Comment préserver l’intégrité des fixations lors de la conversion du métal au plastique

Les zones les plus fragiles de nombreuses pièces en plastique sont les fixations et les points d’assemblage. Lors de l’assemblage par vis de composants appariés, la vis doit être serrée avec un couple suffisant pour produire la charge de tension axiale recommandée entre le composant hôte et les filets de la vis afin d’éviter tout desserrage. Un problème courant avec les assemblages boulonnés est que les plastiques sont sensibles au fluage ou à la relaxation des contraintes. Sous des charges bien inférieures à la limite élastique, les plastiques perdent leur capacité à maintenir une charge. Lorsque cela se produit, l’assemblage fileté se desserre.

Les inserts filetés en métal améliorent considérablement la résistance des fixations dans les pièces en plastique et ne sont pas elles-mêmes sensibles au fluage. Le diamètre plus important et la conception du corps de l’insert permettent d’appliquer le couple d’installation approprié à la vis. Ces f ixations ne se desserrent pas avec le temps car le laiton offre une résistance permanente au fluage sur l’ensemble du chemin de charge du filetage. En outre, les inserts permettent un montage/démontage illimité des composants sans compromettre l’intégrité des filets. En fin de compte, c’est souvent l’insert métallique qui permet aux concepteurs de remplacer les composants métalliques moulés ou usinés par du plastique moins coûteux sans sacrifier les performances. 

La résistance à la traction, le couple de rotation et la résistance à l’arrachement sont des exigences de performance typiques pour les assemblages utilisant des inserts. La résistance à la traction, ou à l’arrachement, est la force axiale nécessaire pour extraire l’insert du matériau plastique. Le couple est la force de rotation nécessaire pour faire tourner l’insert dans la matière plastique. Enfin, l’arrachement est une combinaison du couple de rotation et de la force de traction appliquée à l’opposé de la tête de l’insert (voir figure 1).

Les trous coniques réduisent le temps d’installation et garantissent un alignement correct de l’insert sur le trou. Le dégagement plus facile de la goupille est un avantage supplémentaire. Seuls les inserts coniques doivent être utilisés dans les trous coniques. L’inconvénient est que les inserts coniques ne sont pas symétriques et doivent donc être orientés avant l’installation.

Les performances des inserts sont affectées par le diamètre du bossage en plastique et/ou l’épaisseur de la paroi. En général, l’épaisseur de paroi ou le diamètre du bossage optimal est de deux à trois fois le diamètre de l’insert, le multiple relatif diminuant à mesure que le diamètre de l’insert augmente. L’épaisseur de la paroi en plastique doit être suffisamment importante pour éviter tout renflement pendant l’installation et suffisamment résistante pour le couple d’installation recommandé des vis d’assemblage. Des lignes de tricotage de mauvaise qualité à proximité de l’insert entraîneront des défaillances et une réduction des performances de l’insert.

Les inserts post-moulés qui sont pressés à froid dans le trou nécessitent un diamètre de bossage et/ou une épaisseur de paroi plus importants pour résister aux contraintes plus grandes induites pendant l’installation. L’installation des inserts lorsque le plastique est encore chaud après le moulage évite généralement les problèmes.

Le diamètre du trou de dégagement dans le composant d’accouplement est très important. C’est l’insert et non le plastique qui doit supporter la charge. Le trou dans la pièce d’accouplement doit être plus grand que le diamètre extérieur de la vis d’assemblage, mais plus petit que le diamètre du pilote ou de la face de la plaquette, afin d’éviter tout risque de déformation. Si un trou plus grand dans la pièce d’assemblage est nécessaire à des fins d’alignement, Centres Techniques une plaquette à tête doit être envisagée. Les inserts doivent être installés à fleur (ou pas plus de 0,13 mm (0,005”) au-dessus du trou).

Si le composant d’accouplement est également en plastique, l’utilisation d’un limiteur de compression doit être envisagée pour maintenir la précharge du joint fileté. Pour que le limiteur de compression fonctionne correctement, il doit s’appuyer sur la plaquette de sorte que ce soit la plaquette, et non le plastique, qui supporte la charge.

Les inserts avec tête offrent une plus grande surface d’appui et une surface conductrice si nécessaire. Les applications à forte charge peuvent bénéficier d’un positionnement de la tête à l’opposé de la charge dans une configuration de type traction (voir figure 3). Les inséreuses coniques ne doivent pas être utilisées dans des applications de type traction ou dans des bossages à paroi mince, car cela provoquerait des fissures dans le plastique.