DIN7500标准 - 如何推动金属材料用自攻锁紧螺钉技术的发展

DIN 7500是一种适用于金属材料的自攻锁紧螺钉，安装时挤压出一个符合ISO标准的米制螺纹。大量安装使用可以同时获得总应用成本和连接性能的利益最大化。这就是为何 DIN7500螺钉的使用量逐年增加，并在很多情况下一直成为首选紧固件的原因。

不同于大多数紧固件标准，DIN 7500-1并未规定螺纹的几何形状，只规定了螺钉必须遵照的装配性能，而将螺纹形状留给制造商来解决。这样一来就推动了技术的发展。Bossard柏中的专家团队成员Peter Witzke的阐述如下：

三角牙自攻锁紧螺钉系列

三角牙自攻锁紧螺钉的螺纹部分沿整个螺纹长度呈三角形横截面。无论哪个方向，螺纹部分直径相同。在螺纹挤压过程中，压缩应变集中在三“边”。三角牙横截面的扁平区域的压缩应变非常低。工件材料可以在这个区域释放且不易破裂，甚至在薄壁内螺纹的连接件里也不必担心。螺纹和连接件之间的摩擦力集中在三“边”上。再在螺钉上涂上干性润滑剂，安装扭矩非常低。DIN 7500三角牙螺钉通常被称为 “taptite”, “taptite” 已获注册商标。这类螺钉具有几种不同品牌和名称，但本质相同，都符合 DIN 7500-1 的要求。

螺旋形自攻螺钉

纵观全球的使用情况，Spiralform 螺旋形自攻锁紧螺钉与三角牙自攻锁紧螺钉相比意义不是很大。螺纹直径周围 90 度方位呈四片叶型分布，沿螺纹长度以螺旋式运行，当螺旋形自攻锁紧螺钉攻入连接件时，可实现螺纹成形。

技术信息和优势

基本功能：

根据 DIN 7500-1标准的描述，DIN 7500螺钉为螺纹挤压成形。意思是说在连接件螺纹成形过程中不会产生铁屑。这一点在电力和电子设备中尤为重要。与丝锥攻成形螺纹相比，挤压成形螺纹在材料加工硬化后具有更高的强度。结合处的抗剥离力可根据不同材料的硬化性得到改善。

同时也减少了攻牙操作和相关的作业成本。 需要强调一个重要的特征，挤压成形的内螺纹是公差为6H的螺母螺纹。当DIN 7500螺钉被替换后，普通米制螺钉更便于与挤压成形内螺纹配合安装。

抗振能力 另一个这种螺纹的重要特征就是，螺钉的螺纹无间隙啮合，且摩擦力保障螺钉的装配，防止松动。使用DIN 7500螺钉时，普通螺钉所需的锁紧方式就没有必要了。弹簧锁紧垫圈、锯齿防松垫圈、或涂胶等锁紧方式需要消耗很多采购和装配成本，考虑到这些成本，使用DIN 7500其实非常划算。

机械性能：

DIN 7500螺钉通常用渗碳钢制成。在热处理过程中，表面硬度达到了 450 HV。心部硬度较软，只有290-370 HV，这样可以确保螺钉的相对韧性。坚硬的表面为连接件螺纹挤压成形提供了必要条件，这种螺钉适合安装在所有可塑金属的连接件上，硬度最高可达135 HB（抗拉强度Rm = 450牛顿/平方毫米，约65000 psi压力）。

螺钉需要后续渗碳处理，拉伸强度却并未定义在标准里。而测试结果显示拉伸强度大致等同于8.8级螺钉，不过重要的一点是要注意渗碳处理后韧性较低。

DIN 7500螺钉也可以由其他材料制成，如加工硬化的奥氏体A2、A4不锈钢。但这种材料只适用于软铝合金材料安装。

装配强度：

螺钉的抗拔出力取决于螺纹啮合长度中的其他要素。普通螺钉、螺母通常螺纹高度是标称螺纹直径d的0.8倍。这样的高度足以防止螺母螺纹剥落。

理论以及近似理论条件下，DIN 7500螺钉的抗拔出力与常规丝锥攻牙螺钉相同。事实上，DIN 7500的抗拔出力高于常规螺钉！原因如下：  螺纹外径大于常规螺钉。因此，围绕啮合螺纹圆柱的虚拟圆周（夹紧部分的剪切断面）大于常规螺钉。

• 不存在螺纹间隙 （材料啮合更牢）
• 连接件的材料中微粒结构不被打破
• 连接件的材料在螺纹成形时受压并加工硬化

反向螺纹的定位孔：

DIN 7500螺钉的设计具有多种用途。这显然是考虑到螺钉的定位孔构造。具体介绍请参阅Bossard产品目录，技术手册或Bossard DIN 7500宣传册。

螺纹端的设计：

DIN 7500螺钉的螺纹端采用小锥体设计便于嵌入。螺纹长度不可超过4倍螺距P。设计者不必考虑这部分的负载。比方说攻薄板时，为了确保作业不打滑，螺纹端需要凸出薄板。

安装参数：

较之普通需要内螺纹配合的螺钉相比，自攻锁紧螺钉具有不同的驱动扭矩特性。 普通螺钉易锁入工位，锁入过程直至螺钉头部坐在需要夹紧工位上。之后扭矩值增大到计算出的夹紧值。这样做可以在锁紧时导入设定好的预载力。 螺纹成形锁紧螺钉，螺纹啮合长度越大，扭矩就越大，二者紧密联系直到完全锁紧。然而，人们却无法明确定义预载参数。使用该类螺钉的目的只是充分锁紧，保证在工位上夹紧工件。出于同样的原因，这类螺钉通常不会使用在安全性能非常重要的装配环境下，此类应用需要进一步做出参数计算。

装配指南中介绍了定位孔的尺寸以及与连接件的螺纹啮合长度（螺钉贯穿深度）--请参阅Bossard产品目录，技术手册或Bossard DIN 7500宣传册

以上的介绍内容仍需在装配试验中核实，并最大限度满足实际应用中的需要。应用的锁紧扭矩（3. MA）应处于最大必要自攻锁紧扭矩（2. Me）和最小螺纹剥离扭矩或螺钉断裂扭矩（4.Mü）之间，而这个值无论如何必须低于4. Mü。

给定的DIN 7500螺钉装配扭矩MA主要取决于：

• 连接件材料的硬度。
• 装配在通孔里的材料厚度。
• 装配在盲孔里的螺纹啮合深度。
• 螺钉装配的定位孔孔径。
• 摩擦条件。

安装速度建议不超过1000 rpm。也有一些应用环境，使用简易工具即可确定安装参数。对于其他安装环境，需要使用更高级、更精密的设备。这些设备可从Bossard获得。请联系Bossard工程技术团队获取更多信息。

标准螺钉和特制螺钉的发展

大部分 DIN 7500 螺钉由标准定义。然而也开发出了一些特制螺钉。举个例子来说，在有导电要求的电气设备上，就需要设计研发出特制螺钉。触点式方案取代齿型垫圈，出现在螺钉头部的底面上。这样一来只需要一种紧固件进行装配，优化了成本。