具有自攻螺纹的冷轧固定螺钉制造技术

本发明专利技术涉及一种由低合金碳钢组成的冷轧固定螺钉，其具有根据外径与底径比大于１．２和螺距与外径比大于０．２３的较高变形度，并且具有用于旋入材料（尤其是塑料）的自攻螺纹。具有铁素体结构的所述钢制螺钉的螺钉材料包含具有比在铁素体中的含碳量更高含碳量的附加成分。所述混合结构具有重量百分比为０．４２的最大含碳量和相当于每平方毫米２０００个晶粒（优选为至少每平方米３０００个晶粒）的最大晶粒度，且具有由冷轧工艺印压和保持的残余应力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种由低合金碳钢构成的冷轧固定螺钉，该螺钉具有根据外径与底径比大于1.2和螺距与外径比大于0.23的较高变形度和具有用于旋进材料(尤其是塑料)中的自攻螺纹。
技术介绍
例如在欧洲专利说明书948719中介绍和描述这样一种固定螺钉。在该螺钉的冷轧期间，形成根据在所述专利说明书的权利要求1中所规定的外径与底径比为1.2至1.4和螺距与外径比为0.23至0.41的较高变形度。根据所引述的欧洲专利说明书的权利要求2，外径和底径比是1.25至1.65，并且螺距与外径比为0.24至0.53。该种螺钉材料和其制造工艺，即冷轧和热处理，在该欧洲专利说明书(见第四栏，第39行至第49行)中简要地提到。此外，德国专利说明书2754870公开一种冷轧固定螺钉，其同样有根据外径与底径比为1.85和螺距与外径比为0.45的较高变形度。关于该螺钉的制造工艺，该说明书提及冷轧和作为原材料的具有高达0.35重量百分比的含碳量的碳钢。对上述冷轧固定螺钉的制造工艺的基本解释包含在系列出版物“EJOT FORUM 2，technical essays of September 1990”中。所述的出版物在第2页中间栏提及用于制造该种螺钉的热处理设备，利用该设备，螺钉可以热处理至10.9的材料等级。在该上下文中的热处理是指对碳钢的热处理，在表(见第7页)中陈述了与其有关的热处理若必要，碳钢(在加热之后)用添加剂淬火，然后回火。而且，根据第4页中间栏，为了增加钢制螺钉的强度，钢制螺钉已被表面硬化，即在冷成形(冷轧)之后，为了增加该螺钉表面的含碳量，对该螺钉进行碳氮共渗(公知的表面硬化工艺)，并且在其后直接淬火和回火。在第5页中间栏，参照图4另外解释经表面硬化的螺钉比被仅仅热处理至10.9等级的螺钉具有更高的断裂危险。因而，可以解释在任何情况下，螺钉的热处理(即其加热、淬火和回火)过去是并且现在也是这种螺钉制造工艺的主要特性。此处有关螺钉的制造技术教导，即由加热、淬火和回火组成的热处理工艺的应用，还在1994年4月KEM的第92页中公开的文章“Verbindungs-Trüffelschweine”中进一步地证实。在这篇文章中，在第92页解释到“用于塑料连接的自攻螺钉还由钢进行表面硬化或者由不锈钢制造。”。由于不锈钢是高合金钢，这样就不能和低合金碳钢相比较，因而也不进行热处理，因此，除了不锈钢之外，如在前述论文情况下引用的结论是用于塑料连接的自攻螺钉应当由钢制造，然后进行热处理，即经受至少被加热随后淬火和回火的工艺，以满足实践经验的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提高前述螺钉的强度，并且简化其制造工艺。本专利技术的目的通过螺钉的螺钉材料实现的，该螺钉材料由铁素体结构和具有比铁素体中的含碳量更高的含碳量的附加成分组成的钢构成，所述混合结构具有重量百分比为0.42的最大含碳量和相当于至少每平方毫米2000个晶粒(优选地，至少每平方毫米3000个晶粒)的最大晶粒度，且具有由冷轧工艺施加和保持的残余应力。具体实施例方式首先，本专利技术是基于令人惊讶的认识对于在冷轧期间在螺钉材料中施加的并且在该螺钉中轴向地延伸的残余应力，该残余应力形成轴向残余压应力(压缩应力)，当载荷施加到已经旋进塑料材料中的螺钉时，由于所保持的残余压应力以与在操作期间发生的外部拉伸应力相对的方向延伸，因此可以利用该残余压应力，以增加在螺纹连接的动力载荷(脉动载荷)下连接的疲劳强度。保持所施加的残余应力/残余压应力的效果已经证明对于根据本专利技术螺钉的特定的阻力具有决定性，这种效果是有意省略所冷轧的螺钉的随后热处理(即，加热、淬火和回火，该热处理将消除残余应力)的结果，上述热处理至今已经完全被忽略，而残余应力在上面已经显示出来尤其地有用。因而，在冷轧之后立即结束根据本专利技术的螺钉的制造工艺而不进行进一步的热处理的事实导致制造工艺的显著简化，并且这还另外地导致该螺钉特殊的强度，如已经陈述的。至于根据本专利技术的固定螺钉的附加成分，能够有利地单个地或者组合地使用一定比例的球状渗碳体、层状珠光体、贝氏体或马氏体。在铁素体结构中的含碳量与附加成分中的含碳量的比可以有利地约为1∶10。在冷轧期间，混合结构的晶粒通过冷成形被拉长，在其内累积收缩应力，该应力除非通过随后的热处理消除，其能够尤其有利地被利用作为克服外在施加到互连组件中的螺钉的力的阻力。晶粒的尺寸起着重要的作用，这是因为当最大晶粒度在形成至少每平方毫米2000个晶粒(优选地至少每平方毫米3000个晶粒(DIN EN ISO 643，for USA ASTM E 112))情况的值以下时，由于冷成形所产生的阻力的效果尤其显著。螺钉材料能够有利地进一步通过掺和物改进其强度性能。出于此目的，有单个地或以任何所需的组合对螺钉材料添加掺和剂的下列可能性。这些是重量百分比为0.6至2.0的二氧化锰、最大重量百分比为1.2的硅、最大重量百分比为2的铬、最大重量百分比为1的钼、最大重量百分比为0.5的钒、最大重量百分比为0.008的硼、最大重量百分比为0.15的铌和最大重量百分比为0.3的钛。权利要求1.一种由低合金碳钢组成的冷轧固定螺钉，其具有根据外径与底径比大于1.2和螺距与外径比大于0.23的高变形度，并且具有用于旋入尤其为塑料的材料的自攻螺纹，其特征在于所述螺钉的螺钉材料为铁素体结构和具有比在铁素体中的含碳量更高的含碳量的附加成分组成的钢制成，所述混合结构具有重量百分比为0.42的最大含碳量和相当于每平方毫米2000个晶粒(优选为至少每平方米3000个晶粒)的最大晶粒度，且具有由冷轧工艺施加和保持的残余应力。2.如权利要求1所述的固定螺钉，其特征在于所述附加成分是单个或组合的按比例的球状渗碳体、层状珠光体、贝氏体或马氏体。3.如权利要求1或2所述的固定螺钉，其特征在于锰以重量百分比为0.60至2.0添加到所述螺钉材料中。4.如权利要求1至3中任一项所述的固定螺钉，其特征在于硅以最大重量百分比为1.2添加到所述螺钉材料中。5.如权利要求1至4中任一项所述的固定螺钉，其特征在于铬以最大重量百分比为2添加到所述螺钉材料中。6.如权利要求1至5中任一项所述的固定螺钉，其特征在于钼以最大重量百分比为1添加到所述螺钉材料中。7.如权利要求1至6中任一项所述的固定螺钉，其特征在于钒以最大重量百分比为0.5添加到所述螺钉材料中。8.如权利要求1至7中任一项所述的固定螺钉，其特征在于硼以最大重量百分比为0.008添加到所述螺钉材料中。9.如权利要求1至8中任一项所述的固定螺钉，其特征在于铌以最大重量百分比为0.15添加到所述螺钉材料中。10.如权利要求1至9中任一项所述的固定螺钉，其特征在于钛以最大重量百分比为0.3添加到所述螺钉材料中。全文摘要本专利技术涉及一种由低合金碳钢组成的冷轧固定螺钉，其具有根据外径与底径比大于1.2和螺距与外径比大于0.23的较高变形度，并且具有用于旋入材料(尤其是塑料)的自攻螺纹。具有铁素体结构的所述钢制螺钉的螺钉材料包含具有比在铁素体中的含碳量更高含碳量的附加成分。所述混合结构具有重量百分比为0.42的最大含碳量和相当于每平方毫米2000个晶粒(优选为至少每平方米3000个晶粒)的最大晶粒度，且具有由冷轧工艺印压和保持的残余本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由低合金碳钢组成的冷轧固定螺钉，其具有根据外径与底径比大于１．２和螺距与外径比大于０．２３的高变形度，并且具有用于旋入尤其为塑料的材料的自攻螺纹，其特征在于：所述螺钉的螺钉材料为铁素体结构和具有比在铁素体中的含碳量更高的含碳量的附加成分组成的钢制成，所述混合结构具有重量百分比为０．４２的最大含碳量和相当于每平方毫米２０００个晶粒（优选为至少每平方米３０００个晶粒）的最大晶粒度，且具有由冷轧工艺施加和保持的残余应力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：海因里希弗里德里彻，里恩哈德斯彻默克，
申请(专利权)人：EJOT合资有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]