Quando uma peça precisa de montagem e desmontagem repetidas, maior torque de aperto ou uso a longo prazo, as roscas roscadas diretamente nas roscas plásticas ou impressas tornam-se o elo mais fraco de todo o projeto.
As inserções metálicas mantêm a liberdade geométrica da impressão 3D, ao mesmo tempo que proporcionam a confiabilidade mecânica dos fixadores metálicos. Este guia mostrará quando usar pastilhas de metal, como projetar em torno delas e como controlar os custos de produção.
Quando um produto necessita de montagem e desmontagem repetidas, as inserções metálicas devem ser priorizadas. Carcaças eletrônicas, tampas de equipamentos, suportes de sensores e outras peças que precisam de manutenção são adequadas para insertos metálicos.
As linhas roscadas diretamente em fios de plástico ou impressos geralmente funcionam bem na primeira montagem, mas o desgaste se torna óbvio após vários ciclos. Porque cada aperto e afrouxamento desgasta o flanco da rosca plástica.
As inserções de metal resolvem esse problema. O parafuso se encaixa diretamente nas roscas metálicas, de modo que o desempenho da montagem permanece estável durante toda a vida útil.
A carga de fixação é outra situação em que são necessárias pastilhas. Quanto maior o torque do parafuso, a força de fixação ou a vibração, mais facilmente as roscas de plástico se desprendem, se arrastam ou se soltam.
Na fase de aquisição, muitas pessoas olham apenas para a resistência à tração do material de impressão. Eles acham que a peça é forte o suficiente. Mas se a montagem pode suportar a carga depende da capacidade de carga de toda a interface de fixação.
Para peças que vibram frequentemente, como suportes automotivos, componentes de drones e carcaças industriais, o uso de insertos metálicos como pontos de fixação proporciona confiabilidade mais próxima das peças metálicas usinadas.
Nem todos os furos precisam de inserções metálicas. Tampas de baixa carga, protótipos temporários, montagens únicas e roscas grandes e grossas podem ser satisfeitas com roscas impressas, parafusos auto-roscantes ou encaixes de pressão.
Adicionar insertos a cada ponto de fixação aumenta o custo e o tempo de montagem, com benefícios reais limitados. Alguns locais podem ignorar completamente as inserções e ainda funcionar bem.
As inserções termofixadas são a escolha mais comum para peças FDM e outras peças termoplásticas impressas em 3D. A ponta de aquecimento amolece o plástico ao redor do buraco. A superfície externa serrilhada da inserção é pressionada e o plástico resfriado a trava no lugar.
Recomendamos o uso de pastilhas termofixas nas seguintes situações:
Tipo de inserção | Instalação | Melhor para | Principal vantagem | Risco Principal |
Inserção do Conjunto de Calor | A ponta aquecida pressiona a inserção em um orifício pré-impresso | Montagem repetida, gabinetes compactos | Fechadura mecânica forte, baixo custo | O superaquecimento pode deformar o plástico circundante |
Pressione Ajustar Inserir | Pressionado em temperatura ambiente | Montagens onde o calor não é prático | Instalação rápida, sem necessidade de fonte de calor | Altamente sensível à tolerância do furo |
Porca Cativa | Colocado em um bolso moldado ou impresso | Alto torque, fixadores maiores | Fácil de dimensionar para cargas pesadas | Precisa de mais espaço de design |
Bucha Rosqueada | Pressionado ou colado em um furo | Resistência ao desgaste a longo prazo | Engate total da rosca ao longo de seu comprimento | Área radial maior que a maioria das pastilhas |
Quando o aquecimento não for possível, você pode mudar para inserções de encaixe por pressão. Eles são instalados em temperatura ambiente e mantidos por um ajuste de interferência. Eles não dependem de plástico derretido.
As inserções de encaixe por pressão são fixadas pela parede do furo que as fixa. Uma vez que o diâmetro do furo apresente algum desvio, a instalação terá problemas. O diâmetro real do furo de uma peça impressa não será exatamente igual ao do modelo CAD. Linhas de camada, condição do equipamento e encolhimento do material trazem erros. As inserções press-fit quase não têm espaço de ajuste.
Se você planeja usar inserções de encaixe por pressão na produção em lote, sugerimos imprimir primeiro os furos de teste. Confirme as dimensões por medição e finalize o projeto.
As porcas embutidas são colocadas em um recesso pré-fabricado. O formato do recesso é usado para segurar uma porca padrão. O parafuso é aparafusado por fora. Não há necessidade de embutir a porca na parede de plástico.
Este método é adequado para conexões de alto torque, fixadores maiores e peças que precisam de manutenção regular. Se a estrutura da peça permitir um compartimento para porcas, as porcas embutidas serão mais fáceis de controlar na produção. A porca é uma peça padrão e não há necessidade de controlar a temperatura de instalação.
Para peças com insertos, as posições e dimensões dos insertos devem ser definidas durante a modelagem inicial. Se você adicioná-los após a conclusão do design, será difícil evitar o retrabalho posteriormente. Deixar espaço de inserção no modelo CAD uma etapa antes reduzirá modificações posteriores e defeitos do primeiro lote.
O diâmetro do furo não pode ser adivinhado. Deve ser determinado com base no diâmetro externo do inserto, material, processo de impressão e tolerância real do equipamento.
O mesmo arquivo CAD pode produzir diferentes diâmetros reais de furo quando você muda de fornecedor, material ou processo. Para pastilhas termofixadas, o diâmetro do furo é geralmente ligeiramente menor que o diâmetro externo da pastilha. O valor final deve ser verificado em relação às especificações do fabricante da pastilha e confirmado com a própria peça impressa.
A resistência real de uma inserção depende do plástico circundante. Não importa quão boa seja a pastilha, ela não terá desempenho se for instalada em um ressalto com espessura de parede insuficiente, porque o plástico irá falhar antes do metal.
As falhas comuns estão concentradas no seguinte:
Os problemas vêm principalmente da espessura da parede e do design da saliência. A inserção em si raramente é a causa principal. Somente quando a estrutura circundante é bem feita a pastilha atinge o nível de desempenho esperado.
A profundidade do furo precisa ser maior que o comprimento da pastilha e deixar uma pequena folga na parte inferior. Sem esta tolerância, o parafuso ou inserto pode facilmente atingir o fundo durante a instalação.
Não projete a profundidade da cavidade para ser exatamente igual ao comprimento da pastilha. O espaço extra na parte inferior pode absorver pequenas alterações na profundidade impressa. Isso evita que o fixador chegue ao fundo antes de estar totalmente encaixado.
Um pequeno chanfro ou entrada arredondada na parte superior do furo pode tornar a instalação da pastilha muito mais suave. Ele guia a inserção diretamente e ajuda a mantê-la vertical durante a prensagem.
Sem esta entrada, a pastilha pode entrar em um leve ângulo, causando travamento irregular ou até mesmo rachaduras no ressalto. Um simples chanfro poderia ter evitado esses problemas.
O diâmetro do furo determina se a pastilha pode ser instalada. O projeto do ressalto determina o desempenho da peça em uso real.
Quando um parafuso puxa a pastilha ao longo da direção axial, o ressalto sofre uma carga diferente daquela sob cisalhamento ou força lateral. Em aplicações de alta carga, simplesmente aumentar o comprimento da pastilha não impede o arrancamento. Uma abordagem mais eficaz é fortalecer a própria estrutura do chefe. Por exemplo, aumente a espessura da parede ao redor da pastilha, adicione suporte sólido na parte inferior e use um formato de ressalto que distribua a carga para evitar a concentração de tensão.
A retirada do torque também é muito comum. Quando o inserto gira junto com o parafuso durante o aperto, significa que o plástico ao redor não conseguiu mantê-lo no lugar.
Alguns ajustes no chefe podem resolver isso:
Para a maioria dos problemas de extração de torque, a causa raiz é que a saliência é muito fina para o tamanho do fixador.
Bosses excessivamente grossos não são econômicos. Grandes chefes sólidos desperdiçam material e tempo. Eles também tendem a deformar ou criar marcas durante a impressão.
Usar nervuras de suporte com reforço local ao redor da pastilha pode economizar muito material, mantendo quase a mesma resistência. A peça fica mais leve, a impressão é mais rápida e a capacidade de carga não é afetada.
Nem todo furo precisa de uma inserção de metal. Guarde inserções para conexões que realmente precisam de durabilidade:
A redução de inserções desnecessárias pode reduzir o custo de hardware e a mão de obra de montagem, enquanto o desempenho real necessário da peça não diminuirá.
A mistura de fixadores M2, M3, M4, M5 e M6 em um produto aumenta os SKUs de pastilhas, SKUs de parafusos, o tempo de montagem e a complexidade do estoque. A padronização de todo o projeto para um ou dois tamanhos de fixadores torna a compra mais simples, a montagem mais rápida, o dimensionamento mais fácil e o custo menor.
A Xunjie projeta, imprime e monta peças com inserções de metal para os clientes todos os dias. Apoiamos FDM, impressão em resina, nylon SLS e MJF. Antes das peças entrarem em produção, nossa equipe verifica as tolerâncias do diâmetro do furo, o design do ressalto e o tipo de pastilha.
Se o seu projeto necessita de peças impressas em 3D com inserções metálicas, envie-nos seus arquivos CAD. Ajudaremos você a ajustar o design antes de investir na produção.
1. Por que a borda da minha peça impressa em 3D racha quando pressiono uma inserção termofixada?
Muito provavelmente a espessura da parede não é suficiente, ou o diâmetro do furo é muito pequeno, ou a temperatura está muito alta. Mantenha pelo menos 2 a 3 paredes externas ao redor da inserção. Deixe também mais de 2 milímetros da borda do furo até a borda externa da peça. Não deixe a temperatura ultrapassar muito o ponto de amolecimento do material. Gire e pressione lentamente. Não force totalmente para baixo de uma só vez.
2. Existem outras maneiras de instalar pastilhas de metal além da termofixação?
Sim. Você pode projetar a impressão para fazer uma pausa no meio, colocar o encarte no bolso reservado e continuar imprimindo para encerrá-lo. Você também pode usar inserções de encaixe por pressão ou inserções ultrassônicas. Se você precisar de montagem e desmontagem freqüentes ou se a peça suportar uma carga relativamente alta, bolsos hexagonais ou inserções com formas externas serrilhadas serão mais seguros.
3. Como saber se a inserção está segura o suficiente após a instalação?
Pegue um parafuso do tamanho correspondente e aperte-o, aperte normalmente e depois afrouxe. Repita cinco ou seis vezes. Se o parafuso não escorregar, a pastilha não girar com ele e não houver rachaduras ou marcas brancas ao redor do furo, então ele basicamente passa.
4、 O que devo fazer se os furos de inserção nas peças recebidas tiverem dimensões erradas e não puderem ser instalados?
Não se apresse em forçá-lo. Tire uma foto ou grave um pequeno vídeo e envie para nós. Se foi causado por nosso erro de usinagem, iremos refazê-lo gratuitamente ou reembolsá-lo e cobriremos os custos de envio. Se for um desvio dimensional no próprio desenho, também podemos ajudá-lo a modificar o desenho uma vez gratuitamente. A reimpressão custará apenas o custo do material.
5、 Após a instalação do inserto, devo aplicar trava-roscas ao aparafusar o parafuso?
Depende do cenário de uso. Se for um local com vibração frequente ou onde não é permitido afrouxar, pode-se aplicar um pouco de trava-rosca de resistência média. Mas se precisar montar e desmontar com frequência, não é recomendado, pois dificulta a remoção. Por padrão, instalamos apenas o inserto e não aplicamos adesivo. Você decide quando monta o parafuso sozinho.
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