螺钉拧紧力矩参考值：塑料自攻螺钉拧紧
螺钉拧紧力矩参考值：塑料自攻螺钉拧紧图 2相比于米制螺栓牙型角60°，自攻螺钉因其需要塑料上攻出螺纹且保证联接强度，其牙型角一般为30°，如图2所示。01基本介绍自攻螺钉颜色上主要有两种，黑色和银色，一般采用电镀锌镍作为表面处理，强度一般可达到1000Mpa，所以螺钉成型后务必采用热处理以保证联接强度。
背 景
塑料自攻螺钉是常见的拧紧装配方式，相比于其它连接，其连接具备成本低，工序简单，连接可靠等优点。
其在拧紧过程中是先在被连接件不预制螺纹的前提下，在联接时，通过自攻螺钉在预制孔上钻出螺纹孔，再实现拧紧的过程，连接结构如下图所示，自攻螺钉的一般金属材质，硬度可达到10.9级螺栓，一般为320-370HV，被连接件一般都是塑料件，如PA6-GF材料，PBT-GF材料，POM-GF材料等。
我们今天和各位螺丝君一起探讨下：塑料自攻螺钉的拧紧，多大扭矩合适？
01
基本介绍
自攻螺钉颜色上主要有两种，黑色和银色，一般采用电镀锌镍作为表面处理，强度一般可达到1000Mpa，所以螺钉成型后务必采用热处理以保证联接强度。
相比于米制螺栓牙型角60°，自攻螺钉因其需要塑料上攻出螺纹且保证联接强度，其牙型角一般为30°，如图2所示。
图 2
常用的尺寸有：2mm-7mm，即TP2、TP3、TP4、TP5、TP6、TP7等。设螺钉的直径为d，为保证足够联接强度，对手的螺纹孔的深度一般建议在1.7倍d和2.2倍d之间。
因为螺钉的攻丝阶段角度较大，为满足生产节拍要求，螺钉的拧紧转速建议为100-500rpm。
如果拧紧枪的过充较严重，拧紧转速可适当降低，或采用分段拧紧，即先高转速后低转速。
02
拧紧阶段划分
（1）攻丝阶段
该阶段作用是螺钉在塑料光孔中攻出螺纹，保证后续的拧紧，攻丝角度一般较大，如图3所示，攻丝角度超过1000°。因此该阶段，拧紧枪的转速一般较高，该阶段的最高扭矩就是攻丝扭矩。一般不建议攻丝扭矩太高。
（2）贴合至线性最大扭矩点
拧紧段直线的最低扭矩为贴合扭矩，：拧紧段直线的最高扭矩为线性最大扭矩，该段为塑料自攻钉的工艺扭矩点的位置，为零件产生有效夹紧力的位置。
（3）线性最大扭矩至破坏扭矩点
过了线性最大扭矩点后，塑料开始发生不可逆的破坏，当达到破坏扭矩时，塑料拧紧孔出现开裂等失效。
（4）破坏扭矩点后
塑料进一步破坏，扭矩开始降低，直至接近零。
图 3
03
拧紧返修
如零件需拆开维修，应用大一个尺寸的自攻钉螺丝进行拧紧，如下表所示。
例如，拧紧时采用TP3的螺钉进行拧紧，维修时需采用TP4的进行拧紧。
表 1
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多大拧紧扭矩合适
自攻螺钉的拧紧扭矩如太高，会导致塑料件开裂；拧紧扭矩如太低，会导致零件无法夹紧，甚至零件无法贴合；因此合适的拧紧扭矩至关重要。
为此，我们参阅一些资料，给出如下的建议公式，供各位螺丝君参考：
公式解析：首先要保证工艺扭矩大于贴合扭矩，工艺扭矩在贴合扭矩的基础上，再加上贴合扭矩至破坏扭矩的0.3至0.5倍。
同时，为保证塑料件不被过拧，最大的工艺扭矩不建议超过破坏扭矩的0.6倍。再根据公式计算出的参考工艺扭矩，确定最终的实际拧紧工艺扭矩。
05
案 例
某塑料自攻螺钉拧紧，完整的从攻丝拧至失效的曲线如下图所示，先需要确定最佳工艺扭矩。
首先，根据曲线读出贴合扭矩MS=1.29Nm，破坏扭矩MO=3.83Nm。
根据公式1：
- 当k = 0.3时，计算出的MA=2.05 Nm，
- 当k = 0.5时，计算出的MA=2.56 Nm。
根据公式2：MA max = 0.6 × MO，MA max=2.30 Nm
根据计算的工艺扭矩，为便于扭矩的管理，最终确定拧紧工艺为2Nm。
图 4
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总 结
- 塑料自攻螺钉的拧紧扭矩至关重要，当拧紧扭矩过高时，塑料容易开裂；当拧紧扭矩过低时，拧紧无法有效拧紧，甚至未贴合。
- 通过公式1和公式2的计算，可计算出合适拧紧扭矩范围，再根据扭矩管理方便确定最佳工艺扭矩。
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