金属穿透紧固件制造技术

一种用于把轻规格的片状金属层固定到金属／非金属基片层上的金属穿透紧固件，包括一个细长的金属主体，该金属主体的一端具有一个冠顶，另一端具有一个锋利且硬化的尖端，该尖端形成一个刚硬的金属穿透部分。冠顶接收来自一工具的撞击，其中的工具是用于驱动刚硬的金属穿透尖端部分，使穿透尖端部分穿入待紧固的的基片中。金属主体设有一个或多个弹性齿，每个弹性齿的基部绕它的纵向轴线扭转，并且弹性齿能与金属主体结合或连接，以便优化金属穿透紧固件的抓紧和夹紧的能力。弹性齿的每一侧可以设有一些突出的抓夹元件，或者，在它外表面上设置一些肋条，以便在紧固期间提供弹性作用的抓紧和夹紧能力。弹性齿能发生偏移，以便当弹性齿穿过被穿透的开口时，弹性齿偏移以适应穿透的基片中的开口的物理方面的限制。当弹性齿在穿透的基片开口内不再受限制时，弹性齿还能返回到在工厂里预先设定的方位状态，从而弹性齿能把基片层抓紧和夹紧在弹性齿自身与紧固件的冠顶之间。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及紧固件，更具体地说是涉及这样一种金属穿透紧固件(Metal piercing fastener)，即这种金属穿透紧固件用于把一层或更多层金属/非金属层固定到至少一层金属层上，并且能在恶劣的条件下永久地把这些固定层保持在它们应有的位置内。现有技术现有技术中已有许多类型的紧固件，这些类型大致可分成两种类型。第一种类型的紧固件是用于这样一种环境中的紧固件，即在这种环境中，从被连接在一起的工件的两侧都能接触到紧固件，这种类型的紧固件包括传统的螺母和螺栓等类似物。另一种类型的紧固件是那些必须在这样一种环境中进行操作的紧固件，即在这种环境中，只能从工件的一侧接触到这种紧固件，并且只可以从紧固件的唯一端部来完成紧固件的紧固任务。这种紧固被叫做“单面”紧固，本专利技术就是针对这种类型的紧固件。在后一种类型中，有许多种这样的紧固件。这种紧固件的传统例子包括那些能穿透片状金属的紧固件，传统的这种紧固件可分为两种类型。第一种类型包括自穿透和自钻进的螺钉。第二种类型包括倒钩、钩环、钉子、驱动销钉等。在第一种类型的紧固装置中，通常利用一种每分钟转数很高的电动螺钉枪来进行安装。在第二种类型中，通常利用一种气动工具来使紧固件穿透工件并把这些工件紧固在一起。在许多情况中，采用U形的钩环似的紧固件、倒钩、钉子、驱动销钉等，这些紧固件被设置成一细长的连续的元件或“杆棒”，使穿透尖端全都朝向一个共同的方向。这些杆棒插入到一工具的盒子内。把工具放置在位于其中一个要被紧固的工件上的期望位置处，然后驱动该工具，使得一驱动元件作用在与尖端相反的紧固件端部，从而把紧固件元件驱入并穿过所说的工件，以便把这些工件紧固在一起。在采用一种金属的自穿透螺钉的情况中，将螺钉固定到一个动力驱动的转动卡盘端部内，该转动卡盘被连接到一电动螺钉枪上。当工具驱动时，工具就使螺钉大约以每分钟2500～4000转/分的转速快速转动。当安装者施加很大的物理作用力时，螺钉与工件的转动摩擦把所说金属加热到一个软化状态，从而可以穿透所说的工件。螺旋螺纹与所说的金属接合，拉动所说的紧固件穿过并把工件固定在一起。在采用金属自钻进螺钉的情况中，把这种螺钉固定到一种这样的工具内，即这种工具类似于自穿透螺钉所采用的工具，所不同的是，这种类型的电动螺钉枪以大约1800～2500转/分的转速转动自钻进螺钉。此外，类似于自穿透螺钉，需要安装者施加一个很大的作用力来把切割槽压入到所说的金属内，以便实现钻进操作。在钻出一个孔之后，使紧固件接合螺旋螺纹，从而把这些工件固定在一起。采用现有技术中的这些例子时，应当注意到，用于穿透或钻进操作的螺纹紧固件的前进速度，要慢于当紧固件螺纹被接合时的前进速度。这不仅意味着这些类型的“单面”紧固件具有很慢的安装速度，并且需要操作者施加很大的作用力，而且必须在它们的螺纹接合到基片内之前完成它们的自穿透或自钻进功能。当一个非金属工件要连接到一个规格轻的金属基片上，或者是要连接两块或更多块金属时，在穿透和紧固过程完成之前，底部的片材会被推离要被连接的顶块。在建筑行业和紧固件领域中，这种现象被叫做“铸板凹陷(oil canning)”。紧固件“铸板凹陷”是紧固件速度、金属的偏移特性以及基片质量与紧固件质量的比的一个函数。现有技术采用螺旋螺纹来把两块分开的片材拉合在一起。在钉子、驱动销钉、或钩环内，由于缺少某种形式的夹紧元件，从而使得这些紧固件不能成功地把基片固定到规格轻的金属或两块或更多块规格轻的金属上。现有技术中的金属穿透紧固件，尤其是金属穿透和自钻进的螺钉具有各种缺陷。安装者需要通过大量的培训和安装实践才能使其安装技能到达一种可接受的水平。例如，当连接一个工件例如干壁时，重要的是，不能把工件损坏，并要把工件正确地夹紧到金属支架基片上，而且不能使紧固件的冠顶过多地进入工件内，也不能把工件纸层撕裂。使用这种螺钉是需要大量劳动力的，并且要求在安装工具上施加一个身体压力，这两方面都会使工人很疲劳。传统的自穿透和自钻进螺纹紧固件的另一个缺陷在于它们的螺纹只有沿着倾斜螺旋螺纹在一个或两个相当小的接触面积与薄的片状金属基片接触。一条单螺纹只在一侧接触所说的材料，一条双头螺纹也只有两个接触位置。这种小面积的接触(被称作“螺纹接合”)常常会导致紧固失败，这种紧固失败被称作“螺纹脱出”。当紧固件稍微被过度扭转时，造成在金属中这种很小的接触位置处迅速疲劳，从而破坏螺纹与金属基片之间的机械互锁，在这种情况下，就会发生所说的“螺纹脱出”。此外，存在这样一种行业趋势，即倾向于使用更薄的金属，这就会使所说的问题变得更严重。对于其它传统的紧固件，例如钉子，驱动销钉或钩环，没有哪一种装置和设备能有效地在被紧固的底部基片的背侧提供抓紧和夹紧作用。因此，通常不能确保把片材足够地夹紧。它们的撤出或“拉出”阻力值不足，这种阻力值取决于紧固件与被穿透的孔接触位置之间的侧向摩擦力。已经确定，对于这种类型的紧固件，直到底部金属基片的厚度超过0.1250”或超过11规格的金属片的厚度时，才能获得有效的撤出或“拉出力”的数值。此外，在做出本专利技术的紧固件以前，在这种单面紧固件中，只有驱动销钉能一致穿透具有这个厚度的金属片。在恶劣条件下，例如在暴风雨、龙卷风和地震期间，这种类型的单面紧固件就会失效，从而不能有力地把基片紧固在一起，这就会导致许多这种类型的紧固件不允许被用于轻规格结构的金属构件中。在这些产品上增加非弹性的螺旋螺纹、沟槽、切口、倒钩或齿，只能增大基片穿透图纹的物理尺寸，其中的图纹是通过除去那些提供足够的夹紧和固紧力所需的实际金属来形成的。这种低的螺纹接合状态的另一个后果就是缺少必要的磨擦力来增大“退出”阻力。这种“退出”阻力是指当螺纹紧固件受到震动或受到撤出应力时把紧固件保持在应有位置的作用力。在这种薄的材料中，，采用这种较小的螺纹接合时，这种“退出”阻力是很小的，紧固件常常变松，从而会损坏紧固接头的整体牢固性。此外，对于传统的钉子、钩环、或驱动销钉，这些紧固件缺少有效地方法将两块或更多块材料夹紧在一起，其中底部材料是由轻规格的金属制成。在高速安装期间，这些紧固件主体把第二或底部材料推离顶部材料(这在前面被称作“铸板凹陷”)。即使这些不同类型的紧固件用于穿透底部材料，它们也不具有能把两块或更多块片材料拉到一起或夹紧在一起的有效的设计特征。已经尝试过，在某些类型的紧固件上设置“螺旋”螺纹。但是，在使用薄规格的金属片的情况下，这些“螺旋”不能获得作为有力牢固的夹紧机构的足够的螺纹接合。此外，在紧固件初始穿透期间，当紧固件螺纹已经与顶部片材接合时，紧接着的片材会被推开。基本的机械结构使得一个“螺旋”螺纹不可以在相同的紧固件上拉靠另一条螺纹。结果造成金属片不能被牢固地夹紧在一起。因此，需要一种自穿透的紧固件，这种紧固件可以由很薄的硬质弹性材料例如LGSM(轻规格的片状金属)制造，并且这种紧固件可以被用于一个动力工具，这种动力工具可以容纳这种紧固件。动力工具的使用者根本无需进行培训，使用者通过拉动扳机、或按动按钮等就能驱动这种动力工具。此外，还需要一种新的紧固件，这种紧固件具有很低的外形主体，该主体的一端设有一个冠顶，另一端设有一个穿透尖端或尖头。这种紧固件应当具有很高的抗拉强度和抗剪强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于把多个层状工件固定在一起的紧固件，这些层状工件中至少一个工件是金属，所说的紧固件包括：（ａ）一个金属主体，具有第一端和第二端；（ｂ）一个冠顶，被设置在所说金属主体的所说的第一端，所说的冠顶用于把所说的多个层状工件夹紧在一起； （ｃ）一个金属穿透部分，设置在所说金属主体的所说的第二端，用于穿透所说的多个层状工件；（ｄ）一个抓夹元件，设置在所说的金属主体的所说的第一端和第二端之间，用于把所说的被穿透的层状工件锁定在一起。

【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：马克A法雷尔，迈克尔E法雷尔，
申请(专利权)人：黑夜之星投资公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]