自攻螺钉类型与应用指南.docx

自攻螺钉类型与应用指南.docx

《自攻螺钉类型与应用指南.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自攻螺钉类型与应用指南.docx（35页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

自攻螺钉类型与应用指南

自攻螺钉类型与应用指南（）

更新时间：

2009-10-9  来源：

  点击数：

189

    自攻螺钉是一种同时具有攻丝和紧固两种功能的特殊紧固件品种，自攻螺钉在各类紧固件中属于是一个比较大的类别。

这个类别不仅范围和它所包括的内容比较大，而且它仍然在不断变化中，也就是说，属于自攻螺钉范畴的产品，仍然不断在增加、在变化。

自攻螺钉是这一类别或这一大类产品的总称，它包括：

普通自攻螺钉、自切自攻螺钉、自挤自攻螺钉、自钻自攻螺钉、金属驱动螺钉等。

以及近二十年来出现的墙板自攻螺钉（干壁钉）、纤维板钉、刨花板钉等等。

自攻螺钉属于一种强度高（相比木螺钉）、单件、单体、单侧装配和连接的紧固件。

由于自攻螺钉能形成或切削出与自身连接的螺纹，故其具有良好的连接配合，能阻止螺钉在使用中的松动。

另外，自攻螺钉可以拆卸，可以再次或多次重复使用。

而且，由于自攻螺钉具有较高的强度和良好的使用性能，所以，它在各种工程结构上，得到了广泛的应用。

   一、自攻螺钉的发展和演变过程

   自攻螺钉自诞生以来，已有近一百年的历史，下面我介绍一下它的演变过程和发展的几个阶段。

自攻螺钉是上个世纪初，大约在1914年被大量引入工业中的。

开始是模仿木螺钉，只不过它采用淬硬钢制造，具有一定强度，这样，与木螺钉相比，有了更为广泛的应用场合。

下面是它的演变过程和发展的几个阶段。

   第一阶段普通自攻螺钉，它是早期薄板金属螺钉的直接产物。

所以也被称为“金属薄板螺钉”，主要应用于连接供热和通风系统的薄板金属通道。

当把它拧入预制孔里时，使得紧靠着孔周围的金属材料产生移位，并同时把金属材料推入螺钉螺纹之间的空隙，进而形成与螺钉相连接的内螺纹。

所以，普通自攻螺钉，也被称为“螺纹成形自攻螺钉”。

这就是应用最早、最基本直到目前也是应用最广泛的自攻螺钉。

   第二阶段自切自攻螺钉，由于普通自攻螺钉的螺纹，只有在相当薄，而且韧性比较好的金属薄板材料上才能形成螺纹。

而无法应用于较厚的材料，或较硬、较脆以及变形能力较差的材料。

于是工程技术人员开发出螺钉杆部末端带有切削凹槽或刃口的自攻螺钉—自切自攻螺钉。

当把这种改良后的自攻螺钉拧入预制孔里时，螺钉就可以像丝锥那样，切削出与自身相连接的螺纹，这样，一种新型自攻螺钉—自切自攻螺钉就诞生了。

这就是自攻螺钉发展的第二阶段。

   第三阶段自挤自攻螺钉，到了二十世纪五十年代初，紧固件工程技术人员根据丝锥的冷锻成型设计原理，并把这一原理应用于自攻螺钉的设计上，研制出了新一代的自攻螺钉—自挤自攻螺钉。

工程师为这种螺钉设计了螺杆（包括螺纹）和杆部末端。

这种螺钉的螺杆通常为三棱形，螺钉通过其螺纹牙顶，而不是在整个螺纹牙的侧面，对被连接件施加间歇的、周期性的压力，从而形成内螺纹。

通过集中和限止成形压力，使紧靠着的受压材料更容易流动，并更好地填入（或挤入）自攻螺钉的牙侧和牙底。

而且，正是由于有被连接件金属材料的嵌入，在被连接件内孔上形成“内榫”，对螺钉的拧入或退出都形成了阻力。

所以自挤自攻螺钉具有了较高的锁紧性能。

因而它也被称为“自攻锁紧螺钉”。

另外这种自攻螺钉的螺杆大多为三棱形，所以民间也称它为三角螺纹螺钉。

还有一点需要指出：

三棱形螺杆的自挤自攻螺钉在拧入基体时，对基体材料所施加的作用力为间歇性的，因此拧入时，所承受的磨擦阻力，要远低于普通自攻螺钉，从而也易于拧入较厚的金属材料中。

这种自攻螺钉具有较好的拧入控制和较强的紧固扭矩，而且也极大地改善了连接强度和连接的整体牢固性，这是自攻螺钉的一种结构性变革。

   第四阶段—自钻自攻螺钉。

以上三个阶段产生的自攻螺钉在使用上有一个共同点：

就是在被连接件上，必须事先加工出预制孔。

这也是以上三种自攻螺钉共同的弱点。

经过统计我们知道：

在构成装配成本的各个项目中，最高的一项就是加工预制孔。

而且，以上三种自攻螺钉所需要加工的预制孔，对于相同公称直径的三种螺钉来讲，都各不相同。

而且还必须严格控制相应预制孔的公差范围。

否则，拧入后的连接效果就会大打折扣。

这样，在二十世纪六十年代初，紧固件工程师们就研制出了“自钻自攻螺钉”，一种在自攻螺钉端部带有钻头形状的自攻螺钉。

由于使用时不需要事先加工预制孔，实现了钻、削、攻丝，紧固一次加工，一步到位。

降低了总装配成本，这就是自攻螺钉发展的第四阶段：

自钻自攻螺钉。

    以上就是自攻螺钉自二十世纪初到二十世纪六十、七十年代所经历的四个主要发展阶段，本文开始我就提到了自攻螺钉产品仍在不断发展变化中，新的自攻螺钉产品，随着工业的发展，不断被研制出来。

近二十年来出现了：

墙板自攻螺钉（干壁钉）、纤维板钉、刨花板钉属于自攻螺钉范畴的新型产品，同时又出现了：

高低牙、双导程螺纹自攻螺钉，粗、细牙（不同螺距）螺纹自攻螺钉，预先在螺纹上涂有密封材料（耐落）的自攻螺钉，一些特殊用途的自攻螺钉，以及各种组合自攻螺钉等等。

这些新产品的出现，不仅扩大了自攻螺钉家族，而且也改善和延伸了自攻螺钉的应用环境和使用范围。

我们平常说的自攻螺钉，从狭义上讲，一般是指“普通自攻螺钉”。

而广义上的自攻螺钉，具有一个完整庞大的体系，而且这个体系仍在不断变化和发展中。

   二、自攻螺钉的结构和主要特征

   1、自攻螺钉的结构要素

    自攻螺钉从头到尾都是由头部、杆部和杆部末端三部分组成的。

每一个自攻螺钉的构成都有四大要素：

头部形状、扳拧方式、螺纹种类、末端型式。

    头部形状—头部形状各式各样。

有圆头（半圆头）、扁圆头、圆头凸缘（带垫）、扁圆头凸缘（带垫）、盘头、盘头凸缘（带垫）、沉头、半沉头、圆柱头、球面圆柱头、喇叭头、六角头、六角法兰头、六角凸缘（带垫）等等。

    扳拧方式—扳拧方式五花八门。

外扳拧：

六角、六角法兰面、六角凸缘、六角花形等；内扳拧：

一字槽、十字槽H型（Phillips）、十字槽Z型（Pozidriv）、十字槽F型（Frearson）、四方槽（Scrulox）、复合槽、内花键、内六角花形（梅花槽）、内三角、内六角、内12角、离合器槽、六叶片型槽、高扭矩十字槽等等。

    螺纹种类—螺纹种类繁多。

有自攻螺纹（宽牙螺纹）、机螺纹、干壁钉螺纹、纤维板钉螺纹、以及其它一些特殊螺纹。

另外螺纹可分为单导程（单头）、双导程（双头）、多导程（多头）及高低牙双头螺纹。

末端型式—末端型式主要有锯端、平端。

但根据使用功能可以加工出具有切削功能的沟、槽、切口或类似钻头形状的部分等等。

在有的标准中，同样是锯端或平端，也有不同的形式。

    从以上介绍可以看出：

自攻螺钉的头部形状，扳拧方式，螺纹种类和杆部末端型式等方面，都有各种各样的变化。

它们之间可以相互组合，演释出许许多多属于自攻螺钉范畴的不同产品。

    2、自攻螺钉的主要特征

     自攻螺钉种类虽然很多，但它们都具有以下几个主要特征：

（1）一般都是采用渗碳钢制造（占总产品的99%）。

也可以采用不锈钢或有色金属制造。

（2）产品必须经过热处理。

碳钢自攻螺钉必须经过渗碳处理，不锈钢自攻螺钉必须经过固溶硬化处理。

以使自攻螺钉达到标准要求的机械性能和使用性能。

   （3）产品表面硬度高，芯部韧性好。

即“内柔外刚”。

这是自攻螺钉性能要求的一大特点。

如表面硬度低，拧不进基体中；如芯部韧性差，一拧就断，也不能使用。

所以“内柔外刚”是自攻螺钉满足使用性能的要求。

   （4）产品表面均需要表面防护处理，一般是电镀处理。

有的产品表面需经磷酸盐处理（磷化）。

如：

墙板自攻螺钉多为磷化。

   （5）采用冷镦工艺生产。

推荐采用高速冷镦机和高速搓丝机或高速行星式滚丝机生产，以确保产品质量。

这样生产的自攻螺钉头部成型好，螺纹质量高。

    所以，凡属自攻螺钉类产品，一般都具有上述几个主要特征。

    三、自攻螺钉类型及主要标准代号

   根据自攻螺钉发展、演变过程，我把自攻螺钉的类型总结归纳如下：

   1、 普通自攻螺钉

   螺纹为“自攻螺纹”（宽牙螺纹），有关自攻螺纹，见后面章节介绍，产品表面处理主要为“电镀”。

按头部形状和扳拧方式，分类如下：

（1）开槽自攻螺钉

   ①开槽盘头自攻螺钉：

ISO1481，GB/T5282，ASMEB18.６.４，DIN没有开槽盘头自攻螺钉，以开槽圆柱头自攻螺钉代之：

DIN7971。

   ②开槽沉头自攻螺钉：

ISO1782，GB/T5283，DIN7972，ASMEB18.６.４。

   ③开槽半沉头自攻螺钉：

ISO1483，GB/T5284，DIN/T7973，ASMEB18.６.４。

（2）十字槽自攻螺钉

   ①十字槽盘头自攻螺钉：

ISO7049，GB/T845，DIN7981，ASMEB18.６.４。

   ②十字槽沉头自攻螺钉：

ISO7050，GB/T846，DIN7982，ASMEB18.６.４。

   ③十字槽半沉头自攻螺钉：

ISO7051，GB/T847，DIN7983，ASMEB18.６.４。

   十字槽自攻螺钉的十字槽一般为H型亦称“菲利普型十字槽”。

  （3）六角头自攻螺钉，六角法兰面自攻螺钉，六角凸缘自攻螺钉

   ①六角头自攻螺钉：

ISO1479，GB/T8285，DIN7976，ASMEB18.６.４。

   ②六角法兰面自攻螺钉：

ISO10509，GB/，DIN、ASME暂无。

   ③六角凸缘自攻螺钉：

ISO7053，GB/，ASMEB18.６.４，DIN暂无。

 （4）内六角花形自攻螺钉

   ①内六角花形盘头自攻螺钉：

ISO14585，GB/。

   ②内六角花形沉头自攻螺钉：

ISO14586，GB/。

   ③内六角花形半沉头自攻螺钉：

ISO14587，GB/。

     DIN，ASME暂无内六角花形自攻螺钉产品标准。

    2、自切自攻螺钉（我国称为“自攻螺钉刮削端”）

（1）十字槽盘头自切自攻螺钉：

GB/A型，DIN7513，DIN7516，ASMEB18．６．４。

其中DIN7531为圆柱头，DIN7516为球面圆柱头。

（2）十字槽沉头自切自攻螺钉：

GB/B型，DIN7513，DIN7516，ASMEB18．６．４。

  （3）十字槽半沉头自切自攻螺钉：

GB/C型，DIN7513，DIN7516，ASMEB18．６．４。

  （4）六角头自切自攻螺钉：

DIN7513、DIN7516，ASME，ISO暂无自切自攻螺钉产品标准；DIN7513和DIN7516为机螺纹，GB/T和ASME为自攻螺纹；DIN7513为开槽，DIN7516为十字槽。

   3、自挤自攻螺钉

    自挤自攻螺钉的螺丝一般为机螺纹，极少采用自攻螺纹，在扳拧方式中，为确保高速自动装配扳手的使用，一般不推荐采用开槽。

    自挤自攻螺钉的螺杆横截面为三棱形，我国标准代号：

GB/T6559，目前暂无ISO、DIN相应标准。

（1）十字槽盘头自挤自攻螺钉：

GB/T6560，ASMEB18.６.４,SAEJ81， SAEJ81。

（2）十字槽沉头自挤自攻螺钉：

GB/T6561，ASMEB18.６.４，SAEJ81。

   （3）十字槽半沉头自挤自攻螺钉：

GB/T6562，ASMEB18.６.４，SAEJ81。

   （4）六角头自挤自攻螺钉：

GB/T6563，ASMEB18.６.４，SAEJ81。

   （5）内六角花形圆柱头自挤自攻螺钉：

GB/T6564，ASMEB18.６.４，SAEJ81。

   （6）内六角花形盘头自挤自攻螺钉：

ASMEB18.６.４，SAEJ81，GB/T暂无。

    4、自钻自攻螺钉

    自钻自攻螺钉的螺纹，ISO、GB和DIN为自攻螺纹；ASME和SAE标准中BSD型为自攻螺纹，CSD型为机螺纹。

    对于自钻自攻螺钉不推荐采用“开槽”，不推荐采用普通六角头。

（1）十字槽盘头自钻自攻螺钉：

ISO15481，GB/，DIN7504，ASME，SAEJ78。

（2）十字槽沉头自钻自攻螺钉：

ISO15482，GB/，DIN7504，ASME，SAEJ78。

  （3）十字槽半沉头自钻自攻螺钉：

ISO15483，GB/，DIN7504，ASME，SAEJ78。

  （4）六角法兰面自钻自攻螺钉：

ISO暂无，GB/，DIN7504，ASME，SAEJ78。

  （5）六角凸缘自钻自攻螺钉：

ISO15480，GB/，DIN7504，，SAEJ78。

   5、金属驱动螺钉（金属强攻螺钉）

    金属驱动螺钉的螺纹为多头螺纹，并带有大的螺旋角（45°～65°）和导向末端。

螺钉在压力作用下，被强迫攻入工件的内孔。

常用于金属或塑料的永久性紧固。

ISO、DIN和GB/T暂无相应产品标准。

在美国标准中，半圆头金属驱动螺钉的标准代号为：

ASMEB18.６.４。

金属驱动螺钉在使用时，需要预先加工预制孔。

   6、墙板自攻螺钉（干壁钉）

    墙板自攻螺钉的螺纹为双导程，60°牙型角的特殊螺纹，我把它称之为干壁钉螺纹。

近些年来，国外也有采用单导程的墙板自攻螺钉。

双导程的称为细牙，单导程的称为粗牙，单导程的墙板自攻螺钉的螺距一般为双导程的2倍。

   墙板自攻螺钉的头型为“喇叭型”。

产品表面处理一般采用磷酸盐（磷化）处理。

ISO、DIN、ASME等暂无正式产品标准，多为一些企业的标准或图纸。

我国墙板自攻螺钉的标准代号为GB/T14210。

   7、纤维板钉

   目前ISO及主要工业国家均无纤维板钉的正式产品标准，也同样多为一些企业标准或图纸。

使用中以沉头、双沉头为主，其次为盘头或半沉头，十字槽多采用Z型（米字槽），产品须经渗碳处理。

表面处理多为电镀。

（1）沉头、双沉头纤维板钉。

（2） 盘头、盘凸缘（带垫）纤维板钉。

  （3） 半沉头、半沉头凸缘（带垫）纤维板钉。

   8、组合自攻螺钉

    普通自攻螺钉、自切自攻螺钉、自钻自攻螺钉等与平垫圈、弹性垫圈（包括弹簧垫圈、弹性锁紧垫圈）组合成的组合自攻螺钉，在ISO、GB/T、DIN、ASME中均有相应产品标准。

这里就不一一详细介绍。

    9、其它自攻螺钉类型

   前面提到的高低牙双导程自攻螺钉，粗、细牙（不同螺距）螺纹自攻螺钉，螺纹涂有密封材料（耐落）的自攻螺钉，各种复合槽自攻螺钉等等。

这些新型自攻螺钉产品，目前大多还没有正式产品标准，但都已得到了广泛应用。

自攻螺钉类型与应用指南（下）

更新时间：

2009-11-12  来源：

  点击数：

1015

   四、自攻螺钉的螺纹

   自攻螺钉的螺纹有的是普通螺纹（机螺纹），也有的是自攻螺纹（宽牙螺纹），另外还有干壁钉螺纹，纤维板钉螺纹或其它一些特殊型式螺纹。

机螺纹与一般螺栓，螺钉采用的普通螺纹相同，只是在自攻螺钉中，除螺纹大径之外，螺纹的其它要素，不需要用螺纹量规进行检验，这里对机螺纹就不再介绍了，下面我重点介绍自攻螺钉的其它几种螺纹。

   1、自攻螺纹（宽牙螺纹）

（1）ISO、GB/T、DIN自攻螺纹：

尺寸见表1，螺纹代号ST，牙型角60°，标准代号：

ISO1478，GB/T5280，DIN7979。

   直径系列如下：

，，，，，，，，，，，8，。

（2）ASME自攻螺纹：

尺寸见表2，无螺纹代号，牙型角60°，直径系列如下：

0＃、1＃、2＃、3＃、4＃、5＃、6＃、7＃、8＃、10＃、12＃、1/4、5/16、3/8、1/2。

   2、自攻锁紧螺纹

    自挤自攻螺钉的螺纹为普通螺纹（机螺纹），粗牙系列，螺杆具有弧型三棱截面，我们称它为自攻锁紧螺纹。

我国标准代号：

GB/T6559，ISO和DIN等暂无正式标准。

尺寸见表3。

   3、纤维板钉螺纹

    纤维板钉螺纹牙型角为40°，各国目前暂无正式标准，尺寸见表4。

   4、干壁钉螺纹

    干壁钉螺纹牙型角为60°，各国目前暂无正式标准，尺寸见表5。

细牙为双导程，粗牙为单导程。

表1  ISO1478、GB/T5280、DIN7979自攻螺纹尺寸            mm

螺纹规格

ST8

螺距

大径

max

min

小径

max

min

表2  ASME自攻螺纹尺寸             in

螺纹规格

每英寸牙数

大径

小径

max

min

max

min

0＃

48

1＃

42

2＃

32

3＃

28

4＃

24

5＃

20

6＃

20

7＃

19

螺纹规格

每英寸牙数

大径

小径

max

min

max

min

8＃

18

10＃

16

12＃

14

1/4

14

5/16

12

3/8

12

7/16

10

1/2

10

表3  GB/T6559自攻锁紧螺纹尺寸            mm

螺纹规格

M2

M3

M4

M5

M6

M8

M10

M12

螺距

1

外接圆直径

max

min

齿高

max

min

表4   纤维板钉螺纹尺寸                  mm

螺纹规格

3

4

5

6

螺距

大径

max

min

小径

max

min

表5   干壁钉螺纹尺寸                  mm

螺纹规格

/6#

/7#

/8#

/10#

螺距

导程

大径

max

（细牙）（粗牙）

（细牙）（粗牙）

（细牙）

（粗牙）

（细牙）

（粗牙）

min

（细牙）（粗牙）

（细牙）（粗牙）

（细牙）

 （粗牙）

（细牙）

 （粗牙）

小径

max

min

   五、自攻螺钉的材料和性能

    前面已经提到了约99%的自攻螺钉采用碳钢，即渗碳钢制造；其中自钻自攻螺钉也可以采用热处理钢制造（实际上生产企业大多采用渗碳钢，不采用热处理钢）。

在自攻螺钉各性能标准中，都对采用材料的化学成份做了规定，只要化学成份在规定的范围内，所用的材料都是符合要求的。

目前国内外大多采用C1018，C1022等材料来制造自攻螺钉各类产品。

   1、普通自攻螺钉的机械性能

（1）ISO2702、GB/、DIN267T12

    ①表面硬度：

≥。

    ②芯部硬度：

≤：

270～390HV5，＞：

270～390HV10。

    ③渗碳层深度：

≤的螺钉在螺纹小径处检验；＞的螺钉在螺纹侧面大、小径之间一半距离处检验。

   ＜：

～

   ～:

～

   ～:

～

   ≥:

～

   ④显微组织：

不允许呈现带状亚共析铁素体。

   ⑤拧入性能：

将螺钉拧入规定孔径、规定硬度范围的预制孔时，自攻螺钉的螺纹不允许变形。

   ⑥最小破坏扭矩

    ：

    ：

    ：

    ：

    ：

    ：

     ：

10Nm

    ：

（2）ASME，SAEJ933

    ①表面硬度：

≥45HRC。

    ②芯部硬度：

28～38HRC。

    ③渗碳层深度：

4#～6#：

～

                  8#～12#：

～

                  ≥1/4：

～

    ④显微组织：

在芯部和表面都不允许游离铁素体存在。

    ⑤拧入性能：

将螺钉拧入规定孔径、规定硬度和规定厚度的预制孔时，自攻螺钉螺纹不允许变形。

    ⑥最小抗扭强度：

    2#：

4in-ib

    4#：

13in-ib

    6#：

24in-ib

    7#：

30in-ib

    8#：

39in-ib

    10#：

56in-ib

    12#：

88in-ib

    1/4：

142in-ib

    2、自切自攻螺钉的机械性能

（1）GB/、DIN7513、DIN7516

    ①表面硬度：

≥。

    ②芯部硬度：

≤：

270～390HV5，＞：

270～390HV10；

                DIN7513、DIN7516硬度最小值为240HV。

    ③渗碳层深度：

对于GB/自切自攻螺钉按GB/与普通自攻螺钉相同,对于DIN7513、DIN7516按以下规定：

    ：

～

    M3:

～

    M4～M5:

～

    M6～M8:

～

    ④显微组织：

与普通自攻螺钉相同。

    ⑤拧入性能：

与普通自攻螺钉相同。

    ⑥最小破坏扭矩

    ：

1Nm

    M3：

    M4：

    M5:

：

    M6：

12Nm

    M8：

28Nm

（2）ASME，SAEJ933

各项要求与普通自攻螺钉相同。

     3、自挤自攻螺钉的机械性能

（1）ISO7085、GB/

    ①表面硬度：

≥。

    ②芯部硬度：

290～370HV5或HV10。

    ③渗碳层深度：

    M2、:

～

    M3、:

～

    M4、M5:

～

    M6、M8:

～

    M10、M12：

～

    ④破坏扭矩：

     M2：

≥

    ：

≥

    M3：

≥

    ：

≥

    M4：

≥ 

    M5：

≥10Nm

    M6：

≥17Nm

    M8：

≥42Nm

    M10：

≥85Nm

    M12：

≥150Nm

    ⑤头部坚固性：

将螺钉插入带有7°楔角的试验模，锤击螺钉头部，使