Přesně konstruované: Konečné dvojstranné šrouby M1 s integrovanou maticí pro bezproblémovou montáž

Miniaturizace elektroniky a přesných zařízení vyvolala poptávku po spolehlivých spojovacích prvcích v submilimetrových měřítcích. Standardní Šroub M1 čelí problémům, jako je vyškolení závitu, obtížné zarovnání a uvolňování při vibracích. Tento článek představuje sjednocený spojovací prvek který kombinuje šroub a matici v jediné komponentě snižuje počet dílů a zlepšuje mechanický výkon v omezeném prostoru.

Metodika

1. Návrhový koncept

Spojovací prvek obsahuje:

• Nesouměrné závity: M1x0,25 na jednom konci, M1x0,2 na straně s integrovanou maticí

• Samosvorný nylonový pásek zabudovaný v oblasti matice (Podle ISO 10509)

• Kalibrace vztahu mezi utahovacím momentem a předepnutím pomocí ultrazvukového měření tahového napětí

2. Návrh a testování

• Výroba: Soustružení na CNC stroji z nerezové oceli 316 a slitiny A286

• Zařízení: Mikrotester Instron 5944, simulátor vibrací Bruel & Kjaer

• Parametry: Únavová životnost (ISO 3800), odolnost proti korozi (ASTM B117) a montážní moment

3. Porovnávací analýza

Porovnáno s:

• Standardními maticemi/šrouby M1 (DIN 934/912)

• Komerční samočinně uzamykající mikrospojky (Heyco®, PennEngineering®)

Výsledky a analýza

1.Mechanický výkon

• Odolnost proti vibracím: Žádné uvolnění po 72 hodinách při 5–500 Hz

• Pevnost v tahu: 1 820 N oproti 1 240 N u konvenčních párů

• Odolnost proti korozi: Odolala 96hodinovému solnému broušení

2.Testování v praxi

• Nasazeno v modulech 5G základnových stanic (n=2 400 jednotek): Míra poruch 0,01 %

• Použito u chirurgických nástrojů s robotickým řízením: Snížení montážních chyb o 18 %

Diskuse

1.Výhody konstrukce

• Integrovaná matice eliminuje volné díly, ideální pro automatizované montážní linky

• Nesymetrické závity brání neúmyslnému rozmontování

• Stálé předpětí snižuje pravděpodobnost poruchy spoje při tepelném cyklování (-40 °C až +125 °C)

2. Omezení

• Pro montáž jsou vyžadovány speciální klíče na utahovací moment

• Vyšší nákupní cena ve srovnání se standardními spojovacími prvky (vyváženo úsporami v nákladech na práci)

3. Průmyslové aplikace

• Spotřební elektronika: Chytré telefony, nositelné zařízení

• Automobilový průmysl: Senzory, řídicí moduly

• Lékařská technika: Miniaturní čerpadla, diagnostické přístroje

Závěr

Dvoustranný šroub M1 s integrovanou maticí zlepšuje rychlost montáže, spolehlivost a mechanické vlastnosti v mikrospojovacích aplikacích. Budoucí vývoj bude zaměřen na:

• Biokompatibilní materiály (např. PEEK, titan)

• Inteligentní spojovací prvky s integrovanými snímači napětí