Selección de sujetadores en componentes compuestos.

Barreras terminológicas, ejemplos de vías de selección de sujetadores.

¿Cómo determinar eficientemente el tipo de sujetador "correcto" para componentes o componentes que involucran materiales compuestos y plásticos?Para definir qué materiales y conceptos son aplicables a los tipos de sujetadores, es necesario comprender los materiales involucrados, su proceso de formación y las funciones de conexión o ensamblaje requeridas.

Tomando como ejemplo el panel interno de un avión.Describirlo simplemente como un "material compuesto aeroespacial" simplifica demasiado los ricos materiales y procesos disponibles.De manera similar, el término "sujetadores de aviación" carece de especificidad en términos de los materiales más adecuados para los sujetadores y su funcionalidad.Los sujetadores, como los pernos insertados, los pernos remachables, los sujetadores adheridos a la superficie y los sujetadores soldados, pueden ser todos adecuados para aplicaciones aeroespaciales, pero existen diferencias significativas en los materiales y funciones con los que se pueden apretar.

El problema de la búsqueda en el mundo de los sujetadores es cómo clasificar los productos de sujetadores, generalmente utilizando términos específicamente relacionados con los sujetadores en lugar de los materiales para los que son más adecuados.Sin embargo, los términos específicos de los materiales compuestos suelen tener una relevancia limitada al examinar las categorías de sujetadores.Por ejemplo, sin una comprensión detallada de la unión de superficies o la soldadura ultrasónica en la instalación de sujetadores, ¿cómo se puede saber si los sujetadores de unión de superficies o soldadura ultrasónica son opciones de sujeción adecuadas para materiales laminados formados en caliente?Si su mundo gira en torno a las propiedades de la matriz polimérica, las estructuras reforzadas con fibras y los parámetros de procesamiento, ¿cómo buscar y elegir en un mundo que analiza estrategias de ensamblaje, direcciones de apriete, expectativas de torque de apriete y precargas objetivo?

Contactar a proveedores o distribuidores de elementos de fijación para obtener asesoramiento y orientación suele ser un primer paso eficaz y exitoso;Sin embargo, al presentar la aplicación de manera que permita una búsqueda simple y rápida de opciones relevantes, se puede lograr una mayor simplificación.Aquí, tomamos el panel interior termoplástico de un avión como ejemplo para ilustrar los aspectos importantes de este enfoque para mejorar la selección de sujetadores.

Requisitos de ajuste
En primer lugar, resulta útil definir los requisitos de fijación.¿Quiere crear un punto de fijación para materiales compuestos o componentes de plástico para preparar posteriores operaciones de montaje?¿O desea fijar directamente el componente a materiales compuestos o componentes de plástico o fijarlo a ellos?
En nuestro ejemplo, lo necesario es crear puntos de fijación, especialmente previendo puntos de conexión roscados en paneles compuestos.Por lo tanto, avanzaremos hacia una tecnología que proporcione métodos para instalar y fijar puntos de conexión, en lugar de una tecnología utilizada para unir componentes directamente.Es relativamente fácil clasificar las técnicas de sujeción utilizando estos términos, y los términos son relativamente simples, por lo que todos pueden comunicarse en el mismo idioma.

concepto material
Los factores relacionados con los materiales involucrados pueden afectar la aplicabilidad de los tipos de sujetadores, pero la relevancia de estos factores generalmente depende del tipo de sujetador que se considere.Para romper este ciclo y evitar un diálogo demasiado detallado durante el proceso de filtración inicial, generalmente podemos definir los materiales compuestos y los materiales plásticos como:
Sin polímero reforzado.
Materiales poliméricos reforzados con fibras discontinuas.
Laminados continuos de polímeros reforzados con fibra.
Material sándwich.
Materiales no tejidos y fibras.
En nuestro ejemplo, el material del panel interno de la aeronave es un polímero continuo reforzado con fibra en una estructura laminada.Al definir conceptos materiales de esta forma sencilla, podemos centrarnos rápidamente en una serie de consideraciones materiales relacionadas:
¿Cómo se integrarán los sujetadores en la cadena del proceso de fabricación?
¿Cómo afectan los materiales a la integración o instalación de la fijación?

Por ejemplo, integrar sujetadores en materiales de refuerzo continuos antes o durante el conformado en caliente puede resultar en una complejidad del proceso no deseada, como cortar o desplazar fibras, lo que puede tener un impacto no deseado en las propiedades mecánicas.En otras palabras, el refuerzo continuo de fibra puede plantear desafíos para la integración de sujetadores coprocesados, y es posible que la gente quiera evitar tales desafíos.
Al mismo tiempo, solo se requiere un conocimiento básico de la tecnología de fijación para determinar si se debe utilizar la instalación conjunta o posterior al proceso.Al simplificar la terminología de materiales y fijación, es posible ver rápida y fácilmente qué coincide y cuál no.En nuestro ejemplo, la selección de sujetadores debe centrarse en técnicas de posprocesamiento, a menos que deseemos integrar sujetadores en procesos de fabricación/materiales reforzados con fibra continuos.

Requisitos detallados
En este punto, para determinar las técnicas de sujeción relevantes, necesitamos definir más detalles sobre la estrategia de sujeción, los materiales involucrados y el proceso de conformado.Para nuestro ejemplo de laminados continuos reforzados con fibra, definiremos la aplicación de la siguiente manera:
La aplicación general son los paneles laterales internos de aviones.
La estrategia de fijación es proporcionar un perno de doble cabeza en la parte posterior del panel (no visible) para conectar el área de la ventana de polímero con una tuerca.
El requisito de fijación es un punto de conexión roscado externo ciego e invisible (ciego significa instalación/fijación desde un lado del componente) capaz de soportar una fuerza de extracción de aproximadamente 500 Newtons.
El panel es un material termoplástico reforzado con fibra continua, y la instalación de fijaciones debe realizarse después del proceso de moldeo para evitar dañar la estructura reforzada.

Clasifique más los factores y seleccione hacia abajo
Al observar nuestro ejemplo, podemos comenzar a ver que múltiples factores pueden influir en nuestra decisión sobre qué tipo de sujetador usar.La pregunta es, ¿cuál de estos factores es más importante, especialmente si el costo de los sujetadores no es el único factor decisivo?En nuestro ejemplo, limitaremos el rango de selección a sujetadores adheridos en superficie o sujetadores soldados por ultrasonidos.
En este caso, incluso la información más sencilla sobre la aplicación puede resultar útil.Por ejemplo, saber que utilizamos materiales termoplásticos nos ayuda a establecer expectativas de rendimiento relevantes.Teniendo en cuenta la disponibilidad de adhesivos profesionales y tecnologías de tratamiento de superficies, podemos esperar que el rendimiento mecánico de ambas tecnologías alcance un nivel razonable.
Sin embargo, como sabemos que la aplicación es en el sector aeroespacial, las conexiones de enclavamiento mecánico pueden proporcionar garantías de rendimiento y vías de certificación más simples.El adhesivo tarda en curarse, mientras que la instalación ultrasónica puede cargarse inmediatamente, por lo que debemos considerar el impacto del tiempo del proceso.Las restricciones de acceso también pueden ser un factor clave.Aunque los paneles interiores suelen ser fáciles de instalar para la instalación de sujetadores con aplicadores automáticos de adhesivo o máquinas ultrasónicas, deben inspeccionarse cuidadosamente antes de la selección final.

Toma la decisión final
Es imposible tomar decisiones basadas únicamente en la identificación del método de conexión y el tiempo fijo;La decisión final dependerá de consideraciones de inversión en equipos, rendimiento mecánico y durabilidad, impacto general en el tiempo del proceso, restricciones de acceso y estrategias de aprobación o certificación.Además, las operaciones de diseño, fabricación y montaje pueden involucrar a diferentes partes interesadas, por lo que la decisión final requiere su participación.Además, tomar esta decisión requiere considerar toda la propuesta de valor, incluida la productividad y el costo total de propiedad (TCO - costo total de propiedad).Al adoptar una visión holística de los problemas de fijación y considerar todos los factores relevantes durante la fase de diseño inicial, el proceso de fabricación y las operaciones de ensamblaje final, la productividad y el TCO se pueden calcular y tener un impacto positivo.Estos son uno de los principios clave del portal educativo de expertos en tecnología de montaje de Bossard, cuyo objetivo es ayudar a las personas a adquirir conocimientos sobre tecnología de montaje.
En última instancia, la decisión sobre qué estrategia de ajuste o producto utilizar depende de múltiples factores: no existe una solución única para todos y hay muchas opciones diferentes a considerar.Sin embargo, como hemos señalado anteriormente, incluso definir los detalles de la solicitud de una manera relativamente simple puede simplificar el proceso de selección, resaltar factores relevantes para la toma de decisiones e identificar áreas que pueden requerir aportes de las partes interesadas.