CN1183326A - 复合材质螺丝的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种复合材质螺丝的制造方法,依次包括备料步骤、接合步骤、辗牙步骤及后续步骤,在备料步骤中用不同材质的母材分别成型出头部及无螺纹的杆体,在接合步骤中将杆体触接在头部底部,且以摩擦压接方法接合,使杆体与头部成型出一复合材质的螺丝胚料,最后再对复合材质的螺丝胚料进行辗牙(辗牙步骤),以及热处理、电镀(后续步骤),就可以简化的制造过程快速成型出一个扭力较佳且耐蚀性好的复合材质螺丝。
Description
本发明涉及一种螺丝制造方法，特别是涉及一种复合材质螺丝的制造方法。
一般所采用的螺丝，是以碳钢或不锈钢材质制成，在使用上各有其优点及缺点，以碳钢材质锻制而成的螺丝，虽然费用成本较低，但是，这种螺丝的防锈能力差，容易受水气或环境变化影响，而迅速破坏螺丝结构且降低螺丝使用时的锁合力。另有一种防蚀能力较佳的不锈钢材质螺丝，虽然提高了螺丝的防蚀能力，但是，因该螺丝的加工硬化大、成形性差、费用成本高及难以氮化处理来达到自钻要求，在使用上仍然存在以下的问题：
一、虽然不锈钢材质的螺丝可利用氮化处理提高螺丝表面的硬度，但是，因为不锈钢材质的螺丝钻尾难以锻造成形，而且目前仍然缺少满足螺丝自钻功能的氮化处理技术，使得螺丝的硬化效果不佳，且因不锈钢材质的螺丝经氮化处理之后，容易使不锈钢产生晶界腐蚀的问题，而破坏原有耐蚀的性能。
二、为使该不锈钢螺丝具有自攻及自钻功能，如图1所示，以不锈钢的头部11与高碳钢的杆体12相互焊接，最后再利用淬火处理而成，但是，在焊接时，该高碳钢焊接热影响区硬度太高，容易使接合处13产生裂缝，造成该螺丝1的螺纹14成形性变差，且影响螺纹模具寿命。而淬火处理使得该高碳钢材质的螺纹14及钻尾部15因全硬而脆化，在施工中容易使螺纹14及钻尾部15断裂。
三、为了避免高碳钢与不锈钢焊接热影响区硬度太高及容易产生裂缝等缺点，如图2所示，以低碳钢的杆体22与不锈钢的头部21相互焊接，最后再以渗碳处理而制成复合材质螺丝2，但是，该复合材质螺丝2进行渗碳处理的费用成本较高，且不锈钢的头部21容易受渗碳处理时的碳污染，使得不锈钢原有的耐蚀性遭受破坏。
如图3所示，另外，以往的复合螺丝还有一种制造方法，是先锻造或切削成含肩部91(如点划线所示)及无螺纹柄部或含钻尾部的圆杆92，该圆杆92经渗碳及适当热处理后，再与未经滚螺纹奥氏体铁(Austenitic iron)基不锈钢的头部93焊接，形成一个适当宽度的无渗碳硬化区，然后再切削焊接后所凸伸在复合材质螺丝9外的毛边94与肩部91(螺丝前端97则视状况决定是否去除，图中是以去除处理)，最后进行螺纹95辗牙成形、淬火处理，就可形成一个耐蚀性能佳的复合螺丝9。
虽然，上述制成的复合材质螺丝耐蚀性佳，不过，制造上仍有以下的缺点：
一、施工步骤复杂，且费用成本高：
因为该接合的圆杆92必须先锻造成形后，再切削出该肩部91，才与头部93相互焊接，且焊接后必须再将焊接处的毛边94(如图3所示)与肩部91去除，然后再进行成形及热处理等步骤，所以，制造过程中，该圆杆92必须经过锻造、切削等加工步骤才能与该头部93焊接，且焊接后还必须将毛边94与肩部91去除，步骤复杂，且加工步骤实施时所动用的加工械器多，增加制造所需的机器，人力操作等费用成本。
二、螺丝加工易变形，使得扭力降低：
圆杆92与头部93焊接成形螺丝9后，该螺丝9必须再辗牙成形，但是由于该螺丝辗牙时，该圆杆92与头部93接合处位于辗牙区内，所以该螺丝9辗牙时，除了容易使该圆杆92受到辗压作用而发生该圆杆92内部组织变化，造成接合处产生裂缝，而使得制造时的不良率增加外，并且辗牙时成形的螺纹95部分会切入该圆杆92与头部93接合处，使该螺丝9的扭力降低。
本发明的主要目的在于提供一种复合材质螺丝的制造方法，能有效地简化制造过程，并快速成型出一个扭力较佳且耐蚀性好的螺丝。
本发明的特征是在将不同材质的母材分别预先成形出头部及无螺纹的杆体，然后再用摩擦压接方法接合，使杆体与头部成型出一个复合材质的螺丝胚料，最后再将复合材质的螺丝胚料辗牙，以及在该螺丝胚料上进行热处理、电镀等步骤，就可快速成型出一个扭力较佳且耐蚀性好的复合材质螺丝。
本发明复合材质螺丝的制造方法，依次包括备料步骤、接合步骤、辗牙步骤及后续步骤，先在备料步骤中将不同材质的母材分别预先锻造或切削出头部及无螺纹的杆体，然后在接合步骤中将杆体触接在头部底部，且采用摩擦压接方法接合，使该杆体与头部成型出一个复合材质的螺丝胚料，最后再将复合材质的螺丝胚料辗牙(也就是辗牙步骤)，在该螺丝胚料上进行热处理、电镀等处理(也就是后续步骤)，就可以简化制造过程快速成型出一个具有较佳扭力且耐蚀性的复合材质螺丝。
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：
图1是第一种以往复合螺丝构造示意图。
图2是第二种以往复合螺丝构造示意图。
图3是第三种以往复合螺丝构造示意图。
图4是本发明第一较佳实施例处理方法的流程图。
图5是本发明上述较佳实施例的螺丝构造示意图。
图6是本发明上述较佳实施例的接合步骤的示意图。
图7是本发明第二较佳实施例的螺丝构造示意图。
如图4所示，本发明包含依次进行的备料步骤31、接合步骤33、辗牙步骤35及后续步骤37，该备料步骤31是将不锈钢与碳钢等不同材质的母材，分别预先成形出(如锻造或切削等都可以)头部及无螺纹的杆体，该接合步骤33是将杆体触接在头部底部，且以摩擦压接方法接合，使该杆体与头部成型出一个复合材质的螺丝胚料，该辗牙步骤35是在螺丝胚料的杆体上攻出一区段螺纹，该后续步骤37是将复合材质的螺丝胚料作热处理及电镀，经由上述步骤，就可制成一个复合材质的螺丝。
如图5并配合图4所示，在该备料步骤31中，分别利用头部螺丝成型机(图中未示)成形出一个头部41，利用裁切机(图中未示)将线材切削出适当长度的杆体42，而后进行接合步骤33，如图6所示，再将该杆体42与头部41分别夹合在接合机构5上，该接合机构5设有一个可回转的转动台51，以及一个相对该转动台51且能适时产生移动的移动台52，将该杆体42夹在移动台52上，而该头部41夹合在转动台51后，该杆体42的顶线面与头部41的底面相对应，再通过该移动台52向转动台51移动靠近，也就是该移动台52由点划线所示移动至实线处，使该杆体42触接在头部41底面，最后再利用该转动台51可回转动作的特性，使该杆体42与头部41相接处产生摩擦热，而摩擦热可作为热源的接合方法，使得该杆体42与头部41接合间不需要任何的焊条或熔剂，该杆体42与头部41相接处会受到摩擦热作用而产生接合，使该杆体42顶缘接合在头部41底面内，成形出一个螺丝胚料4，同时，该杆体42与头部41的接合处43所遗留的任何熔接铁屑44，会填塞在该头部41底部内，而不需要另外再加工去除。
如图4、5所示，该杆体42与头部41接合之后，就进行辗牙步骤35，将接合步骤33后的螺丝胚料4的杆体42部分攻螺纹44，而一般攻螺纹方式是通过辗牙机(图中未示)上的滚螺纹模具作用，使该杆体42上成形出螺旋状螺纹44，同时在该杆体42辗压过程中，该杆体42与头部41接合处不会受到成形的螺牙切入的情形，所以产生的扭力比以往较佳，再后再进行后续步骤37，将螺丝胚料4热处理及电镀，而制成一个可自攻与自钻的复合材质螺丝。
如下表所示是本发明螺丝与以往螺丝的扭力测试比较，分别抽样一百支，经过扭力测试后发现，本发明在简化制造过程的前提下制成的复合材质螺丝，每一支的扭力值均高于以往螺丝，同时平均扭力值(127.4kg·cm)也比以往螺丝(109.7kg·cm)为高(差17.7kg·cm)，换句话说，利用本发明制成的复合材质螺丝比以往复合材质螺丝的扭力强化16.1％，使本发明的复合材质螺丝在使用上较以往不同材质的螺丝为佳。
| 实验名称：扭力矩强度 | 依据标准：ASME/ANSEB18.6.4 1981 | |||
| 以往产品 | 开发产品 | |||
| 样品编号 | 实测值(kgf-cm) | 样品编号 | 实测值(kgf-cm) | |
| No.001No.002No.003No.004No.005No.006No.007No.008No.009No.010No.011No.012No.013No.014No.015No.016No.017No.018No.019No.020No.021No.022No.023No.024No.025No.026No.027No.028No.029No.030No.031No.032No.033No.034No.035No.036No.037No.038No.039No.040No.041No.042No.043No.044No.045No.046No.047No.048No.049No.050 | 110114117108110112107114109115115118110112113108105110116115112116107113116114106109104113115109111108112109107109112116105108112107106113112111112109 | No.001No.002No.003No.004No.005No.006No.007No.008No.009No.010No.011No.012No.013No.014No.015No.016No.017No.018No.019No.020No.021No.022No.023No.024No.025No.026No.027No.028No.029No.030No.031No.032No.033No.034No.035No.036No.037No.038No.039No.040No.041No.042No.043No.044No.045No.046No.047No.048No.049No.050 | 124129122134128133134125128129126132129130131122124129128125131130127129128124128127129122133127126132122126122123127131127130128131130124127126126132 | |
| 样品编号 | 实测值(kgf-cm) | 样品编号 | 实测值(kgf-cm) |
| No.051No.052No.053No.054No.055No.056No.057No.058No.059No.060No.061No.062No.063No.064No.065No.066No.067No.068No.069No.070No.071No.072No.073No.074No.075No.076No.077No.078No.079No.080No.081No.082No.083No.084No.085No.086No.087No.088No.089No.090No.091No.092No.093No.094No.095No.096No.097No.098No.099No.100 | 108105114113103112106110107118112105106109105107104115109103112112109107114110108107110106108111104107104103110106103105117109109106109104108110111108 | No.051No.052No.053No.054No.055No.056No.057No.058No.059No.060No.061No.062No.063No.064No.065No.066No.067No.068No.069No.070No.071No.072No.073No.074No.075No.076No.077No.078No.079No.080No.081No.082No.083No.084No.085No.086No.087No.088No.089No.090No.091No.092No.093Na.094No.095No.096No.097No.098No.099No.100 | 128130122134135124128120123131129129127122131126134123126133131121123121133126125127132122128125130129122127130126125125129122127124126125134126128126 |
| 平均值 | 109.7 | 平均值 | 127.4 |
| 扭力矩平均强化百分比16.7％ | |||
| 注：1实验温度25±1℃。2.实验仪器：扭力板手 | |||
如图7所示并配合图4，本发明的第二实施例的制造过程仍然依次包括备料步骤31、接合步骤33、辗牙步骤35及后续步骤37(与上述第一实施例动作、功效相同，所以不再详述)，而与上述第一实施例不同的是，该备料步骤31的头部61可锻造头部底部凸出一个6mm以内的圆杆62，使得头部61与杆体63相互摩擦接合时，该杆体63的顶缘面可接合在该圆杆62的端缘面上，完成一个螺丝胚料6，成形的该螺丝胚料6在进行辗牙成形时，辗牙的螺纹64区段未及该杆体63与圆杆62的接合处，能使复合材质螺丝维持较佳的扭力，以及降低制造上的不良率。
由上述的说明可得知本发明具有以下所列的优点及功效：
一、耐蚀性佳：
因为本发明不锈钢的头部与碳钢的杆体摩擦接合后，该螺丝不需要再经氮化处理或渗碳处理，所以不会造成不锈钢产生晶界腐蚀问题，以及因不锈钢的头部受碳污染，而导致耐蚀性遭受破坏等缺点，因此，本发明复合材质螺丝的不锈钢头部处仍拥有不锈钢的耐蚀性能，当本发明的螺丝锁合于物品后，裸露在物品外的头部，可以有效抵抗外在环境变化。
二、制造过程简化且制造方便：
因为本发明复合材质螺丝的头部与杆体是利用摩擦接合而成，使得头部与杆体的压接部位不会存在熔融及凝固的部分，因此在熔融焊接上并没有焊渣卷入、气孔的发生及凝固时收缩产生裂缝的问题发生，所以比以往采用焊接、淬火等处理的制法，更为简单，且因本发明的杆体是可以由碳钢制成，而碳钢的成形性佳，因此钻尾可直接利用模具锻造成形，适于大量生产，而不会损伤螺丝模具寿命。
三、费用成本低：
因为本发明制造过程中，该圆杆不需特别锻造、切削等加工处理，以及杆体与头部接合后，也不必如以往另行去除肩部或毛边，所以，在实施上，所动用的加工机器比以往少，因此可降低制造所需的机器、人力操作等费用成本。
四、螺丝加工不易变形，且扭力佳：
如上表所示，本发明制成的复合材质螺丝与以往不同材质构成的螺丝比较发现，本发明在简化制造过程情况下制成的复合材质螺丝扭力比以往螺丝高，所以在使用上，本发明制成的螺丝比以往不同材质的螺丝好。
另外，该杆体与头部焊接成形螺丝后，该圆杆与头部接合处可隐藏在头部底面内，所以该杆体上进行辗牙成形步骤时，该杆体与头部接合处并不会受到成形的螺纹切入情形，其产生的扭力比以往佳，并且，该杆体即使受辗牙作用产生组织变化，也不会使该杆体产生裂缝，所以制造上的不良率相对地降低。
综上所述，本发明复合螺丝的制造方法确实具有制造过程简化、扭力较佳且耐蚀性好的功效。
Claims (5)
1。一种复合材质螺丝的制造方法，依次包括备料步骤、接合步骤及辗牙步骤，所述备料步骤用不同材质的母材分别成形出头部及无螺纹的杆体，其特征在于：
所述接合步骤将杆体触接在头部底部，且采用摩擦压接方法接合，使杆体与头部的接触端形成熔融状态，而将该杆体稳固接合在头部底部，形成一个复合材质螺丝胚料；
所述辗牙步骤对经所述接合步骤处理后的螺丝胚料进行辗牙，使杆体上呈现出螺纹。
2。如权利要求1所述的复合材质螺丝的制造方法，其特征在于：
在所述辗牙步骤之后再包括一个后续步骤；
所述后续步骤是对复合材质螺丝胚料进行热处理、电镀。
3。如权利要求1所述的复合材质螺丝的制造方法，其特征在于：
在所述备料步骤中，在头部底部凸出一个6mm以内的圆杆。
4。如权利要求1所述的复合材质螺丝的制造方法，其特征在于：
所述头部的材质为不锈钢。
5。如权利要求1所述的复合材质螺丝的制造方法，其特征在于：
所述杆体的材质为碳钢。
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|---|---|---|---|
| CN 96121813 CN1183326A (zh) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | 复合材质螺丝的制造方法 |
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| CN 96121813 CN1183326A (zh) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | 复合材质螺丝的制造方法 |
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| CN1183326A true CN1183326A (zh) | 1998-06-03 |
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|---|---|---|---|
| CN 96121813 Pending CN1183326A (zh) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | 复合材质螺丝的制造方法 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN1183326A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103071969A (zh) * | 2011-10-26 | 2013-05-01 | 朝友工业股份有限公司 | 复合螺丝的制造方法 |
-
1996
- 1996-11-25 CN CN 96121813 patent/CN1183326A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103071969A (zh) * | 2011-10-26 | 2013-05-01 | 朝友工业股份有限公司 | 复合螺丝的制造方法 |
| EP2586563A3 (en) * | 2011-10-26 | 2017-03-08 | Jau Yeou Industry Co., Ltd. | Method of manufacturing Bi-Metal Screw |
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