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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。
第四阶段一自钻自攻螺钉。
以■三个阶段产生的自攻螺钉在使用上号一个共同点:
就是在被连接件上,麟页事先加工出预制孔。
这也是以上三种■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■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
以
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。
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
余有密封材料(耐落)的自攻螺钉,一些特
螺纹自攻螺钉,粗、细牙(不同螺距)螺纹自攻螺钉,预先在螺纹殊用途的自攻螺钉,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
讲,一般是指“普通自攻螺钉”。
而广
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,从狭义义■勺自攻螺钉,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。
头部形状一头部形状各式各样。
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。
扳拧方式一扳柠方式五花八门。
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。
螺纹种以一螺纹种类繁多。
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。
末端型式一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14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)采用冷锻工艺生产。
推荐采用高速冷锁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W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
“电镀”。
按头部形状
以开槽圆柱头自
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,攻螺钉代之:
DIN797K
②开槽沉头自攻螺钉:
ISO1782,GB/T5283,DIN7972,ASMEB18.6.4o
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:
IS07049,GB/T845,DIN7981,ASMEB18.6.4o
②十字槽沉头自攻螺钉:
IS07050,GB/T846,DIN7982,ASMEB18.6.4O
③十字槽半沉头自攻螺钉:
ISO7051,GB/T847,DIN7983,ASMEB18.6.4o
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,ASMEB18.6.4o
②六角法兰面自攻螺钉:
IS010509,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/o
②内六角花形沉头自攻螺钉:
ISO14586,GB/o
③内六角花形半沉头自攻螺钉:
ISO14587,GB/o
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,ASMEB18.6.4o
(3)十字槽半沉头自切自攻螺钉:
GB/C型,DIN7513,DIN7516,ASMEB18.6.4o
(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,SAEJ81o
(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,SAEJ8I0
(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:
IS015480,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:
ASMEB18.6,4O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/T14210o
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。
更新时间:
2009-11-12
来源:
自攻螺钉类型与应用指南(下)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,o
(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井、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:
GBAT6559,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4O
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5o细牙为双导程,粗牙为单导程。
表1ISO1478、GB/T5280>
DIN7979自攻螺纹尺寸mm
螺纹规格
ST8
螺距
大径
max
min
小径
表2ASME自攻螺纹尺寸in
螺纹规格
每英寸牙数
0#
48
1#
42
2#
32
3#
28
4#
24
5#
6#
7#
20
19
8#
10#
12#
ma》
nin
18
16
14
1/4
5/16
12
3/8
7/16
10
1/2
表3GB/T6559自攻锁紧螺纹尺寸mm
M2
M3
M4
M5
M6
M8
MIO
M12
1
外接圆直
径min
齿高
表4纤维板钉螺纹尺寸mm
3
4
5
6
1雌
mill
表5干壁钉螺纹尺寸mm
/6#
/7#
/8#
/10#
螺距
导程
(细牙)
max小径
(细牙)(粘
牙)
(细牙)(粗牙)
)
(知冉
-/知王
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)IS02702>GB/sDIN267T12①表面硬度:
②芯部硬度:
W:
270〜390HV5,>:
270〜390HV10。
③渗碳层深度:
W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。
V:
〜
・■2:
〜④显微组织:
不允许呈现带状亚共析铁素体。
自攻螺钉的螺纹不允许变形。
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,
⑥最小破坏扭矩
lONm
(2)ASME,SAEJ933
①表面硬度:
245HRC。
②芯部硬度:
28〜38HRC。
③渗碳层深度:
4#〜6#:
〜
8#〜12#:
21/4:
④显微组织:
在芯部和表面都不允许游离铁素体存在。
自攻螺钉螺纹不允许变形。
将螺钉拧入规定孔径、规定硬度和规定厚度的预制孔时,
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
②芯部硬度:
270〜390HV5,>:
270〜390HV10;
DIN7513、DIN7516硬度最小值为240HV。
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。
:
INm
M3:
M4:
M5:
M6:
12Nm
M8:
28Nm
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/
2。
290〜370HV5或HVIOo
M2、:
M3、:
M4、M5:
M6、M8:
M10、M12:
④破坏扭矩:
M2:
2
2
M3:
M4:
M5:
210Nm
217Nm
242Nm
MIO:
285Nm
M12:
2150Nm
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,使其弯曲成V角,目侧头杆结合处,不
得产生裂缝。
沉头、半沉头螺钉不进行此项试验。
⑥拧入性能:
拧入扭矩最大值不应超过以下数值:
M2:
■■
5Nm
21Nm
43Nm
75Nm
7抗氢脆性:
对于电镀产品推荐按GB/(等同采用ISO15330)标准规定的方法进行检验。
(此项要求仅适用于
生产过程控制)。
8再回火后芯部硬度:
螺钉再回火后的芯部硬度降低值,不应超过2。
维氏硬度值。
9破坏拉力载荷:
此项要求仅对六角头、六角凸缘头螺钉中,公称长度大于12mm或大于3d的产品,经供
需双方协议后进行。
标准中给出的最小拉力值为参考值。
(d为螺钉直径)。
(2)SAEJ81
①表面硬度:
245HRCo
4#〜6#:
〜in
④破坏扭矩:
224in-ib
248in-ib
265in-ib
2156in-ib
5/16:
2330in-ib
3/8:
260in-ib
1/2:
21080in-ib
试验方法及要求与ISO、GB/T标准相同。
拧入扭矩最大值不应超过以下数值:
13in-ib
20in-ib
32in-ib
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