Jak zachovat integritu spoje při přechodu z kovu na plast

Nejslabšími místy mnoha plastových dílů bývají právě spoje a montážní body. Aby se zabránilo uvolnění šroubového spoje, musí být šroub utažen dostatečným utahovacím momentem, který v něm vyvodí potřebné axiální předpětí. Častým problémem u plastů je však jejich náchylnost k tečení (creepu) a relaxaci napětí. Plasty totiž ztrácejí schopnost udržet předpětí i při zatížení, které je výrazně nižší než jejich mez pružnosti. Pokud k tomu dojde, závitový spoj se uvolní.

Kovové závitové vložky výrazně zvyšují pevnost spojů v plastových dílech a samy nejsou náchylné k tečení/creepu. Větší průměr těla a konstrukce samotné závitové vložky umožňují působit na šroub odpovídajícím kroutícím momentem při montáži. Tyto spoje se v průběhu času neuvolňují, protože mosaz zajišťuje trvalou odolnost proti tečení/creepu po celou dobu zatížení závitu. Závitové vložky navíc umožňují neomezenou montáž a demontáž součástí, aniž by byla ohrožena integrita závitů. Nakonec je to často právě kovová vložka, která umožňuje konstruktérům nahradit odlévané nebo obráběné kovové součásti levnějšími plastovými, aniž by došlo ke zhoršení vlastností.

Mezi typické požadavky na vlastnosti u sestav využívajících vložky patří pevnost v tahu, kroutící moment a pevnost vytržení materiálu. Pevnost v tahu, neboli pevnost vytažení, je axiální síla potřebná k vytažení vložky z plastového materiálu. Kroutící moment je rotační síla potřebná k otočení vložky v plastovém materiálu. A konečně pevnost vytržení materiálu je kombinací kroutícího momentu a tahové síly působící v opačném směru oproti působení hlavy vložky (viz obrázek 1).

Kuželové otvory zkracují dobu montáže a zajišťují správné zarovnání vložky s otvorem. Další výhodou je snazší uvolnění z jádrového kolíku. V kuželových otvorech by se měly používat pouze kuželové vložky. Nevýhodou je, že kuželové vložky nejsou symetrické, a proto je nutné je před montáží správně orientovat.

Vlastnosti vložky jsou ovlivněny průměrem plastového nálitku a/nebo tloušťkou stěny. Obecně platí, že optimální tloušťka stěny nebo průměr nálitku je dvakrát až třikrát větší než průměr vložky, přičemž tento poměr se s rostoucím průměrem vložky snižuje. Tloušťka stěny plastu musí být dostatečně velká, aby se zabránilo vyboulení během montáže, a dostatečně pevná, aby odolala doporučenému utahovacímu momentu montážního šroubu. Výskyt studeného spoje v blízkosti vložky způsobí poruchy a zhorší užitné vlastnosti vložky.

Vložky montované po lisování, které se za studena vtlačují do otvoru, vyžadují větší průměry nálitků a/nebo větší tloušťku stěny, aby odolaly většímu namáhání vznikajícímu v průběhu montáže. Montáž vložek, dokud je plast po lisování ještě teplý, obvykle předchází těmto problémům.

Průměr průchozího otvoru v protilehlé součásti je velmi důležitý. Zatížení musí nést vložka, nikoli plast. Otvor v protilehlé součásti musí být větší než vnější průměr montážního šroubu, ale menší než vodicí nebo čelní průměr vložky s hlavou, aby se zabránilo jejímu vysunutí. Pokud je pro účely zarovnání vyžadován větší otvor v protilehlé součásti, je třeba zvážit použití vložky s hlavou. Vložky by měly být osazeny v jedné rovině s otvorem (nebo maximálně 0,13 mm (0,005”) nad otvorem).

Pokud je protilehlá součást také z plastu, je třeba zvážit použití výztužného sloupku z důvodu zachování předpětí závitového spoje. Aby výztužný sloupek plnil správně funkci, měl by dosedat na vložku tak, aby vložka přenášela zatížení, a nikoli plast.

Vložky s hlavou poskytují větší nosnou plochu a v případě potřeby i vodivý povrch. U aplikací s vysokým zatížením může být výhodné umístit hlavu proti zatížení v nastavení s průchozím otvorem (viz obrázek 3). Kuželové vložky by se neměly používat v aplikacích s průchozím otvorem nebo v tenkostěnných nábojích, protože by to mohlo způsobit prasknutí plastu.