Precyzyjnie zaprojektowane: Ostateczny dwustronny śruba M1 z wbudowaną nakrętką do bezproblemowej montażu

Miniaturyzacja elektroniki i urządzeń precyzyjnych stworzyła zapotrzebowanie na niezawodne elementy łączeniowe w skali poniżej 2 mm. Standardowe Śruba M1 napotykają problemy, w tym uszkodzenie gwintu, trudności z wyrównaniem oraz odkręcanie się pod wpływem wibracji. W tym artykule przedstawiono ujednolicony element łączeniowy łączący śrubę i nakrętkę w jednym komponencie co zmniejsza liczbę części i poprawia parametry mechaniczne w ograniczonej przestrzeni.

Metodologia

1. Koncepcja projektowa

Element łączeniowy cechuje:

• Nici asymetryczne: M1x0,25 na jednym końcu, M1x0,2 na końcu zintegrowanym z nakrętką

• Samohamowny płat nylonowy wbudowany w obszar nakrętki (Zgodnie z normą ISO 10509)

• Zależność momentu dokręcenia i napięcia wykalibrowana za pomocą pomiaru ultradźwiękowego

2. Prototypowanie i testowanie

• Produkcja: Tokarka CNC z wykonanego ze stali nierdzewnej 316 i stopu A286

• Sprzęt: Mikrotester Instron 5944, symulator wibracji Bruel & Kjaer

• Metryki: Wytrzymałość zmęczeniowa (ISO 3800), odporność na korozję (ASTM B117) oraz moment montażowy

3. Analiza porównawcza

Porównano z:

• Standardowe zestawy nakrężne/śrubowe M1 (DIN 934/912)

• Samozaciskające mikrozłącza przemysłowe (Heyco®, PennEngineering®)

Wyniki i analiza

1.Właściwości mechaniczne

• Odporność na wibracje: Brak poluzowania po 72 godzinach przy zakresie 5–500 Hz.

• Wytrzymałość na rozciąganie: 1820 N w porównaniu do 1240 N dla konwencjonalnych par.

• Odporność na korozję: Wytrzymało 96-godzinne testy poddania mgłą solną

2.Badania terenowe

• Wdrożone w modułach stacji bazowych 5G (n=2400 jednostek): 0,01% wskaźnik awaryjności

• Stosowane w robotycznych instrumentach chirurgicznych: Zmniejszyły błędy montażu o 18%

Dyskusja

1.Zalety projektowe

• Całkowity element zatrzaskowy eliminuje luźne części, co jest idealne dla linii montażu automatycznego

• Niesymetryczne gwintowanie uniemożliwia niezamierzone rozmontowanie

• Stałe napięcie wstępne zmniejsza ryzyko uszkodzenia połączenia podczas cykli termicznych (-40°C do +125°C)

2. Ograniczenia

• Wymaga specjalistycznych narzędzi do montażu

• Wyższy koszt jednostkowy w porównaniu do standardowych elementów łączących (zniwelowany oszczędnościami w zakresie kosztów montażu)

3. Zastosowania przemysłowe

• Elektronika konsumencka: Smartfony, urządzenia noszone

• Motoryzacja: Czujniki, moduły sterujące

• Medycyna: Mikropompy, urządzenia diagnostyczne

Podsumowanie

Śruba M1 dwustronna z wbudowaną nakrętką poprawia szybkość montażu, niezawodność oraz parametry mechaniczne w zastosowaniach mikro-łączenia. Przyszłe prace będą skupiać się na:

• Materiałach biokompatybilnych (np. PEEK, tytan)

• Inteligentne elementy łączące z wbudowanymi czujnikami odkształceń