mm)

5) A distância mínima recomendada entre o centro do orifício da base da porca de rebite de dilatação hexagonal comumente usada e a borda do substrato é mostrada na Tabela 9-13.

Tabela 9-13 Distância mínima recomendada entre o centro do orifício da base da porca de rebite de dilatação hexagonal comumente usada e a borda do substrato (Unidade: mm)

6) A distância mínima recomendada do centro do furo inferior do parafuso do rebite comum até a borda da placa de base é mostrada na Tabela 9-14.

Tabela 9-14 Distância mínima recomendada do centro do furo inferior do parafuso do rebite comum até a borda da placa de base (Unidade: mm)

(8) Fatores que afetam a qualidade da montagem do rebite

Há vários fatores que influenciam a qualidade da montagem do rebite, incluindo as propriedades do material de base, o diâmetro do furo inferior e o método de rebitagem.

1) Base Propriedades do material: Quando a dureza do material de base é adequada, a qualidade da rebitagem e a capacidade de suporte de carga das peças rebitadas são ótimas.

2) Diâmetro do furo inferior: O tamanho do furo inferior afeta diretamente a qualidade da montagem rebitada. Um furo inferior maior resulta em um espaço maior entre o material de base e as peças rebitadas. Os efeitos dessa folga em diferentes métodos de rebitagem são os seguintes:

i) Impacto na rebitagem por compressão: O material de base não pode se deformar o suficiente para preencher a ranhura na peça rebitada, resultando em uma força de cisalhamento insuficiente e afetando diretamente a resistência à tração da porca do rebite de compressão (ou rebite).

ii) Impacto na rebitagem de expansão: Se o orifício inferior for muito grande, a força de compressão gerada pela deformação plástica durante a rebitagem diminui, afetando diretamente a resistência à tração e à torção do rebite de expansão.

iii) Impacto na rebitagem de tração: Se o furo inferior for muito grande, o atrito efetivo entre as duas partes diminui após a deformação plástica, afetando a qualidade da rebitagem.

Embora um furo menor possa aumentar a capacidade de carga do rebite até certo ponto, ele pode levar a uma qualidade estética ruim, alta força de rebitagem, inconveniência na instalação, deformação da placa de base e diminuição da eficiência da produção e da qualidade da rebitagem.

3) Distância do centro do furo inferior até a borda do material de base: Se essa distância for muito curta, poderá causar a deformação do material de base e afetar a qualidade da rebitagem.

(9) Princípios do processo de montagem de rebites

Ao preparar cartões de processo para peças de chapa metálica com componentes rebitados, deve-se dar atenção especial não apenas à disposição racional do processo de rebitagem, mas também à posição do parafuso ou da porca do rebite.

Diferentes posições suportam diferentes cargas e têm diferentes requisitos de processo. Portanto, a estrutura das peças rebitadas e o processo de rebitagem devem ser adaptados à posição de rebitagem. A seleção inadequada pode reduzir a faixa de carga do parafuso ou da porca do rebite, levando à falha da rebitagem. Os princípios gerais para a rebitagem de parafusos e porcas de rebite são os seguintes:

1) Não rebite parafusos e porcas de rebite de aço ou aço inoxidável antes da anodização ou do tratamento de superfície placas de alumínio.

2) O número de parafusos de rebite de compressão ou porcas de rebite rebitadas na mesma linha deve ser razoável. Se houver um número excessivo, o material espremido não terá para onde fluir, o que pode causar grande estresse, dobrando a peça de trabalho em um arco.

3) É preferível revestir a superfície das peças antes de rebitar os parafusos e as porcas dos rebites.

4) Após a rebitagem, as porcas de rebite M5, M6, M8 e M10 geralmente precisam ser soldadas por pontos para aumentar sua resistência. As porcas maiores exigem maior resistência e podem ser soldadas por arco. Para M4 (incluindo M4) e abaixo, é melhor usar porcas de rebite de expansão.

5) Ao rebitar porcas em uma borda dobrada, para garantir a qualidade da rebitagem da porca, observe o seguinte:

① A distância da borda do furo do rebite até a borda da dobra deve exceder a zona de deformação da dobra.

② A distância L do centro da porca rebitada até o lado interno da borda da dobra deve ser maior do que a soma do raio do cilindro externo da porca rebitada e do raio do cilindro interno da porca rebitada. raio de curvaturaou seja, L>D/2+r.

6) Para substratos com menos de 1 mm, a confiabilidade da rebitagem por pressão é baixa e, portanto, não é recomendada. Se houver requisitos especiais, pode-se mudar para a rebitagem por dilatação, e 2 a 3 pontos devem ser reforçados com soldagem a arco de argônio soldagem por pontos (ou perfuração de 2 a 3 pontos) em uma superfície que não afete as roscas.

3. Porcas de solda de projeção

Solda de projeção As porcas de projeção, também conhecidas como porcas de solda por pontos, são amplamente usadas em produtos de chapa metálica. No entanto, durante a aplicação real, muitas vezes surgem problemas devido a um diâmetro de furo projetado incorretamente, resultando na incapacidade de posicionar com precisão a porca de solda de projeção.

Os padrões nacionais incluem dois tipos de porcas de solda de projeção: porcas de solda quadradas (GB13680-1992) e porcas de solda hexagonais (GB13681-1992). As porcas de solda quadradas têm um posicionamento irregular, o que não só resulta em erros significativos de posicionamento, mas também exige, muitas vezes, o corte da rosca após a soldagem.

Em contrapartida, as porcas de solda hexagonais têm uma estrutura de autoposicionamento, oferecendo maior precisão e operações de soldagem mais convenientes. Portanto, é recomendável usar porcas de solda hexagonais.

Um diagrama esquemático da soldagem de uma porca de solda hexagonal em uma placa de base é mostrado na Figura 9-6. Os valores recomendados para o diâmetro D do furo da placa de base e a espessura t da placa são apresentados na Tabela 9-15.

Figura 9-6: Diagrama esquemático da porca de solda hexagonal soldada à placa de base

Tabela 9-15: Valores recomendados para o diâmetro D do furo da placa de base e espessura t da placa

(Unidade: mm)

4. Flangeamento e rosqueamento

O flangeamento e o rosqueamento, também conhecidos como abertura de furos e rosqueamento, são usados principalmente em peças de chapa metálica para estabelecer conexões entre elas. Como a base da peça de chapa metálica é fina, o rosqueamento direto resultaria em uma rosca muito curta, que pode escorregar facilmente.

Portanto, um furo inferior é primeiro perfurado na peça de chapa metálica (determinado pelas especificações da rosca). Em seguida, usando um molde de flangeamento dedicado (puxar o furo) em uma máquina de prensa, uma borda vertical é puxada para fora (a altura do puxamento é determinada pelas especificações da rosca e pela espessura da chapa). Por fim, a rosca é rosqueada, atingindo o objetivo de aumentar a comprimento da rosca.

5. Comparação de desempenho de porcas de rebite inchadas, porcas de rebite prensadas, porcas de rebite puxadas e flangeamento e rosqueamento

Porcas de rebite inchadas, porcas de rebite prensadas, porcas de rebite de tração e flangeamento e rosqueamento têm suas vantagens e desvantagens. Sua comparação de desempenho pode ser vista na Tabela 9-16.

Tabela 9-16 Comparação de desempenho de porcas de rebite inchado, porcas de rebite prensado, porcas de rebite de tração e flangeamento e rosqueamento