自攻螺釘是於1914年大批引入工業的。最早的設計(基本上是模仿木螺釘)是一種用淬硬鋼製成的,末端為A型的螺紋成形螺釘,主要應用於連接供熱和通風系統的薄板金屬通道。因此也被稱為:“薄板金屬螺釘”。
到了20世紀20年代末,隨著市場的拓寬和新的應用,強調新的設計,廣泛提高了其應用性能。下面介紹自攻螺釘在40年發展中的四個不同階段:螺紋成形自攻螺釘,螺紋切削自攻螺釘,螺紋輾制自攻螺釘和自鑽自攻螺釘。
1.普通自攻螺釘(螺紋成形自攻螺釘)
普通自攻螺釘是早期薄板金屬螺釘的直接產物。原理是:當把它擰入預製孔裡時,通過緊靠著孔周圍材料的移位,以及把材料推入螺紋之間的空隙,進而形成與螺釘相連接的內螺紋。
2.自切自攻螺釘(螺紋切削自攻螺釘)
由於普通自攻螺釘螺紋成形只有在相當薄.而且韌性好的材料上才能方便實現。研製把自攻螺釘的用途擴大到較厚截面和較硬、較脆及其他變形能力差的材料。這樣就研製出了自切自攻螺釘:在螺釘杆部末端加工出切削凹槽或刃口。當把這種螺釘擰入預製孔裡時,螺釘就起到絲錐的作用,實際切削出與自身連接的螺紋。
3.自擠自攻螺釘(螺紋輾制自攻螺釘)
20世紀50年代初,緊固件工程師們開始認識到自攻螺釘具有“結構性”的潛在優勢,而不只是承擔輕載荷的附件。這就導致人們研製出一種全新的自攻螺釘螺紋輾制自攻螺釘(自擠自攻螺釘)。根據冷鍛成形絲錐設計原理,人們為這種螺釘專門設計了螺紋和末端,使得螺釘能通過在其螺紋的牙頂上,而不是在整個螺紋的側面,施加間斷的、週期性壓力,從而形成連接的內螺紋。通過集中和限制成形壓力,使緊靠著孔的受壓材料更容易流動和更好地填入(擠入)自攻螺釘螺紋的牙側和牙底。由於擰入的摩擦阻力遠低於普通自攻螺釘,因此,螺紋輾制自攻螺釘(自擠自攻螺釘)能夠擰入較厚的截面。同時具有較好的擰人控制和緊固扭矩,而且極大地改善了連接強度和整體牢固性。這種自攻螺釘的工程標準規定了材料的選擇、熱處理機械性能和工作性能要嚴格控制。
4.自鑽自攻螺釘(自鑽螺釘)
人們做過統計:在構成總裝配成本的若十項費用中,最高的就包括孔的加工。自攻螺釘在實際應用中,需要加工預製孔。而且為了使預製孔在實際應用中起到良好的效果,必須要把這些孔的尺寸控制在相當嚴格的範圍內。20世紀60年代初,出現了自鑽自攻螺釘。由於不需要加工預製孔,為降低裝配成本向前邁進了一大步。概括來講,自鑽自攻螺釘實現了鑽削、攻絲和緊固的一次作業。
以上這些就是自攻螺釘設計和發展的四個主要階段。另外有兩項新研製的產品也值得介紹。兩種均屬於特殊螺紋型式的螺釘。一種設計的是用於塑料和其他低強度材料;另一種用於建築工業,用來連接水泥牆板,故亦稱之為牆板自攻螺釘。
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