CN117167385A - 螺钉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种螺钉(10),该螺钉包括:螺钉本体(18),该螺钉本体由不锈钢制成并包括头部(20)、螺纹部分(22)和端头(24);以及至少施加在螺纹部分上的涂层(32),其中涂层是锌镍涂层并且具有在400HV至450HV范围内的硬度。
Description
技术领域
本发明涉及一种螺钉,例如螺纹成型螺钉。本发明还涉及一种包括将这种螺钉拧入现有孔中的方法。本发明还涉及一种制造这种螺钉的方法。
背景技术
当螺纹成型螺钉被驱动到材料中时,螺钉可以在材料中产生螺纹。这些螺钉与现有/预成型(非螺纹)孔一起使用,并通过使材料移位而不去除材料来形成螺纹。
发明内容
可能期望用不锈钢材料制成螺纹成型螺钉。然而,不锈钢螺钉的表面典型地太软而无法用于螺纹成型,并且如果试图用不锈钢螺钉形成螺纹,则典型地会“卡住”。
本发明的目的是克服这个问题,并提供一种改进的螺纹成型螺钉。
根据本发明的第一方面,这个和其他目的通过一种(螺纹成型)螺钉来实现,该螺钉包括:(螺纹成型)螺钉本体,该螺钉本体由不锈钢制成并包括头部、螺纹部分和端头;以及至少施加在螺纹部分上的涂层,其中涂层是锌镍涂层和/或具有在400HV至450HV范围内的硬度。
本发明至少部分基于这样的理解,即通过在不锈钢螺纹成型螺钉本体上施加具有在400HV至450HV范围内的硬度的锌镍涂层,螺钉的表面变得足够更硬并且涂层建立层,使得可以避免在形成螺纹时的上述“卡住”。因此,可以实现由不锈钢材料制成的螺纹成型螺钉。虽然众所周知锌镍具有耐腐蚀性,但这里锌镍涂层的(主要)目的是为了实现更硬的螺钉表面并形成阻挡层以防止“卡住”。锌镍的耐腐蚀性其实这里真的不需要,因为螺纹成型螺钉本体由不锈钢制成。
不锈钢上的本发明涂层也可以施加于不是螺纹成型性的螺钉,比如用于螺纹孔的螺钉。这种螺钉的技术效果是由于涂层,可以防止在将常规不锈钢螺钉(没有上述涂层)安装在螺纹孔中时可能出现的擦伤。
可以注意到,US 2015139751 A1披露了一种螺钉,其中柄部由奥氏体不锈钢或其他不锈钢一体形成并且至少在端头区域中具有流电地施加的薄涂层,其中该涂层比未涂覆的区域更硬。然而,US 2015139751 A1中的螺钉是自钻孔性的,而不是螺纹成型性的。此外,与本发明相比,US 2015139751 A1中的涂层更硬(500至1500HV0.3)并且还由不同的材料(铬)制成。本发明的发明人已经认识到400HV至450HV范围内的硬度对于螺纹成型螺钉是足够的。
本涂层将典型地施加在整个(螺纹成型)螺钉本体上,即头部、螺纹部分和端头上。替代性地,涂层可以仅被施加在螺纹部分上(以及也可能在端头上)。
涂层可以通过对螺纹成型螺钉本体进行电解表面处理(例如电镀)而形成。本涂层因此可以是电镀涂层。
涂层的厚度可以在5μm至15μm的范围内。
如上所述,本发明螺钉可以是螺纹成型性的而不是自钻孔性的。换言之,螺钉可以没有(自)钻孔端头或点和/或(自)穿透/穿孔(piercing)端头或点。螺钉也可以没有任何出屑槽(flute)。
端头可以是平坦的,或者至少具有平坦部分(具体地是垂直于螺钉的纵向轴线的平坦端部)。端头也可以是(有点)尖的,比如CA型点或尖顶式点。
螺纹部分可以包括至少一个ISO公制螺纹,例如单个ISO公制螺纹(单头)或双ISO公制螺纹(双头/双导程)。ISO公制螺纹的参考标准包括ISO 68-1、IOS 261和ISO 724。
螺钉可以适于被拧入预成型孔(例如钻出的孔或冲压的孔或铸造的孔)中。
根据本发明的第二方面,提供了一种(将螺钉拧入孔中的)方法,该方法包括:提供根据第一方面的螺钉;以及将螺钉拧入材料(例如金属片或(其他)物品)中的现有孔中。该方面可以表现出与第一方面相同或相似的特征和技术效果,反之亦然。螺钉可以是螺纹成型螺钉,其中现有孔是现有非螺纹孔。替代性地,螺钉不是螺纹成型性的,其中现有孔是现有螺纹孔。
根据本发明的第三方面,提供了一种制造螺钉的方法,该方法包括:提供由不锈钢制成并且包括头部、螺纹部分和端头的螺钉本体;以及至少在螺纹部分上施加涂层,其中所施加的涂层是锌镍涂层并且具有在400HV至450HV范围内的硬度。该方面可以表现出与第一方面和/或第二方面相同或相似的特征和技术效果,反之亦然。例如,螺钉本体可以是螺纹成型螺钉本体。
附图说明
现在将参考示出了本发明的当前优选的实施方式的附图来更详细地描述本发明的这些和其他方面。
图1是根据本发明的实施例的螺纹成型螺钉的侧视图。
图2是图1的螺纹成型螺钉的截面侧视图。
图3a和图3b示出了拧紧图1的螺纹成型螺钉的方法。
图4示出了根据另一实施方式的组装(两个)金属片的螺纹成型螺钉。
图5是具有替代端头的螺纹成型螺钉的侧视图。
具体实施方式
图1和图2以及图3a和图3b展示了根据本发明的实施例的用于材料14中的预成型非螺纹孔12的螺纹成型螺钉10。
螺钉10是螺纹成型性的,因为该螺钉适于随着螺钉10被驱动到材料14的孔12处通过使材料14中的一些材料移位而不将其去除来在材料14中产生(内)螺纹16。螺钉10不切削出螺纹。螺纹切削螺钉在产生螺纹时会去除材料。螺钉10也不是自钻孔性的。自钻孔螺钉不与预成型孔一起使用,而是随着螺钉被拧入材料中钻出其自己的孔。如此,本发明螺纹成型螺钉10没有钻孔端头/出屑槽。
螺纹成型螺钉10包括(螺纹成型螺钉)本体18。本体18由不锈钢制成。不锈钢是钢与铬及可能几乎免于生锈和普通腐蚀的另一种元素(比如镍或钼)的合金。不锈钢可以包含铁(>50%)、至少10.5%的铬(Cr)和最多1.2%的碳含量,有或没有其他合金元素。
螺纹成型螺钉本体18包括头部20、螺纹部分22和端头24。本体18优选地制成单件。
头部20可以布置在螺钉10的第一端处。头部20可以包括工具接口,该工具接口也称为(螺钉)驱动器。工具接口可以是外部的,例如外部六角工具接口26(如图1中)或外部梅花形工具接口。替代性地,工具接口可以是内部的(参见图4),比如内六角插口、内部六角插口等。头部20还可以包括凸缘28。
端头24可以限定螺钉10的与所述第一端相反的第二端。端头24例如可以是平坦的,如图1所示。换言之,螺钉10可以具有平坦点。例如,端头24也可以是所谓的止动点(参见图5)或CA点(其有点尖,但具有平坦部分;参见图4)。在任何情况下,端头24都不是自钻孔性的,如上所述。
螺纹部分22通常可以存在于头部20与端头24之间。螺纹部分22可以包括至少一个螺纹30,即至少一个外螺纹30。至少一个螺纹30例如可以是一个螺纹(单头),如图1所示,或两个螺纹(双头/双导程)。至少一个螺纹30优选是至少一个ISO公制螺纹。如图1所示,至少一个螺纹30可以从螺钉10的第二端延伸/开始于该第二端。至少一个螺纹30可以(基本上)从螺钉10的第二端延伸,如果端头24是(有点)尖的也是这样,参见例如图4。在端头24是止动点的情况下,至少一个螺纹30将从距螺钉的第二端一些距离开始,该距离对应于止动点端头的(非螺纹)长度,参见图5。至少一个螺纹30可以基本上一直延伸到头部20,如图1所示。替代性地,非螺纹柄部部分可以存在于头部20与螺纹部分22之间。
螺纹成型螺钉10进一步包括涂层32。涂层32至少施加在本体14的螺纹部分22上,但典型地将施加在整个螺纹成型螺钉本体18上。如此,涂层32可以形成螺纹成型螺钉10的外部表面/外表面。
根据本发明,涂层32可以是具有400HV至450HV范围内的硬度的锌镍涂层32。通过在不锈钢螺纹成型螺钉本体18上施加这种涂层32,螺钉10的表面变得足够更硬并且可以避免在材料14中形成螺纹时的任何“卡住”。因此,可以实现由不锈钢材料制成的螺纹成型螺钉10。
锌镍(Zn-Ni合金)涂层32可以包括由约10%至18%镍或12%至15%镍(以及其余为锌)构成的锌镍层。锌镍层/涂层32可以例如由约15wt%镍和85wt%锌组成。可以在锌镍层上设置至少一个附加层,比如蜡或其他涂层以使摩擦小且稳定。
如上所述,涂层32可以具有400HV至450HV(维氏硬度)范围内的硬度。具体地,涂层32可以具有在400HV至450HV范围内的微硬度,其中“微”是指所使用的载荷(单位为kgf)≤0.1,优选在0.01至0.1范围内(即HV0.01-HV0.1)。换言之,涂层32可以具有400至450HV0.01-0.1范围内的硬度。涂层32可以例如具有约415HV的(微)硬度,或者涂层32的硬度可以是微硬度420HV至450HV。用于测量硬度的维氏法在ISO 6507-1中有描述,该文件的内容通过援引并入本文。
此外,涂层32的厚度可以在5μm至15μm的范围内,具体地在6μm至12μm的范围内。典型地,涂层32的厚度自始至终基本上是一致的。此外,涂层32的结构可以是均匀的;涂层32的Sa粗糙度可以低于0.2μm。
涂层32可以通过对螺纹成型螺钉本体18进行电解表面处理(例如电镀)而形成。涂层32因此可以是电镀涂层。相应地,制造螺钉10的方法可以包括:提供螺纹成型螺钉本体18;以及至少在本体18的螺纹部分22上施加涂层32,优选地通过电解表面处理(比如电镀)。
本方法的/用于本方法的示例性工艺设备/参数等可以包括以下中的一个或多个(或全部):
-电镀是在碱性电解质上进行的。
-电镀使用筒式电镀机进行;所谓筒式电镀。
-电解质的成分可以是Zn 9-12g/l、Ni 1.2-2g/l以及NaOH 100g/l至150g/l。
-工艺温度为17摄氏度至30摄氏度。
-阴极电流密度为0.6A/dm2至0.8A/dm2。
-电解时间为约70分钟至80分钟。
-在铬酸Cr3+溶液中钝化。
在使用中,螺纹成型螺钉10使用合适的工具(未示出)拧入材料14中现有的/预成型的非螺纹孔12中,参见图3a至图3b和图4。孔12例如可以是钻出的孔或冲压出的孔或铸造的孔。孔12可以是通孔(图4)或者该孔可以具有底部(图3a至图3b)。材料14例如可以是金属片(图4)或较厚的物品(图3a至图3b)。当螺钉10被拧入材料14中的孔12中时,螺钉10通过使一些材料14移位而不去除材料而在材料14中形成至少一个螺纹16。螺钉10可以用于将元件34(也具有预成型的孔36)附接到材料14。具体在图4中,螺钉10用于金属片14、34的组装。
本领域的技术人员认识到,本发明决不会局限于上述实施例。相反地,在所附权利要求的范围内,许多修改和变化是可能的。
例如,不锈钢上的本涂层也可以施加于不是螺纹成型性的螺钉,比如用于螺纹孔的螺钉。这种螺钉的技术效果是可以防止在将常规不锈钢螺钉(没有上述涂层)安装在螺纹孔中时可能出现的擦伤。
Claims (8)
1.一种用于预成型非螺纹孔(12)的螺纹成型螺钉(10),包括:
螺纹成型螺钉本体(18),该螺纹成型螺钉本体由不锈钢制成并包括头部(20)、螺纹部分(22)和端头(24);以及
至少施加在该螺纹部分上的涂层(32),其中,该涂层是锌镍涂层并且具有在400HV至450HV范围内的硬度,
其中,该螺钉不是自钻孔性的。
2.根据权利要求1所述的螺钉,其中,该涂层施加在整个该螺钉本体上。
3.根据权利要求1或2所述的螺钉,其中,该涂层是通过对该螺钉本体进行电解表面处理而形成的。
4.根据前述权利要求中任一项所述的螺钉,其中,该涂层的厚度在5μm至15μm的范围内。
5.根据前述权利要求中任一项所述的螺钉,其中,所述端头是平坦的。
6.根据前述权利要求中任一项所述的螺钉,其中,该螺纹部分包括至少一个ISO公制螺纹(30)。
7.一种将螺钉拧入孔中的方法,包括:
提供根据前述权利要求中任一项所述的螺纹成型螺钉(10);以及
将该螺纹成型螺钉拧入材料(14)中的现有非螺纹孔(12)中。
8.一种制造螺钉(10)的方法,包括:
提供螺纹成型螺钉本体(18),该螺纹成型螺钉本体由不锈钢制成并包括头部(20)、螺纹部分(22)和端头(24);以及
至少在该螺钉本体的螺纹部分上施加涂层(32),其中,所施加的涂层是锌镍涂层并且具有在400HV至450HV范围内的硬度,
其中,该螺钉不是自钻孔性的。
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