什么是塑料用自攻螺钉？
顾名思义，用于塑料的自攻螺钉在用预钻孔或模制导向孔拧入塑料材料时形成或攻丝。这些提供了一种将两种塑料或金属连接到塑料上的经济方法，并且易于拆卸和重新组装。
这些自攻螺钉是极好的选择，尤其是在注塑成型零件中，因为与螺纹孔或螺纹嵌件相比，成型导向孔要便宜得多。这些特殊紧固件用于代替标准紧固件，因为它们的螺纹轮廓较窄、抗拔出性更高且径向应力更低。较低的径向应力还可以防止凸台损坏。
它们通常被误认为是自钻螺钉。标准的自钻螺钉在螺钉的末端有一个钻孔尖端，这有助于形成没有导向孔的螺纹。它们主要用于钣金、软金属和木材，以便一步钻孔、攻丝和紧固螺钉。
塑料自攻螺钉是如何工作的？
塑料用自攻螺钉与标准螺钉有何不同？
螺纹牙型角也称为自攻螺钉的后角，比标准螺钉小，如下图所示，这减少了塑料去除和变形过程中产生的内部径向应力。
由于根部直径小于标准紧固件，螺纹啮合 (CM) 在直径上大于标准紧固件，与金属相比，这增加了对软塑料的保持力。
自攻螺钉的种类
选择适合材料的紧固件将允许更薄的凸台，并避免使用特殊的模具插件和锁定组件，这将降低整体工程产品的成本。这些还将减少塑料材料的使用、注射时间和注塑零件的成本。
自攻螺钉分为两组，即：螺纹成型和螺纹切削。螺杆类型的选择将取决于其应用要求、材料类型和性能。有很多来自斯坦利、EPOK、TR紧固件等公司的商标和专利设计。所有制造商都有不同的螺纹牙型角（30-45-48度）的选择，以适应塑料的弯曲模量范围。
螺纹成型
塑料螺纹成型螺钉没有尖头，需要一个导向孔。螺纹使塑料材料变形以围绕螺纹流动。因此，重叠量（螺纹啮合）和螺纹牙型角至关重要。
螺纹成型螺钉会产生高内应力，因为材料是变形而不是被去除。因此，这些螺钉只能用于具有较低弯曲模量的软聚合物中。
螺纹切削
塑料用自攻螺钉，又称自攻螺钉，具有锋利的切削刃，在旋入导向孔时会切断塑料，形成螺纹接头。与螺纹成型螺钉相比，这会产生更低的内应力，使其适用于具有更高弯曲模量的更硬塑料材料。
具有正确的导向孔直径和深度非常重要。孔深度必须比螺钉啮合长度更深，以留出空间让移除的材料移动。对于纤维或玻璃填充塑料，它们提供高螺纹啮合、高夹紧载荷和减少应力。螺纹切削螺钉的zui大缺点是在拆卸过程中会出现螺纹剥离。
塑料用自攻螺钉的优缺点
塑料用自攻螺钉的优点
塑料接合用自攻螺钉使用得当可靠
与其他加入方式相比，它们很便宜
易于拆卸
它不需要预成型螺纹
良好的抗冲击和抗振性
无需固化时间或沉降时间即可达到全部强度
无需特殊工具
塑料用自攻螺钉的缺点
只有 10 个拆卸和重新组装周期
压力集中或提高可能
很难控制拧紧扭矩
增加零件数量
它可能会影响成品产品的美观
塑料用自攻螺钉接头设计指南
由于其多功能性和材料选择，塑料为工程产品设计师提供了巨大的机会。但在将塑料连接在一起或将塑料连接到另一种材料时，也会带来一些独特的问题，例如使用紧固件和螺纹。
用于金属的标准螺钉和自攻螺钉，如 A 型和 AB 型，由于后角较宽，螺纹较浅，不适用于塑料。它们用于金属板和厚塑料板，如 UPVC 框架。如上节所述，可用于常见塑料的两种类型的自攻螺钉是自攻螺钉和自攻螺钉。
每种类型的塑料都有独特的性能困难，例如延展性、热膨胀和夹具保持力。选择能满足这些特性的紧固件对于产品设计中成功的螺纹接头至关重要。
有这么多可用的聚合物类型，zui好测试您的螺丝接头以找到zui佳的螺丝类型和设计。选择为特定材料类型设计的正确紧固件会给
更高的剥离扭矩
增加抗松动性
更高的拉出值
塑料设计因素的自攻螺钉
自攻螺钉接头的有效性取决于以下因素
塑料材料特性
螺丝类型
紧固件接口设计
塑料材料特性
自攻塑料螺纹接头性能受以下塑料性能影响。
材料刚度（塑料的弯曲模量）
添加剂和填料（填料、增强成分和类型）
热膨胀率
蠕变率
材料刚度——塑料的弯曲模量
弯曲模量或弯曲模量在弯曲和变形过程的初始步骤中测量塑料的刚度，并且是弯曲变形中的应力应变比。简而言之，塑料具有抗弯曲的倾向。
弯曲模量用于识别自攻螺钉接头的有效性。通常，较低的弯曲模量意味着更多的材料将围绕螺纹轮廓流动并允许更好的螺纹形成，因此更好的接头。较高弯曲模量的热塑性塑料通常需要低螺旋角紧固件以避免过大的驱动扭矩。
添加剂和填料的影响
尽管添加了脱模剂、填充剂和增强剂等附加物（如下图所示）以改善注塑材料的某些性能，但副作用是它会改变一些其他性能，例如弯曲模量。例如，硅树脂往往会对夹紧负载产生负面影响，因为它会降低驱动扭矩。
热膨胀率
任何物质在受到温度波动时都会膨胀或收缩。这会导致尺寸、零件翘曲或内部张力发生相当大的变化。热塑性塑料的应力/应变曲线随温度变化很大。当暴露在相同的温度下时，塑料比金属膨胀得更快。如果夹持的材料组合不同，那么它们的膨胀率也会不同。这会使夹持负载随温度波动。
线性热膨胀系数的材料属性（如上所示）是使用不同材料进行设计时需要注意的属性。这量化了塑料随着温度升高而膨胀的趋势。
蠕变率
当受到长期应力或高温时，所有聚合物都会蠕变或不可逆地变形。这种蠕变将导致夹紧载荷的损失。该图显示了随着时间的推移失去夹紧载荷的塑料的标准自攻螺钉。
以下方法可减少关节中的蠕变效应
通过以下方式减少轴承表面应力
增加头部直径或使用更大的垫圈来分配负载
减小间隙孔直径以增加夹紧表面积
减少装配时的初始夹紧载荷
在接头上包括弹簧元件，例如弹簧和平垫圈，以吸收蠕变
在夹紧部件中包含一个金属套管，以减少塑料上的负载
增加材料刚度
螺丝种类
选择适合材料的正确螺纹紧固件（自攻螺钉）至关重要，因为它直接影响驱动与带材的扭矩比和夹紧保持力。截面材料刚度下的表格应为使用材料刚度选择螺钉提供一个起点。
螺纹成型和螺纹切削螺钉的侧角为 30⁰、40⁰、45⁰、48⁰ 和 60⁰。一些品牌也做双间距螺纹和三角形状。
30⁰ 侧角 – 30 度圆形单头螺纹成型螺钉，具有减小的芯数和宽螺距，可在大多数热塑性塑料和一些热固性塑料中实现高性能
45⁰ 侧角，带三叶形螺纹 – 具有 45 度螺纹角的三叶形体单头螺纹成型螺钉，设计用于安装到各种热塑性塑料中，包括玻璃填充尼龙和改性聚苯醚。
带三角螺纹的 60⁰ 侧角 – 具有 60 螺纹角的三角体单头螺纹成型螺钉，设计用于尼龙、乙缩醛、ABS 和一些玻璃填充尼龙的标准性能。
螺纹切削螺钉 – 30o 和 60o 圆形螺纹形式，带缺口端设计用于切削螺纹，用于较硬的塑料，如热固性塑料。
双间隔螺纹 – 如上图所示，这些螺纹具有 30⁰ 和 60⁰ 两种不同尺寸直径的螺纹。
紧固件接口设计
影响紧固件性能令人满意的关键产品设计因素是导向孔直径、螺纹啮合、啮合长度和凸台设计。尽管产品设计可能会对这四个关键因素施加某些限制，但实验室测试将为您的应用确定这些参数的zui佳组合。因此，您必须对带有不同螺钉的样品塑料材料进行一些测试。
导向孔直径和螺纹啮合 – 导向孔直径和径向螺纹啮合将齐头并进。材料填充的螺纹牙侧深度量称为螺纹啮合，并以百分比表示。切勿使用 100% 螺纹啮合，因为它会增加所需的扭矩并且不会改善接头性能。根据经验，75%-80% 的螺纹啮合用于刚性材料以实现良好的连接。
啮合长度——啮合长度是全尺寸紧固螺纹和螺母材料之间的距离。螺钉啮合长度被指定为公称螺钉直径的一个因素，其范围应在螺钉直径的 2 到 2.5 倍之间。
凸台设计 – 注塑成型热塑性塑料需要拔模孔，但由于直径沿螺杆长度变化，它们会减少螺纹啮合。为保持模具正常运行，请始终使用可行的zui小拔模斜度。通常，标称孔尺寸是在等于紧固件整个啮合长度的一半的深度处测量的，不包括沉孔。通常，螺钉制造商会为其自攻螺钉定义导向孔和凸台尺寸。
螺纹接头性能
带传动比
带传动比，即剥离扭矩与驱动扭矩的比值，用于确定紧固件接头的生产可行性。对于使用电动工具进行大批量制造，该比率应约为 5:1。对于训练有素的员工使用一致的组件和手动工具，2:1 的比例是可以接受的。润滑剂会显着降低该比率，因此应避免使用。
上面的扭矩-转角图显示了自攻螺钉对所施加扭矩的行为。驱动扭矩略微线性增加到“B”，这会切割螺纹并克服螺纹滑动摩擦以及螺纹深度。螺钉头在“B”处接触顶部材料（塑料或金属）。任何进一步的扭矩都会转化为螺纹的压缩载荷，直至“C”，即剥离扭矩。螺纹中的应力在“C”处接近塑料的屈服点，螺纹开始剪断。当螺纹完全剥离时，螺纹继续剥离至“D”点。
剥离扭矩
由于塑料比金属软，因此在拧紧螺钉时可以轻松剥去螺纹。对于给定的拔出力 F，可以使用以下公式计算塑料螺钉的剥离扭矩。
拔出力
拔出力取决于螺钉的直径、啮合长度和材料的剪切应力。拔出力可以使用以下公式计算。
一般提示
在指定塑料紧固件具有成功连接时，应考虑以下原则。
所有导向孔都应倒角到螺纹的大直径，以防止开裂。或者理想情况下，在开始时有一个沉孔部分。
凸台高度的构造应使凸台顶部和被夹持的组件之间没有间隙。
凸台直径应约为导向孔直径的 2.5 至 3 倍。
对于自动化大批量生产，剥线扭矩与攻丝扭矩的比值应至少为 3-1 或大约 5-1
导向孔的螺纹啮合度应至少为螺钉直径的两倍。
如果对适用性有任何不确定性，则应进行特定的应用测试。
