Pokud se zabýváte zpracováním plechu, jistě víte, jaké potíže přináší vytváření pevných závitů na ultratenkých dílech. Jako odborník na výrobu, který strávil roky v továrně v ShincoFab, Dohlížel jsem na montáž milionů spojovacích prvků typu PEM. Také jsem byl svědkem toho, jak se tisíce dílů od zákazníků zničily ještě předtím, než se vůbec dostaly na naši montážní linku, a to kvůli nesprávnému spojovacímu materiálu nebo chybné montáži.
Proto jsem tento průvodce napsal.
V tomto článku se dozvíte, co jsou to spojovací prvky PEM a proč často předčí svařování. Ukážu vám, jak vybrat správné spojovací prvky pro daný kov, jaká technická pravidla je třeba dodržovat, aby nedocházelo ke deformaci, a jak naši operátoři ve společnosti ShincoFab řeší chyby přímo na lisu.
Až dočtete tento příspěvek, budete vědět, jak pomocí spojovacích prvků PEM ušetřit čas, snížit náklady a vyrobit lepší produkt.
Zlaté pravidlo spojovacích prvků PEM
Pokud se spojovací prvky z materiálu PEM považují za dodatečný prvek montáže na poslední chvíli, často to vede k vyřazení dílů.
Tuto chybu vídám často, když nám zákazníci zasílají své původní CAD soubory. Navrhnete skvělou skříň, rozložíte ploché výkresy pro laserové řezání a teprve pak se snažíte přijít na to, jak ji později sešroubovat. To je recept na zmetky.
Zde je zlaté pravidlo, které v ShincoFab dodržujeme: Plechové díly musíte navrhovat tak, aby se přizpůsobily kování. To musíte udělat ještě předtím, než se jediný kus plechu vyřízne na laseru nebo vyrazí na CNC revolverovém lisu.
Chcete-li ušetřit čas a peníze, potřebujete předem promyšlený plán. Musíte správně zvolit tvrdost materiálu. Je nutné dodržovat přesné odstupy od hran, aby se kov nekroutil během procesu ohýbání na ohýbačce plechu, a musíte si naplánovat správný postup instalace.
Co je to spojovací prvek typu PEM?
PEM® je registrovaná ochranná známka společnosti PennEngineering, původní vývojář technologie samozalisování. Představte si to jako trvalou matici nebo čep vyrobený speciálně pro tenký plech.
Obvykle není možné vyřezat závit do ultratenkého kovu. Není tam dostatek materiálu, do kterého by se šroub mohl zachytit. Spojovací prvky PEM tento problém účinně řeší.
Takto fungují:
- Vyražte otvor: Do plechu vyříznete otvor přesných rozměrů.
- Zatlačte to dovnitř: Pomocí strojního lisu zatlačíte spojovací prvek přímo do otvoru.
- Zajistěte to: Tlak způsobuje, že se plech za studena vtlačí do speciální drážky na spodní straně spojovacího prvku.
Po instalaci získáte naprosto spolehlivý a trvalý závit, který je vysoce odolný proti protáčení nebo vyskočení. Jedná se o jednoduché, ale geniální technické řešení.
Proč používat spojovací prvky PEM?
Vytváření pevných závitů v ultratenkém kovu
Pokud se pokusíte navléknout 0,030 palce kousek hliníku, šroub se vám vytrhne. Není tam žádný materiál.
Spojovací prvky PEM vám umožňují vytvořit hluboké, nosné závity v kovu o tloušťce pouhých 0,020 palce. Získáte tak vysokou přilnavost, aniž byste museli do svého návrhu přidávat tlusté a těžké desky.
Čistý, hladký povrch na zadní straně
Nikdo nechce, aby ze zadní strany elegantní skříně vyčníval ošklivý hardware.
Když zatlačíte spojovací prvek typu PEM, jeho hlavička lícuje s povrchem kovu. Zadní strana zůstává hladká. Díky tomu mají vaše součásti čistý a profesionální vzhled. Zároveň je tak zajištěno, že spojovací prvek nepoškrábe ani nezachytí vnitřní součásti.
Vynechte svářeče
Svařované matice mohou být pořádnou noční můrou. Teplo deformuje tenký plech. Naruší to tolerance a zanechá to ošklivý, spálený nepořádek.
Díky spojovacím prvkům PEM se můžete zcela obejít bez svářečky. Nevzniká žádné teplo, nedochází k rozstřikování a není třeba nic brousit. Jedná se o čistý proces lisování za studena od začátku do konce.
Ušetřete čas při montáži a snižte náklady
Pojďme si promluvit o vašich konečných výsledcích. Ano, jedna matice PEM možná stojí o pár centů víc než běžná volná matice. Ale podívejte se na to z širšího pohledu.
Za jejich připevnění neplatíte zkušeného svářeče. A také nenutíte svůj montážní tým, aby se potýkal s malými klíči, volnými podložkami a upuštěnými maticemi.
Z údajů z výroby vyplývá, že přechod ze svařovaných matic na spojovací prvky PEM zkracuje celkovou dobu montáže až o 50%.
Vyhnete se svařování, broušení i práci s klíčem oběma rukama. Tím se výrazně sníží vaše celkové náklady na jeden díl.
Kde se používají spojovací prvky PEM?
Pravděpodobně každý den používáte výrobky, které jsou spojeny pomocí spojovacích prvků PEM. Jelikož šetří místo a snižují hmotnost, jsou první volbou pro některé z největších průmyslových odvětví na světě.
Automobilový průmysl a dobíjení elektromobilů
Podívejte se pod kapotu moderního elektromobilu. Hmotnost je zde klíčovým faktorem. Inženýři používají spojovací prvky typu PEM k upevnění měděných sběrnic a bateriových panelů. Tyto prvky zajišťují pevná a vodivá spojení, aniž by bylo nutné přidávat objemné kovové desky.
Spotřební elektronika
Podívejte se na svůj smartphone nebo notebook. Tato zařízení jsou plná drobných součástek. Díky mikro-PEM spojovacím prvkům je vaše elektronika neuvěřitelně tenká. Upevňují základní desky a displeje v omezených prostorech, kde by standardní šrouby byly příliš velké.
Zdravotnické prostředky
V nemocnici musí být zařízení mimořádně čisté. Rozstřiky z svařování a volné kovové třísky představují nebezpečí. Komponenty z technologie PEM zanechávají rovný a hladký povrch, který se snadno dezinfikuje. Najdete je uvnitř přístrojů pro magnetickou rezonanci, ventilátorů a chirurgických robotů.
Skříně pro datová a telekomunikační zařízení
Představte si obrovské serverové stojany s těžkými počítači. Telekomunikační společnosti potřebují pevné kovové rámy, které se vejdou do stísněných serveroven. Spojovací prvky PEM zajišťují, že tyto skříně jsou tuhé, kompaktní a velmi snadno se montují.
Spojovací prvky PEM vs. nýtovací matice vs. svařovací matice: Které z nich si vybrat?
| Typ spojovacího prvku | Nejlepší pro | Vyžaduje přístup z obou stran | Tepelné zpracování |
|---|---|---|---|
| Spojovací prvek PEM | Tenký plech, povrch v jedné rovině | Ano | Ne |
| Nýtovací matice (Rivnut) | Duté kovové trubky, slepé otvory | Ne | Ne |
| Svařovací matice | Silná ocel, velké konstrukční zatížení | Ne | Ano |
Pokud ve svém projektu používáte tenký plech a potřebujete hladký, zarovnaný povrch, je pro vás ideální volbou PEM. Pokud pracujete s dutou trubkou, do jejíž vnitřku se nedostanete, použijte slepou nýtovací matici. Pokud stavíte přívěs pro těžký provoz z tlusté oceli, vezměte si svařovací matici a zapněte svářečku.
4 nejoblíbenější typy hardwaru PEM
Na trhu jsou stovky specializovaných spojovacích prvků typu PEM. Pro většinu výrobních projektů však stačí znát pouze tyto čtyři.
Čtyři nejoblíbenější typy PEM-hardwaru jsou matice pro samozalisování, čepy a kolíky pro samozalisování, distanční vložky pro samozalisování a slepé spojovací prvky.
Samojistné matice
To je vaše každodenní práce. Matice se samozavíracím mechanismem vám zajistí pevné a trvalé vnitřní závity. Místo toho, abyste se s klíčem namáhali za panelem, zašroubujete šroub přímo do kovu. Zadní strana zůstane rovná a v jedné rovině s povrchem.
Samozavírací šrouby a čepy
Potřebujete sloupek se závitem, na který byste mohli zavěsit součástku? Použijte samozavírací čep. Funguje jako trvalý šroub, který vyčnívá přímo z plechu. Díky tomu je montáž těžkých sestav neuvěřitelně snadná. Součástky nasunete na čepy a nahoře utáhnete matici. K dispozici jsou také čepy bez závitu pro rychlé vyrovnání součástí.
Samozavírací distanční vložky
Někdy je třeba zajistit určitou mezeru mezi dvěma součástkami. Právě k tomu slouží distanční vložky. Vytvářejí pevnou mezeru mezi vrstvami. V elektronice je najdete doslova všude. Udržují citlivé desky plošných spojů bezpečně zavěšené nad kovovým šasi, aby nedošlo ke zkratu.
Povrchově montované a skryté spojovací prvky
Jsou určeny pro speciální případy. Upevňovací prvky pro povrchovou montáž se připájejí přímo na desky s plošnými spoji, podobně jako mikročipy. Slepé upevňovací prvky fungují trochu jinak. Mají uzavřený konec, který zabraňuje pronikání prachu, nečistot a vlhkosti skrz otvor se závitem, a díky tomu jsou ideální pro utěsněné venkovní skříně.
Jak vybrat ideální spojovací prvek pro váš projekt
Výběr nesprávného spojovacího prvku může vést ke zničení vašeho dílu. Abyste se v tom neztratili, musíte dodržovat těchto pět technických pravidel. Nejedná se o teorie z učebnic, ale o pravidla, která striktně dodržujeme ve naší vlastní výrobě.
Pravidlo #1: Spojovací prvek musí být tvrdší než kov
V tom spočívá celé tajemství samozavíracích spojovacích prvků. Spojovací prvek musí stlačit a zdeformovat plech kolem sebe.
Pokud je spojovací prvek měkčí než plech, dojde k jeho zploštění. Občas dostáváme výkresy od inženýrů, kteří nás žádají o lisování standardních hliník Matice PEM do 304 nerezová ocel. Instalace se nezdaří. Před návrhem vždy zkontrolujte údaje o tvrdosti v technickém listu.
Pravidlo #2: Volte vhodné materiály, abyste zabránili korozi
Smíchání neslučitelných kovů je závažná chyba. Galvanická koroze mezi různými kovy, jako je nerezová ocel a hliník, což povede k rychlému opotřebení vašich dílů.
Skutečný příklad z našeho obchodu: Nedávno jsme znovu vyrobili sérii venkovních telekomunikačních skříní pro klienta, jehož předchozí dodavatel ho zklamal. Původní výrobce používal standardní Nerezová ocel řady 300 spojovací prvky lisované do surového materiálu hliník 5052 panely. Během šesti měsíců provozu v terénu způsobila galvanická koroze, že se hliník v okolí upevňovacích prvků proměnil v bílý prášek. Spoje zcela selhaly. Ve společnosti ShincoFab jsme tento problém odhalili již ve fázi přepracování návrhu a nahradili jsme je speciálně pokovenými ocelovými upevňovacími prvky.
Pravidlo #3: Zkontrolujte minimální tloušťku plechu
Každý spojovací prvek typu PEM má stanovenou minimální tloušťku plechu. Pokud je váš plech příliš tenký, spojovací prvek nebude mít dostatek materiálu, do kterého by se mohl zachytit. Vytvoří tak ve vašem dílu obrovskou díru. Když náš technický tým posuzuje vaše výkresy, je to první věc, kterou kontrolujeme. Například pokud používáte 0,020″ u hliníku nemůžeme použít standardní matice; musíme sehnat speciální mikrošrouby.
Pravidlo #4: Pochopte své požadavky na zatížení
Jaké zatížení na tento spoj působí? To musíte vědět ještě předtím, než svůj návrh dokončíte. Nosnost těchto drobných spojovacích prvků vás překvapí.
Norma M4 matice PEM z tepelně zpracované oceli namontovaná v 1,5 mm Ocel válcovaná za studena vydrží vytlačovací sílu přesahující 400 liber a poskytuje přibližně 45 in-lbs (5 Nm) odporu proti uvolnění, podle Oficiální údaje o výkonu technologie samozalisování společnosti PennEngineering. Neodhadujte to. Vždy si zkontrolujte technické tabulky výrobce, abyste se ujistili, že kování bezpečně unese vaše konkrétní zatížení, aniž by došlo ke katastrofálnímu selhání spoje
Nespoléhejte se na odhady. Podívejte se do technických tabulek, abyste se ujistili, že daný prvek unese vaše konkrétní zatížení.
Pravidlo #5: Nechte kolem hran a ohybů dostatečný volný prostor
Spojovací prvek nelze umístit přímo na okraj plechu.
Při lisování spojovacího prvku dochází k posunu velkého množství materiálu. Pokud se dostanete příliš blízko k okraji, tlak způsobí vyboulení boku vašeho dílu. Pokud se dostanete příliš blízko k ohybu, kov se zdeformuje nebo praskne. Jak blízko se můžete dostat?
Použijte tento jednoduchý vzorec: Vzdálenost od středu otvoru k okraji plechu musí být alespoň 1,5násobek průměru otvoru. Pokud máte 6 mm díra, nechte ji alespoň 9 mm v dostatečné vzdálenosti od jakéhokoli okraje.
Jak správně montovat spojovací prvky PEM
Postupujte podle těchto tří kroků.
Zvolte správnou velikost otvoru
Velikost otvoru musí být přesná. Pokud je otvor příliš malý, upevňovací prvek kov rozdrtí. Pokud je otvor příliš velký, upevňovací prvek se při utahování šroubu vytočí. Ve společnosti ShincoFab se nespoléháme na odhady. Naše laserové řezačky Amada a CNC děrovačky programujeme tak, aby dodržovaly přísné tolerance v rámci +/- 0,003 palce konkrétně pro otvory pro upevnění, což je v naprostém souladu s tolerance vůle spojovacích prvků pro letecký průmysl.
Používejte lis, nikdy kladivo
Odložte kladivo. Spojovací prvek typu PEM byste neměli zatloukat na místo. Samozavírací spojovací prvky vyžadují pomalý a rovnoměrný tlak. Díky tomu má studený kov dostatek času, aby se vtlačil do zajišťovacích drážek spojovacího prvku.
Nahlédnutí do továrny: Ve výrobě používáme výhradně paralelně působící lisy značky Haeger s automatickými podávacími zásobníky. Nedávný interní audit ukázal, že díky použití těchto přesných hydraulických lisů se nám podařilo snížit podíl zmetků u kovových součástek téměř na nulu, a to ve srovnání s ručními nárazovými metodami, které používají méně kvalitní výrobny.
Nainstalujte před nanesením povrchových úprav
Pořadí jednotlivých kroků je zásadní. Hardware vždy montujte na holý kov. Tuto operaci je nutné provést ještě před lakováním, eloxováním nebo práškovým lakováním dílů.
Proč? Setkali jsme se s tím, že nás zákazníci žádali o lisování spojovacích prvků do panelů s předem naneseným práškovým nátěrem. Pokud tak učiníte, spojovací prvek se zachytí v měkkém nátěru namísto v tvrdém kovu. Tlak může navíc způsobit prasknutí povrchové úpravy. Náš standardní pracovní postup (SOP) je vždy následující: Řezání -> Ohýbání -> Lisování spojovacího materiálu -> Maskování -> Práškové lakování.
Jak řešit běžné problémy s instalací
I při dobře promyšleném plánu se ve výrobě mohou vyskytnout problémy. Pokud operátor udělá chybu, je třeba ji okamžitě odhalit.
Jak rozpoznat špatně provedenou pokládku podlahy
Nečekejte až do finální montáže, než zjistíte, že některý spojovací prvek selhal. Náš tým kontroly kvality (QC) používá závitové kalibry typu „go/no-go“ přímo na lisovací stanici.
Správně provedená montáž je v jedné rovině se zadní stranou plechu. Pokud je vidět mezera, lis nepůsobil dostatečnou silou. Neúspěšný test vytlačení vypadá jako protržení. Spojovací prvek prorazí zadní stranu plechu a odtrhne přitom kus materiálu ve tvaru prstence.
Proč se mi pokřivil kov?
Stačí zatlačit na upevňovací prvek a váš plochý panel najednou vypadá jako bramborový čips. Pro esteticky náročné součásti, jako jsou kryty audio zesilovačů, je to hotová noční můra.
K tomu dochází, když namontujete součástku příliš blízko okraje nebo ohybu. Obrovský tlak lisu se musí někam vyvinout. Pokud není v okolí dostatek kovu, který by toto namáhání absorboval, váš díl se zdeformuje a pokřiví.
Lze spojovací prvek typu PEM odstranit, pokud se vám něco nepovede?
Chyby se stávají. Možná montér nasadil matici obráceně. Nebo možná byl šroub zasunut do nesprávného otvoru.
Nepropadejte panice a nevyhazujte ten díl do koše. Naše začínající operátory školíme v tom, jak tyto díly zachránit, aniž by došlo k poškození plechu.
Ať už uděláte cokoli, v žádném případě neberte do ruky kladivo a nesnažte se to vyrazit. Panel byste tím vážně zdeformovali.
Místo toho si vezměte vrták, který je o něco větší než vnitřní závit. Opatrně vyvrtejte otvor do středu kování (obvykle to provádíme na stolní vrtačce, abychom se ujistili, že neprovrtáme základní kov). Stačí vyvrtat otvor dostatečně hluboký, aby se zlomil ten kroužek vytvořený studeným tvářením.
Jakmile je tento pojistný kroužek zničen, otočte díl na druhou stranu, nasuňte vyražovací trn do otvoru a zbývající část opatrně vyklepejte ven.
Závěr
Používání spojovacích prvků PEM už nemusí být hádankou. Nyní máte k dispozici návod, jak to dělat správně a vždy stejně.
Pamatujte si zlaté pravidlo: plech navrhujte s ohledem na upevňovací prvky. Sladěte tvrdost materiálu, zkontrolujte odstupy od hran a při montáži nepoužívejte kladivo. Pokud se budete těmito kroky řídit, přestanete vyřazovat díly a výrazně ušetříte čas při montáži.
Ve společnosti ShincoFab každý den lisujeme tisíce těchto spojovacích prvků do plechu. Jako výrobce na zakázku víme z vlastní zkušenosti, že správný výběr spojovacích prvků je klíčem k vysoké kvalitě konečného výrobku.
Přestaňte považovat spojovací prvky za detail, který se řeší na poslední chvíli. Naplánujte si spojovací materiál s předstihem, řiďte se technickými pravidly a vaše příští stavba bude naprostá hračka.
