自攻螺钉类型与应用指南.doc

1、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

2、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 二，得到了广泛的应用。、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

3、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一才能形成螺纹。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一自切自攻螺钉。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

4、出与自身相连接的螺纹，这样，一种新型自攻螺钉一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 匕 研制出了新一代的自攻螺钉一自挤自攻螺钉。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

5、内孔形成“内梯”，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

6、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

7、，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

8、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

9、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

10、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

11、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 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

12、之：DIN797K开槽沉头自攻螺钉：ISO1782, GB/T5283 , DIN7972, AS ME B18. 6 .4 o开槽半沉头自攻螺钉：ISO1483, GB/T5284 , DIN/T7973 , AS ME B18. 6 .4。（2）十字槽自攻螺钉 十字槽盘头自攻螺钉：IS 07049, GB/T845, DIN7981, AS ME B18. 6 .4 o十字槽沉头自攻螺钉：IS07050, GB/T846, DIN7982, ASMEB18.6 .4O十字槽半沉头自攻螺钉：ISO7051, GB/T847, DIN7983 , AS ME B18. 6 .4 o十字槽自攻螺

13、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，六角凸缘自攻螺钉六角头自攻螺钉：ISO1479, GB/T8285, DIN7976, ASMEB18.6.4 o六角法兰面自攻螺钉：IS010509, GB/, DIN、AS ME暂无。六角凸缘自攻螺钉：ISO7053, GB/, AS ME B18. 6.4, DIN暂无。（4）内六角花形自攻螺钉 内六角花形盘头自攻螺钉：ISO14585, GB/o内六角花形沉头自攻螺钉：ISO14586, GB/o内六角花形半沉头自攻螺钉：ISO14587, GB/oDIN, ASME暂无内六角花形自攻螺钉产品标准。2

14、、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, AS ME B18. 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, AS ME B18. 6 . 4 o（3）十字槽半沉头自切自攻螺钉：GB/C型，DIN7513, DIN7516, AS ME B18. 6 . 4 o（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；DIN75 13和DIN7516为 机螺纹，GB

15、/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, ASME B18. 6.4 ,SAE J81, SAE J81o（2）十字槽沉头自挤自攻螺钉：GB/T6561, ASME B18. 6.4, SAEJ81。（3）十字槽半沉头自挤自攻螺钉：GB/T6562, ASME B18.6 .4 , SA

16、EJ81。（4）六角头自挤自攻螺钉： GB/T6563 , ASME B18. 6 .4 , SAEJ8I0（5）内六角花形圆柱头自挤自攻螺钉：GB/T6564, ASME B18. 6.4, SAEJ81。（6）内六角花形盘头自挤自攻螺钉：ASMEB18.6 .4, SAE J81, 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）

17、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

18、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/T14210o7、纤维板钉目前ISO及

19、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

20、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

21、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

22、见表4O4、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maxmin小径maxmin表2 AS ME自攻螺纹尺寸in螺纹规 格每英寸 牙数大径小径maxminmaxmin0 #481#422#323#284#245#6#7#2020198#10#12#螺纹规 格每英寸 牙数大径小径maminmaxnin1816141/4145/16123/8127/16101/210表3 GB/T6559自攻锁紧螺纹尺寸mm螺纹规格M2M

23、3M4M5M6M8MIOM12螺距1外接圆直max径min齿高maxmin表4纤维板钉螺纹尺寸mm螺纹规格34561雌大径maxmin小径maxmill表5干壁钉螺纹尺寸mm螺纹规格/6#/7#/8#/10#,螺距导程（细牙）（细牙）max大径minmax 小径min（细牙）（粘牙）（细牙）（粗牙）（细牙）（知冉（细牙）-/知王（细牙）（粗牙）（细牙）（粗牙）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

24、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 ） IS 02702 GB/s DIN267T12 表面硬度： 芯部硬度： W： 270390HV5, ： 270390HV10。 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 : 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。拧入性能：将螺钉拧入规定孔径、规定硬度范围的预制孔时，最小破坏扭矩lONm(2) AS ME , SAE J933表面硬度：2 45HRC。 芯部硬

25、度：2838HRC。渗碳层深度：4#6#：8#12#：2 1/4：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。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,最小抗扭强度：2# ： 4 in-ib4# ： 13 in-ib6# ： 24 in-ib7# ： 30 in-ib8# ： 39in-ib10# ： 56in-ib12# ： 88in-ib1/4 ： 142in-ib2、自切自攻螺钉的机械性能(1 ) GB/、DIN7513、DIN7516表面硬度：芯部硬度：270390HV5, ： 270390HV10；DIN75 13、DIN7516 硬度最小

26、值为 240HV。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:M4M5:M6M8: 显微组织：与普通 自攻螺钉相同。拧入性能：与普通 自攻螺钉相同。最小破坏扭矩：INmM3 ：M4 ：M5:：M6 ： 12NmM8 ： 28Nm(2) AS ME , SAE J933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/表面硬度：2。芯部硬度：290370HV5或HVIOo渗碳层深度：M2、：M3、：M4、M5:M6、M8:M10、M12 ：破坏扭矩：M2： 2：2M3： 2：

27、2M4： 2M5 ： 2 10NmM6 ： 2 17NmM8 ： 2 42NmMIO ： 2 85NmM12 ： 2 150Nm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。拧入性能：拧入扭矩最大值不应超过以下数值:M2 ：M3 ： M4 ：M5 ： 5NmM6 ：M8 ： 21NmMIO ： 43NmM12 ： 75Nm 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）。 再回火后芯部硬度：螺钉再回火后的芯部硬度降低值，

28、不应超过 2。维氏硬度值。 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） SAE J81 表面硬度：2 45HRCo芯部硬度：2838HRC。渗碳层深度：4# 6#：in8#12#：in2 1/4：in破坏扭矩:4# ： 2 14in-ib6# ： 2 24in-ib8# ： 2 48in-ib10# ： 2 65in-ib1/4 ： 2 156in-ib5/16 ： 2 330in-ib3/8 ： 2 60in-ib1/2 ： 2 1080in-ib头部坚固性：试验

29、方法及要求与ISO、GB/T标准相同。拧入性能：拧入扭矩最大值不应超过以下数值：4# ： 13in-ib6# ： 20in-ib8# ： 32in-ib10# ： 52in-ib1/4 ： 120in-ib5/16 ： 240in-ib3/8 ： 300in-ib1/2 ： 600in-ib 抗氢脆性：抗氢脆扭矩应大于以下数值:4# ： 12in-ib6# ： 20in-ib8# ： 41in-ib10# ： 55in-ib1/4 ： 132in-ib5/16 ： 276in-ib3/8 ： 510in-ib1/2 ： 930in-ib最小拉力载荷：仅对公称长度2 3d的六角头、六角凸缘头螺钉进行此项试验，最小拉力载荷如下:4# ： 810ib6# ： 1250ib8# ： 1900ib10# ： 2350ib1/4 ： 4350ib5/16 ： 7100ib3/8 ： 10500ib1/2 ： 19100ib保证扭矩和紧固扭矩：仅对六角头和六角凸缘头螺钉有此要求。螺纹规格保证扭矩.!紧固扭矩4#19in-ibI 6# b 8in-ib |19in-ib8#10#1/45/163/81/24、自钻自攻