Jak wybrać odpowiedni kołek dla Twojego zastosowania?

Elementy złączne są jednymi z najważniejszych części zespołu, ponieważ utrzymują cały zespół razem i ułatwiają interakcję pomiędzy poszczególnymi elementami. Najlepiej byłoby, gdyby wybrane elementy złączne były łatwe w montażu, zapewniały wysoką jakość produktu przez zamierzony okres użytkowania i dawały najniższy całkowity koszt montażu, biorąc pod uwagę cały proces produkcyjny. Niniejszy artykuł skupia się na tym, jak wybrać odpowiedni kołek dla danej aplikacji. W szczególności omówiono tu kołki wciskane, ponieważ są to najbardziej rozpowszechnione rodzaje kołków stosowane w nowoczesnej produkcji.

Każdy typ kołka mocowanego na wcisk służy producentom. Tabela 2 porównuje wspólne cechy, zalety i korzyści dla każdego rodzaju kołka.

Tabla 2

Kołki sprężynujące są zazwyczaj preferowane w stosunku do kołków walcowatych ze względu na ich elastyczność, mniejsze siły wprowadzania oraz możliwość uwzględnienia szerszych tolerancji otworów. Oto kilka powszechnych wyjątków, gdzie preferowane są kołki walcowate:

• Gdy łeb kołka jest wymagany do zatrzymania dodatniego lub do zatrzymania cienkiego elementu na grubszym elemencie zespołu.
• Gdy wymagana jest gładka, nieprzerwana powierzchnia, np. w połączeniu z zapadką lub innym elementem kątowym.
• Gdy pusty kołek nie jest odpowiedni, np. gdy projektant chce zatkać otwór (tzn. ograniczyć przepływ cieczy).
• Gdy istnieje potrzeba ręcznego wyrównania kilku otworów przelotowych.
• Gdy wymagana jest zwiększona wytrzymałość na zginanie lub ścinanie.
• W przypadku konieczności zachowania dokładnej lokalizacji otworów.

Zwijane kołki sprężynujące są niewątpliwie lepsze w przypadku zespołów poddawanych obciążeniom dynamicznym. Zwijane kołki sprężynujące posiadają unikalną kombinację wytrzymałości i elastyczności, która pozwala im tłumić siły i wibracje, co zapobiega uszkodzeniom otworów i wydłuża żywotność montażu.

Podczas gdy z karbami są zazwyczaj preferowane w zastosowaniach niekrytycznych, statycznych, gdzie koszt jest wyższy niż żywotność produktu.

Ostatnim krokiem w doborze odpowiedniego kołka jest ponowna ocena ogólnego projektu produktu. Często proces oceny kołków identyfikuje nowe informacje o zespole. Wielu producentów dostrzega istotne korzyści, gdy zachowują elastyczność przy projektowaniu swoich produktów podczas finalizacji połączenia. Oto kilka rzeczywistych przykładów zmian w projekcie, które zostały wprowadzone po procesie oceny łączników, a które prowadzą do poprawy wydajności, oszczędności kosztów i/lub poprawy jakości:

1. Nowy materiał przyjmujący
   Przykład: Producent zmienił materiał obudowy z tworzywa sztucznego z politereftalanu butylenu (PBT) na poliwęglan (PC) po zaobserwowaniu poprawy retencji przy stosowaniu kołków walcowatych z karbami.
2. Wielkość otworu
   Przykład: Pewna firma zwiększyła rozmiar otworu w piaście i wale z 2,95 ±0,05 mm do 3,05 ±0,05 mm, aby móc zastosować standardowy kołek sprężynujący zwijany.
3. Tolerancja otworu
   Przykład: Firma była w stanie wyeliminować terminową operację gładzenia za pomocą zwijanego kołka do wyrównywania, a nie szlifowanego kołka ustalającego.
4. Grubość korpusu
   Przykład: Podczas badania prototypu zawiasu z tworzywa sztucznego zaobserwowano pęknięcia formy wtryskowej. Wdrożono zalecenie SPIROL’a, aby zwiększyć średnicę korpusu otaczającego kołek walcowaty z 1mm do 3mm, co wyeliminowało problem pękania.
5. Zmiana konstrukcji zawiasów
   Przykład: Formierka z tworzywa sztucznego pierwotnie zaprojektowała zawias sprężynowy, ale nie była w stanie z czasem osiągnąć wysokiego wymaganego momentu obrotowego wahadłowego za pomocą stałego kołka, ponieważ tworzywo sztuczne rozluźniłoby się, powodując otwarcie średnicy otworu. W rezultacie moment obrotowy zmniejszyłby się ze względu na powiększony rozmiar otworu. Zastąpiono kołek walcowaty zwijanym kołkiem sprężynującym i wprowadzono związane z tym zmiany konstrukcyjne w otworach w celu uzyskania pożądanego momentu obrotowego wahadłowego. Przeprojektowanie spowodowało, że moment obrotowy został utrzymany powyżej oczekiwanego okresu eksploatacji zespołu.

Projektanci mogą zoptymalizować wydajność i całkowity koszt wytworzenia produktu, wybierając odpowiedni kołek dla swojego produktu. Aby to osiągnąć, konieczne jest, aby opcje elementów złącznych były rozważane na wczesnym etapie projektowania. Najważniejszym krokiem w doborze odpowiedniego kołka jest szczegółowa ocena aplikacji i ustalenie wymagań eksploatacyjnych. Wreszcie, przed ostatecznym zatwierdzeniem, zespół projektowy powinien przetestować i zatwierdzić elementy złączne w zespołach prototypowych.