Как установить резьбовую вставку в пластик: четыре способа

Вставку можно замоноличить при литье, вдавить холодом, вплавить нагревом или поставить ультразвуком. Выбор определяется не вставкой, а тем, что у вас есть: оснастка, пресс, паяльник или УЗ-аппарат — и на каком этапе деталь.

Коротко: как выбрать способ

Способ установки задаётся не типом вставки, а двумя обстоятельствами: готова ли уже деталь и каким оборудованием вы располагаете. Вставка подбирается после этого — под выбранный способ.

• Деталь ещё не отлита, есть доступ к оснастке → закладная вставка;
• Деталь готова, оборудования нет → холодная запрессовка;
• Деталь готова, есть паяльник или термопресс → термовплавление;
• Деталь готова, есть УЗ-аппарат, объёмы серийные → ультразвук.

1. Закладка в пресс-форму

Вставку надевают на штырь пресс-формы до впрыска, и расплав обтекает её со всех сторон. Пластик затекает в накатку, канавки и подрезы, после остывания вставка оказывается замоноличена в теле детали.

Это самое прочное соединение из четырёх: нет ни зоны нагрева с изменённой структурой, ни остаточных напряжений от запрессовки. Именно под этот способ написан стандарт DIN 16903.

Минусы — организационные. Нужен доступ к оснастке и согласование с литейщиком, цикл литья удлиняется на установку вставок, а ошибку уже не исправить: вставка внутри детали.

2. Холодная запрессовка

Вставку вдавливают в подготовленное отверстие прессом, тисками или рычажным приспособлением. Держится она натягом и агрессивной наружной накаткой, которая врезается в стенки отверстия.

Под этот способ сделаны исполнения вроде PRESLOK — с развитой насечкой и заходным конусом. Ни нагрева, ни оснастки, ни дополнительной операции: удобно для доработки, ремонта и мелких серий.

Ограничение — материал. Хрупкие и наполненные стеклом пластики при запрессовке склонны трескаться: усилие идёт в стенку отверстия, а компенсировать его нечем.

3. Термовплавление

Вставку надевают на нагретый наконечник (паяльник с насадкой или термопресс) и вдавливают в отверстие. Металл прогревает пластик вокруг себя, тот размягчается и затекает в рёбра и канавки вставки, а после остывания запирает её механически.

Соединение получается прочнее холодной запрессовки, а оборудование при этом стоит копейки. Исполнения под нагрев — например ULTRALOK — имеют геометрию, рассчитанную на затекание расплава.

Здесь важна теплопроводность вставки, и поэтому чаще всего берут латунь: она быстро прогревается и так же быстро отдаёт тепло пластику. Сталь и нержавейка греются дольше, и легче перегреть материал детали.

4. Ультразвук

Сонотрод прижимает вставку к отверстию и колеблется с частотой порядка 20–40 кГц. Трение на границе металл–пластик разогревает материал за доли секунды, вставка проседает в расплав, ультразвук выключается, расплав застывает.

Цикл — меньше секунды, зона нагрева локальная, деталь в целом не прогревается. Это способ для серийного производства, где считают секунды такта.

Нюанс, о котором обычно забывают: ультразвук лучше работает по аморфным термопластам — ABS, поликарбонат, полистирол, ПВХ. У полукристаллических (полиамид, полипропилен, полиэтилен, POM) энергия сильнее рассеивается в объёме, и параметры приходится подбирать тщательнее.

Отверстие — половина результата

Самая частая ошибка монтажа не в способе, а в отверстии.

• Диаметр берут по наружному размеру вставки. Он должен быть меньше: вставка обязана идти с натягом. Точное значение указано в таблице размеров каждой позиции — это не то же самое, что диаметр под нарезание резьбы;
• Глубину делают вровень с длиной вставки. Нужен запас: при вплавлении вытесненному материалу некуда деваться, и он поднимет вставку обратно или вспучит поверхность;
• Не выдерживают расстояние до края. В таблицах есть минимальное расстояние от центра отверстия до кромки. При меньшем пластик растрескивается — иногда не сразу, а через недели под нагрузкой;
• Ставят вставку с перекосом. На мелких диаметрах перекос срезает часть натяга, и держащая способность падает заметно сильнее, чем кажется по внешнему виду.

Как проверить, что получилось

Вкрутите винт и выкрутите несколько раз: вставка не должна проворачиваться и подниматься. Поверхность вокруг не должна быть вспучена — если материал выдавило наружу, отверстие было мало или нагрев избыточен.

Если вставка всё-таки проворачивается, разбор причин — в отдельной статье про проворот и вырыв.

Что назвать при заказе

Материал детали, толщину стенки, размер резьбы и способ установки, который вам доступен. По этим четырём пунктам подберём исполнение из каталога резьбовых вставок; для быстрого отбора есть подбор по параметрам.