自擠螺釘的工作原理及主要特點

      1、工作原理

      在將自攻鎖緊螺釘旋人被連接零件的預製孔(鑽削、衝切或壓鑄的光孔)的過程中,靠螺釘的螺紋擠壓,在預製孔內形成內螺紋,達到連接與緊固之目的。

      自擠螺釘的結構型式不同於機器螺釘、自切螺釘和普通自攻螺釘,其工作原理也不盡相同。機器螺釘只能旋入帶有內螺紋的孔內,一般來說,內外螺紋之間有間隙,主要靠預緊力在相配合螺紋及側面之間以及支承面的摩擦保證防松性能;普通自攻螺釘,是將螺釘旋入不帶螺紋的預製孔內,通常,內外螺紋之間有過盈,主要靠預緊力和過盈量在相配合螺紋側面之間以及支承面的摩擦保證防松性能。自切螺釘的防松原理介於機器螺釘與普通自攻螺釘之間。自擠螺釘除上述防松性能以外,還有其獨特之處。自擠螺釘的螺杆具有弧形三角截面的螺紋,為便於分析,我們將其螺紋視為環形牙,見圖16-1。

       圖16-1 弧形三角截面的螺紋

      由於有彈性變形存在,相對於環形牙上的頂點A、B、C 3個區域以外的內螺紋直徑小於  環形牙外接圓直徑,也就是說環形牙上A、B、c 3個區域嵌入螺孔的金屬內,根據金屬壓力  加工原理中最小阻力定律和塑性變形的體積不變定律,金屬向頂點處的兩側流動,當環形牙  旋轉時,在環形牙的頂點運動方向的前方,螺孔上形成3個內榫,並隨螺釘的旋轉而前移,產生一定的阻力。因此無論環形牙向何方向轉動,均需克服這一阻力。自擠螺釘就是根據這  一原理而提高防松性能的。     

 2、主要特點      (1)節省內螺紋的加工

       自擠螺釘與普通自攻螺釘以及自切螺釘一樣都可以節省內螺紋的加工工作量,僅就這  一優點來說,已構成如今世界性的大力發展自攻螺釘類產品的重要依據。可以免去攻絲工  序,似乎不為人們重視,一般也未考慮其經濟價值。但在一些工業先進國家業已逐步重視此  類「小事」,如日本早在1977年發表有關文章明確提出:在螺釘連接中,螺釘的成本僅佔總成本的15%,而其餘85%則用於打孔、攻絲、防松裝置(墊圈)等方面的設備、工具費用以及勞動力的開支。同時,美國、西德等有關自攻鎖緊螺釘的專利、論文中都不可缺少地論證了免去攻絲工序而帶來的經濟效益。隨著我國對外開放,特別是新技術的引進,關於這一問題也已開始被人們重視。對自擠螺釘可節省內螺紋加工,具有低擰入力矩、高鎖緊性能、可擰入的機體材料多和螺紋連接強度高等優越性能,已被設計、使用、生產經銷等各方得到共識,採用國際標準制修訂的國標已得到更廣泛的採用與實施。      

(2)低擰入力矩、高鎖緊性能

      自擠螺釘具有弧形三角截面的螺紋,即獨特的螺紋形狀,不僅使其在安裝擰入力矩方面優越於普通自攻螺釘,而且鎖緊的可靠性大大超過普通自攻螺釘以及帶鎖緊墊圈的機器螺釘。在這一面,近年來,日本、西德都有專著發表了有關試驗結果,我國目前已具備試驗條件。     

(3)可擰入的機體材料多

      自擠螺釘經表面淬硬,可擰入黑色或有色金屬材料的預製孔內,擠壓形成螺紋。預製孔可由鑽削、衝切或壓鑄製成。可以擰人所有的可延展的材料中,也即可以擰入具有一定塑性變形能力的材料。可以採用材料的伸長率δ為依據,一般對於δ5≥8%~10%的材料最為適宜,但即使對於δ5<5%的壓鑄合金也是適用的,不過對於此類材料更應通過工藝驗證確定最佳預製孔的尺寸及潤滑等使用條件。因此,可以擰入的材料包括抗拉強度σb≤60O N/mm2的非合金、低合金、鋁和鋁合金(常用壓鑄件)、銅和銅合金(銅含量大於63%)以及鋅和鋅合金(常用壓鑄件)等。

       對於塑性變形能力較差或易於產生加工硬化的材料,如不鏽鋼、灰鑄鐵和鎂合金,在一定的使用條件下也可以使用這種螺釘。

       對於不適用的材料或者使用條件不適當時,當擰入螺釘時可能出現切屑、咬死(或出現冷焊)以及被攻出的螺孔的粗糙度低等情況。 

    (4)螺紋連接強度高

       按自擠螺釘標準的規定,螺釘的最小抗拉強度為800 N/mm2,即與8.8級的高強度螺栓,或螺釘的指標相同。另外,擰入預製孔擠壓形成內螺紋可提高內螺紋的連接強度30%以上。因此,採用自抗日 螺釘連接副的強度遠遠超過機器螺釘連接副,在同樣的使用條件下,可選用較小規格的自擠螺釘代替機器螺釘的使用,亦有可能因此減小主機的結構尺寸。