Sélectionner et utiliser des fixations en nylon

Les dispositifs électroniques ont besoin de matériel de fixation pour la sécurisation des circuits imprimés, le montage des cartes filles, la fermeture des panneaux, et plus. Il existe de nombreux types de vis, d'écrous et de rivets fabriqués avec une variété de matériaux. La sélection des fixations doit tenir compte des besoins uniques des applications électroniques, notamment l'isolation électrique, la résistance à la corrosion et aux vibrations, le faible poids, les propriétés non magnétiques et l'installation à l'aveugle.

Cet article traite des différentes fixations en nylon, de leur sélection et de leur application. Des exemples d'Essentra Components, notamment des vis, des écrous, des rivets pression, des fixations cannelées et des rivets aveugles (rivets pop), sont utilisés à des fins d'illustration.

Pourquoi du nylon pour les fixations ?

Le nylon est une famille de polyamides linéaires thermoplastiques techniques hautes performances offrant une résistance mécanique élevée, une bonne résistance à la fatigue, aux chocs et à la corrosion et d'excellentes propriétés d'isolation électrique. Il est également léger par rapport aux métaux tels que l'aluminium et offre une plus grande résistance à l'usure. Ces propriétés le rendent idéal pour les applications électroniques. Les dispositifs électroniques étant de plus en plus petits, la réduction du poids constitue un objectif de conception majeur. Du point de vue de la fiabilité et de l'expérience utilisateur, une fixation métallique desserrée dans un dispositif électronique alimenté peut être catastrophique, tandis qu'un élément de fixation en nylon non conducteur desserré n'est qu'un désagrément.

Les types de nylon les plus fréquemment utilisés dans les fixations destinées aux applications techniques sont le nylon 6 et le nylon 6/6. Le nylon 6 est un polymère dérivé de plusieurs monomères, chacun avec six atomes de carbone. La formule chimique du nylon est (C6H11NO)n. Le nylon 6/6 est composé de deux monomères avec chacun six atomes de carbone, d'où le nom de nylon 6/6.

Le nylon 6/6 est le matériau le plus fréquemment utilisé pour les fixations en raison de son coût inférieur et de sa plage de températures légèrement plus étendue.

Types de fixations

Une fixation est un dispositif matériel qui relie mécaniquement deux objets ou plus, de manière permanente ou non. Les fixations mécaniques les plus courantes sont les vis, les écrous et les rivets.

Une vis est une fixation qui utilise une rainure hélicoïdale (filetage) formée à l'extérieur d'un corps cylindrique. Elle se raccorde à une rainure hélicoïdale inverse usinée à l'intérieur d'un orifice correspondant. Le fait de tourner la vis dans le trou fileté permet de l'enfoncer dans la surface de couplage. Une vis est principalement spécifiée par son diamètre nominal, son pas de filetage, sa longueur, son type de tête et son type d'empreinte (Figure 1).

Figure 1 : Les vis sont spécifiées par type de tête, type d'empreinte, diamètre nominal, pas de filetage et longueur. (Source de l'image : auteur, avec du matériel d'Essentra Components)

Le pas de filetage est la distance sur laquelle la vis avance en un tour ou la distance entre les sommets des filets adjacents. Aux États-Unis (US), il est communément spécifié par le nombre de filets par unité de longueur. La norme UTS (Unified Thread Standard) utilise le pouce (po) comme unité de longueur en Amérique du Nord. Les vis UTS sont spécifiées par leur diamètre nominal et leur nombre de filets. Par exemple, ¼-20 est une vis d'un diamètre de ¼ po avec 20 filets par pouce.

Les vis dont le diamètre est inférieur à ¼ po sont spécifiées par un nombre entier, de 0 à 16, appelé calibre. Plus la valeur du calibre est élevée, plus le diamètre est grand.

Le diamètre nominal d'une vis peut être déterminé en multipliant la valeur de calibre par 0,013 et en ajoutant le résultat à 0,060 po. Ainsi, une vis n°6 a un diamètre de (6 * 0,013) + 0,060 soit 0,138 po (3,5 mm).

Il existe également une norme métrique où les vis sont désignées par la lettre M suivie du diamètre nominal de la vis en millimètres puis du pas de filetage en millimètres.

La vis 011024H100 d'Essentra Components est un exemple de vis en nylon UTS. Il s'agit d'une vis d'assemblage en nylon n°10-24 de 1 po (25,4 mm) de long avec une tête hexagonale. Le composant 0401024HN d'Essentra Components est un écrou hexagonal en nylon n°10-24 correspondant. Les fixations n°10 ont un diamètre nominal de 0,19 po (4,826 mm).

La sélection du type de tête dépend de l'application. Les têtes plates et ovales avec des trous fraisés offrent des surfaces sans arêtes qui n'accrochent pas les vêtements ou les objets. Les vis à têtes creuses et cylindriques ont généralement une hauteur de tête supérieure et sont souvent utilisées dans des trous chambrés. Les vis à fond plat telles que les vis à têtes bombées, cylindriques larges et rondes sont utilisées pour maintenir les fils dans les barrettes de connexion. Les têtes hexagonales et creuses sont destinées aux applications exigeant un serrage à couple élevé.

Les vis à tête fendue sont le type d'empreinte le plus basique et il est préférable de les visser manuellement. Les empreintes Phillips, hexagonales et creuses sont souvent utilisées avec des tournevis électriques pour empêcher la tête du tournevis de glisser de la vis.

Rivets

Un rivet est une fixation mécanique non filetée qui permet de maintenir des composants ensemble. Il existe de nombreux types de rivets en nylon, notamment les rivets pression, cannelés ou sapin, les rivets push-in, les rivets boutons, et les rivets aveugles ou pop. Les caractéristiques d'installation incluent les types permanent, amovible et aveugle. Quel que soit le type, tous les rivets requièrent un trou pré-percé dans les composants à assembler. Les différents styles de rivets utilisent une variété de mécanismes d'ancrage. Par exemple, le rivet pression SR-3075W d'Essentra Components utilise un système à expansion (Figure 2).

Figure 2 : Un rivet pression, tel que le SR-3075W, utilise un système à expansion pour l'ancrage. (Source de l'image : auteur, avec du matériel d'Essentra Components)

Après insertion d'un rivet pression dans un orifice, la tête est enfoncée et le système s'étend pour l'ancrage. Un rivet est spécifié par son diamètre de tête, sa longueur, son diamètre de rivet et son épaisseur de rivetage. L'épaisseur de rivetage est l'épaisseur des composants fixés sur lesquels le rivet fonctionnera correctement. Le SR-3075W d'Essentra Components a un diamètre de tête de 0,253 po (6,4 mm), une longueur de 0,295 po (7,5 mm), un diamètre de rivet de 0,118 po (3 mm) et une épaisseur de rivetage de 0,197 po à 0,236 po (5 mm à 5,99 mm). Ce type de rivet en nylon peut être extrait en tirant la tête vers le haut.

Un rivet cannelé ou sapin, tel que le 27XT1250250 d'Essentra Components, utilise une tige nervurée pour fixer les composants (Figure 3).

Figure 3 : Les nervures des rivets cannelés tels que le 27XT1250250 sont inclinées pour glisser facilement dans un orifice tout en empêchant le retrait du rivet. (Source de l'image : auteur, avec du matériel d'Essentra Components)

Les nervures du rivet cannelé sont inclinées pour se comprimer lors de l'insertion et se bloquer dans les parois de l'orifice pour empêcher le retrait. Ces rivets fonctionnent avec des composants en métal, en mousse, en caoutchouc, en plastique et même en bois.

Le 27XT1250250 d'Essentra Components est conçu pour un orifice de 0,125 po (3,18 mm). Il a une longueur de 0,321 po (8,15 mm) et une épaisseur de rivetage de 0,062 po à 0,250 po (1,58 mm à 6,35 mm).

Un autre type de rivet cannelé est un rivet à cliquet en deux parties, tel que le BR1-226-01 d'Essentra Components. Ce type de fixation convient bien à l'assemblage de composants minces. Il fonctionne en joignant les deux moitiés du rivet à cliquet pour former une seule fixation (Figure 4).

Figure 4 : Les dents des deux parties du rivet à cliquet BR1-226-01 s'emboîtent pour former un assemblage rigide. (Source de l'image : auteur, avec du matériel d'Essentra Components)

Le BR1-226-01 d'Essentra Components requiert un diamètre d'orifice de 0,281 po (7,14 mm). Il mesure 0,226 po (5,74 mm) de long et a une épaisseur de rivetage de 0,235 po à 0,297 po (5,97 mm à 7,54 mm).

Les rivets à pousser, tels que le 61PR400600 d'Essentra Components (Figure 5), fournissent une fixation rapide, fiable et permanente. Ces rivets côté aveugle ne nécessitent pas d'accès à l'envers des composants à assembler.

Figure 5 : En poussant le piston pré-assemblé du 61PR400600, le rivet s'écarte pour fournir une connexion solide et permanente. (Source de l'image : auteur, avec du matériel d'Essentra Components)

Les rivets à pousser s'installent en insérant le corps du rivet dans l'orifice de panneau et en appuyant sur le piston attaché dans l'assemblage à l'aide d'un outil d'installation pour écarter le rivet. Le 61PR400600 d'Essentra Components mesure 0,445 po (11,3 mm) de long et se monte dans un orifice de 0,187 po (4,75 mm). Il a une épaisseur de rivetage de 0,078 po à 0,375 po (1,98 mm à 9,53 mm).

Le bouton de montage ou clip canoë 27AC0011 d'Essentra Components est un dispositif facile à installer pour fixer des pièces en tôle ou des composants légers sans outils (Figure 6).

Figure 6 : Le bouton de montage 27AC0011 est idéal pour maintenir des composants légers ou en tôle fine ensemble. (Source de l'image : auteur, avec du matériel d'Essentra Components)

Pour l'installation, il suffit de pousser le corps du rivet dans un trou rond pré-percé et d'appuyer sur la tête du rivet jusqu'à ce qu'elle se verrouille en place. Ce rivet est conçu pour un orifice de 0,192 po (4,9 mm) et mesure 0,515 po (13,08 mm) de long. Il a une épaisseur de rivetage de 0,165 po à 0,185 po (4,2 mm à 4,7 mm).

Un rivet aveugle ou pop est un autre type de rivet à insertion aveugle qui ne nécessite pas l'accès à l'envers du panneau. L'unité en nylon moulée avec précision CR32-2-1 d'Essentra Components est un exemple (Figure 7).

Figure 7 : Un rivet aveugle nécessite un outil pour tirer le mandrin du rivet vers la tête du rivet, provoquant la libération du rivet et son élargissement dans l'orifice. (Source de l'image : Essentra Components)

Le CR32-2-1 est doté d'un mandrin qui traverse le corps du rivet. Le rivet est inséré dans l'orifice et un outil de rivet aveugle est utilisé pour tirer le mandrin dans le corps du rivet. Cela provoque la libération du corps du rivet et son expansion dans l'orifice, entraînant le blocage des composants ensemble. Ce rivet a un diamètre de 0,126 po (3,2 mm) et une longueur de 0,378 po (9,6 mm). Il requiert un diamètre d'orifice de 0,130 po (3,3 mm) et il a une épaisseur de rivetage de 0,157 po à 0,276 po (4,0 mm à 7,0 mm).

Chaque type de rivet est proposé dans une variété de diamètres et de longueurs pour répondre aux exigences des applications.

Spécification des rivets

Le catalogue d'Essentra Components simplifie la sélection de la taille de rivet nécessaire. L'utilisateur doit d'abord choisir un type de rivet. Ensuite, en fonction de l'épaisseur des composants à assembler, le catalogue propose un choix de diamètres d'orifices et de longueurs de rivets adaptés à cette épaisseur de rivetage (Figure 8).

Figure 8 : Le catalogue d'Essentra fournit une méthode de sélection des rivets en fonction de l'épaisseur des composants à assembler. (Source de l'image : Essentra Components)

Un exemple de sélections de rivets pression pour un diamètre d'orifice de 0,083 po à 0,087 po (2,1 mm à 2,2 mm) montre sept modèles appropriés. Pour une épaisseur de rivetage de 0,205 po à 0,225 po (5,2 mm à 5,7 mm), le rivet mesurant 0,295 po (7,5 mm) de long (ligne 7) est requis pour fournir l'épaisseur de maintien nécessaire.

Conclusion

Les fixations en nylon offrent de nombreux avantages pour les appareils électroménagers et les applications électroniques et automobiles. Elles sont plus légères que leurs homologues métalliques, ne sont pas conductrices, résistent à la corrosion et sont disponibles dans de nombreux types et tailles.