如何挑選和使用尼龍緊固件

電子裝置需要緊固件來固定電路板、安裝子板、關閉面板和進行其他用途。螺絲、螺帽和鉚釘有很多種類型，製作的材質也很多樣。挑選緊固件時，必須考量電子應用的獨特需求，包括電氣隔離、耐腐蝕和抗振性、重量輕、無磁性以及盲插安裝。

本文探討不同的尼龍緊固件、挑選重點及其應用。在此使用 Essentra Components 的產品為例進行說明，包括螺絲、螺帽、扣式鉚釘、帶刺緊固件和拉釘。

為什麼用尼龍製作緊固件？

尼龍是一系列高效能工程用熱塑性線性聚醯胺，具有高機械強度、良好的抗疲勞性、抗衝擊性和耐腐蝕性，以及優異的電氣絕緣特性。與鋁等金屬相比，重量也很輕，並且具有更高的耐磨性。基於這些特性，所以非常適合用於電子應用。隨著電子裝置小型化，輕量化也成為主要的設計目標之一。從可靠性和使用者體驗的角度來看，主動式電子裝置中若有金屬緊固件鬆脫可能會印發災難；鬆散、不導電的尼龍緊固件只會徒增困擾。

工程應用緊固件中最常見的尼龍類型是尼龍 6 和尼龍 6/6。尼龍 6 是由多個單體衍生而來的聚合物，各單體有六個碳原子。尼龍的化學式為 (C6H11NO)n。尼龍 6/6 由兩個單體組成，各單體有六個碳原子：因此命名為尼龍 6/6。

尼龍 6/6 是緊固件更常用的材料，因為成本較低且溫度範圍略高。

緊固件類型

緊固件是一種五金裝置，能以機械方式讓兩個或多個物件，達到永久或非永久性連接。常用的機械式緊固件有螺絲、螺帽和鉚釘。

螺絲是一種緊固件，會在圓柱形主體的外部刻出螺旋凹槽 (稱為螺紋)。此凹槽可配合配接孔內部刻出的逆向螺旋凹槽。將螺絲轉進螺紋孔，就可逐漸鎖入配接表面。螺絲的主要挑選考量包括主直徑、螺距、長度、頭部類型和起子類型 (圖 1)。

圖 1：依據螺絲頭類、起子類型、主直徑、螺距和長度來挑選螺絲。(圖片來源：作者，使用 Essentra Components 的素材)

螺距是螺絲轉動一圈而鎖入的距離，或相鄰螺紋尖峰之間的距離。在美國 (US)，通常是由每單位長度的螺紋數來定義。統一螺紋標準 (UTS) 則使用英寸 (in.) 作為北美的單位長度。UTS 螺絲以標稱直徑和螺紋數來定義；例如，¼-20 是指直徑為 ¼ in，螺紋數為每英寸 20 道螺紋的螺絲。

直徑小於 ¼ in 的螺絲則以整數 0-16 代表，稱為螺紋規。螺紋規數字越大，直徑越大。

要判斷螺絲的主直徑，將螺紋規數字乘以 0.013，再將乘積加到 0.060 in 即可得知。因此，#6 螺絲的直徑為 (6 * 0.013) + 0.060，即 0.138 in (3.5 mm)。

還有另一種公制標準，先以字母 M 標示螺絲，接著標示螺絲的主直徑 (以 mm 為單位)，最後是螺距 (以 mm 為單位)。

以 UTS 尼龍螺絲為例，Essentra Components 的 011024H100 是一款 1 in (25.4 mm) 長的尼龍蓋 #10-24 螺絲具有六角頭。Essentra Components 0401024HN 是一款配接用的 #10-24 尼龍六角螺帽。#10 緊固件的主直徑為 0.19 in (4.826 mm)。

螺絲頭類型的選擇取決於應用。帶有埋頭孔的扁平和橢圓形頭部可提供無邊緣的表面，不會卡住衣服或物體。內六角螺絲和大圓頭螺絲通常具有較高的頭部高度，常用於柱坑孔。繃頭、盤頭和鈕釦頭等平底螺絲可用於固定端子排中的電線。內六角頭適用於需要高扭力鎖緊的應用。

一字起子是最基本的起子類型，是手動操作的最佳選擇。十字、六角和套筒起子通常會搭配電動起子一起使用，以免起子頭從螺絲上滑落。

鉚釘

鉚釘是一種將元件固定在一起的非螺紋機械式緊固件。尼龍鉚釘有多種類型，包括扣入式、帶刺或鋸齒、推入式、安裝按鈕以及盲插或拉釘。安裝特點包括永久、可拆卸和盲插。無論哪種類型，所有鉚釘都需要在連接元件上預先鑽孔。不同的鉚釘樣式使用各種固定機構。例如，Essentra Components 的 SR-3075W 卡扣鉚釘就使用膨脹索環(圖 2)。

圖 2：卡扣鉚釘，例如 SR-3075W，就使用膨脹索環來固定自身。(圖片來源：作者，使用 Essentra Components 的素材)

將卡扣鉚釘插入孔後，將頭部推入，索環就會膨脹將其固定。鉚釘的挑選是依據頭部直徑、長度、鉚釘直徑和鉚頭間距。鉚頭間距是指鉚釘可以正常固定的元件厚度。Essentra Components 的 SR-3075W 的頭部直徑為 0.253 in (6.4 mm)、長度為 0.295in (7.5 mm)、鉚釘直徑為 0.118in (3 mm)、鉚頭間距為 0.197 至 0.236in (5 至 5.99 mm)。這種類型的尼龍鉚釘若要拆除，只要拔出頭部即可。

帶刺或鋸齒鉚釘，例如 Essentra Components 的 27XT1250250，就使用加肋柄來固定元件 (圖 3)。

圖 3：帶刺鉚釘 (如 27XT1250250) 的肋條傾斜，可輕鬆滑入孔中，同時防止鉚釘遭到拆除。(圖片來源：作者，使用 Essentra Components 的素材)

帶刺鉚釘的肋條會傾斜，在插入時壓縮，並鎖定在插孔的側面，以免遭到拔除。這些鉚釘可搭配金屬、泡棉、橡膠、塑膠，甚至木質元件使用。

Essentra Components 的 27XT1250250 適用於 0.125 in (3.18 mm) 孔。長度為 0.321 in (8.15 mm)，鉚頭間距介於 0.062 至 0.250 in (1.58 至 6.35 mm)。

另一種類型的帶刺鉚釘是兩件式棘輪鉚釘，例如 Essentra Components 的 BR1-226-01。這種類型的緊固件非常適合連接薄型元件。操作方式是將棘輪鉚釘的兩半結合在一起，形成一個緊固件 (圖 4)。

圖 4：BR1-226-01 棘輪鉚釘的兩半會將其夾齒互聯，形成穩固的耦合連結。(圖片來源：作者，使用 Essentra Components 的素材)

Essentra Components 的 BR1-226-01 需要的孔徑為 0.281 in (7.14 mm)。長度為 0.226 in (5.74 mm)，鉚頭間距介於 0.235 至 0.297in (5.97 至 7.54 mm)。

推鎖鉚釘，如 Essentra Components 的 61PR400600 (圖 5)，可提供快速、可靠且永久的連接。這些盲面鉚釘不需要接觸連接元件的反面。

圖 5：推動 61PR400600 的預組裝柱塞可將鉚釘展開，以提供牢固、永久的連接。(圖片來源：作者，使用 Essentra Components 的素材)

推鎖鉚釘的安裝方法是將鉚釘主體插入面板孔中，然後使用安裝工具將連接的柱塞壓入組件中，即可將鉚釘膨脹。Essentra Components 的 61PR400600 長度為 0.445 in (11.3 mm)，可裝進 0.187in (4.75 mm) 孔中。鉚頭間距為 0.078 至 0.375 in (1.98 至 9.53 mm)。

Essentra Components 的 27AC0011 安裝按鈕或獨木舟夾是一種容易安裝的緊固件，無需工具即可固定鈑金零件或輕型元件 (圖 6)。

圖 6：27AC0011 安裝按鈕非常適合將薄金屬板或輕型元件固定在一起。(圖片來源：作者，使用 Essentra Components 的素材)

安裝非常簡單，只需將鉚釘主推入預先鑽好的圓孔中，然後按壓鉚釘頭，直到鎖定到位。此鉚釘可裝入 0.192 in (4.9 mm)孔洞，長度為 0.515 in (13.08 mm)。鉚頭間距為 0.165 至 0.185 in (4.2 至 4.7 mm)。

拉釘或夾式鉚釘是另一種不需要接觸面板反面的盲插式鉚釘。Essentra Components 的 CR32-2-1 精密模製尼龍產品就是一個例子 (圖 7)。

圖 7：拉釘需要使用工具將鉚釘的心軸拉向鉚釘頭，會導致鉚釘塌陷並貼著孔洞擴張。(圖片來源： Essentra Components)

CR32-2-1 有一支穿過鉚釘主體的心軸。將鉚釘插入孔中，並使用拉釘工具拉動心軸穿透鉚釘主體。這會導致鉚釘主體塌陷，貼著孔洞膨脹，將元件鎖定在一起。此鉚釘的直徑為 0.126 in (3.2 mm)，長度為 0.378in (9.6 mm)。需要的孔徑為 0.130 in (3.3 mm)，鉚頭間距為 0.157 至 0.276in (4.0 至 7.0 mm)。

每種類型的鉚釘都有一系列直徑和長度可供選擇，可滿足應用的要求。

挑選鉚釘

可利用 Essentra Components 的產品目錄，輕鬆挑選需要的鉚釘尺寸。使用者首先要挑選鉚釘類型。然後，目錄會依據連接元件的厚度，提供一系列合適的孔徑，以及適合該鉚頭間距的鉚釘長度 (圖 8)。

圖 8：Essentra 產品目錄可依據接合元件的厚度，提供鉚釘的挑選方法。(圖片來源：Essentra Components)

適合孔徑 0.083 至 0.087 in (2.1 至 2.2 mm) 的扣入式鉚釘選擇範例，指出七個合適的型號。若鉚頭間距為 0.205 至 0.225in (5.2 至 5.7 mm)，則需要鉚釘長度 0.295 in (7.5 mm) (第 7 行) 才能達到必要的固定厚度。

結論

尼龍緊固件可針對電子、電器和汽車應用提供許多優勢。比金屬製的同類產品更輕，不導電且耐腐蝕，並且有多種類型和尺寸可供選擇。