自攻钉，顾名思义，自攻钉就是自己能攻出螺丝的螺钉，英文名为Self-tapping Screw， 是在金属或非金属材料的预钻孔中，自行攻钻出所配合内螺纹的一种螺纹扣件。
由于能攻出配合它的螺纹，因此，在紧固时具有高防松能力，且可以拆卸重复使用。
在小型螺丝产品中，自攻钉在尺寸、螺纹形式、头部形状和攻钻性有着其他螺丝，产品无可替代的特色，在工程中因为高强度、单件、单体、单面装配的特点得到极广泛的应用。
今天，螺丝君从自攻钉的历史发展、种类、适用场景、材料选用、加工工艺、表面处理和拧入力矩等方面介绍自攻钉产品的知识。
一、自攻钉的发展和适用场景
攻丝螺纹，从1914年开始商品化。是从木螺纹起源的。当时主要用在空调系统导管上铁皮的结合，因此又叫做铁皮螺丝。
经过百年发展变化，属于自攻钉范畴的紧固件产品在不断地增加和完善。
大致可分为 4 个时期：螺丝成型、螺纹切削、螺纹滚成及自钻。
1、螺纹成型自攻螺丝?直接由铁皮螺丝发展而来，螺纹成型自攻螺钉使用时须预先钻孔，再将螺丝旋入孔中，强力挤出配合内螺纹，而原来在内螺纹位置上的材料被挤到外螺纹之间，这种自攻钉被称为螺纹成型自攻螺丝，仅可适用于薄且具有可塑性的材料，因此又发展出螺纹切削自攻螺丝。
2、螺纹切削自攻螺丝，在螺纹的尾端切割出一或多道的切削口，使其在旋入预钻孔时，利用螺纹尾部及牙部以类似螺丝攻的方式切削出配合内螺纹。 它可以用在厚板，比较坚硬或易碎等不易塑造的材料。
3、螺纹滚成自攻螺纹，三角牙自攻螺丝，螺纹滚成自攻螺丝具有特殊设计的螺纹和底端，可以使螺丝在断续的压力下自行滚成配合的内螺纹。可以用在更厚的材料上，旋转的扭矩更控制且组合后强度更高。
4、钻尾自攻螺丝，集钻、攻、旋紧于一次作业，节省成本。使用时需要做贯穿试验，验证 是否在规定时间内钻孔并攻出螺纹。
除了上述四种类型，还有两种特殊螺纹：
1、一种是高低牙自攻螺丝，双螺纹设计，牙部外径较大的高螺纹具有更尖锐的30度螺纹角，牙部外径较小的低螺纹，具有60度螺纹角，牙高只有高螺纹的一半，这种螺纹就是下文中的NST螺纹。此类螺纹特别适合塑料零件和木头。
2、另一种是所谓的TP牙, 为了避免塑料件开裂、滑牙等风险，在设计时采用更小的螺纹牙型角，适合配合热塑料件。
二、自攻钉螺纹的类型、规格和相关标准
1、ST螺纹
ST螺纹，是最常见的自攻钉螺纹--参考GB/T5280，其牙型图如下：
ST自攻钉的规格参考GB/T5280，在GB/T5280 中一共有14种规格的ST螺纹，但是一个企业的紧固件库中应该控制自攻钉规格的种类，最好控制在3种以内，最多不要超过5规格。
汽车行业常用ST螺纹尺寸的规格：ST2.9、ST3.5，ST4.2、ST4.8和ST6.3。
在GB/T5280 中一共有3种螺纹末端的形式, 企业的紧固件库中最好只用1种形式。
螺纹规格ST4.8的自攻螺钉用螺纹的螺纹示例：自攻螺纹GB/T 5280-ST4.8。
2、NST螺纹
NST螺纹也称为高低牙螺纹，是塑料件自攻钉螺纹，参考标准QC/T713 《塑料（尼龙）用自攻螺钉螺纹》，其牙型及结构如下图：
NST螺纹尺寸的规格
NST螺纹标记示例：NST4
建议在紧固件库中统一螺纹末端的形式，只选 1 种。
3、TP螺纹
TP螺纹，参考大众标准VW60362，这类螺纹有很多专利产品，外径和牙距有很多差异，但是目的都是为了解决自攻钉和塑料件配合的塑料件开裂和变形问题。
其牙型图如下：
常用TP螺纹尺寸的规格
TP螺纹标记示例：TP5
三、自攻钉螺纹的选用
自攻螺钉，是通过拧入被连接板进行攻丝来实现紧固功能，板材对自攻钉拧入性能有很大影响。不同板材的化学性能和厚度对自攻钉拧入力矩和紧固性能有不同的影响。
1、ST螺纹用于拧入金属薄板，与金属薄板预制孔相互配合，或者拧入带有相同螺纹的钣金冲压螺母，典型的配合螺母有板簧螺母和推入式板簧螺母。在GB/T5280中明确写了“本标准规定了螺纹规格为ST1.5~ST9.5的自攻螺钉（金属薄板用螺钉）用螺纹及其末端，一定要注意“薄”这个字，充分考虑所选螺纹规格，板厚和开孔尺寸的配合。
在选用金属板时，应该使用低碳钢，一定要注意金属板的机械强度和硬度和螺钉强度和硬度的匹配。螺钉表面处理影响摩擦系数，如果摩擦系数高， 金属板的强度高硬度大，会发生螺钉滑牙失效，无法攻丝的现象。在选用自攻钉和金属板配合的紧固形式时，一定要充分的评估和验证，千万不要认为自攻钉可以拧入任何一种钢板。
下表中钣金厚度和开孔尺寸要经过试验确定合理的拧入力矩和可行性。
ST螺纹用的钣金厚度和开孔尺寸可参考下表：（单位：mm）
2、NST 螺纹是拧入塑料零部件用的自攻钉螺纹，塑料件也需要预制孔，推荐开孔尺寸和深度见下表：（单位：mm）
3、为了更好地解决自攻钉与塑料件的配合问题，确保紧固连接的同时，塑料件不易出现开裂、变形等失效，可以选用TP螺纹。
根据材料性能和被连接件尺寸形状的不同，开孔尺寸也有所不同，可以参考下表，这个表里的数据只是推荐性的，具体使用时一定要充分的评估和验证。
TP螺纹开孔尺寸参考（单位：mm）
四、自攻钉材料的选用及生产工艺
ST螺纹及NST螺纹自攻钉性能等级按GB/T30908.5 《紧固件机械性能 自攻螺钉》的要求，由冷镦、渗碳钢制造。热处理后螺钉的表面硬度≥450HV0.3 ,芯部硬度：螺纹￡ST3.9: 270HV~390 HV5; 螺纹3ST4.2: 270HV~390 HV10。
在渗碳层和芯部间的显微组织不应呈现带状亚共析铁素体。常用的材料牌号有SWRCH18A、SWRCH22A等。
螺纹成形后采用渗碳工艺进行加工以达到相应的机械性能，螺钉渗碳深度要符合GB/T30908.5的要求。
TP螺纹因为牙型角为30°，所以螺纹较薄，渗碳硬化会影响螺纹强度，所以一般采用调质处理，为了达到与ST螺纹类似的强度，需要使用合金钢或低碳含硼钢生产，如SCM435、10B21等，经调质后达到相应的机械性能。
自攻钉的生产工艺与常规紧固件基本相同，材料同样需要进行球化退火、拉拔润滑，之后进行冷墩成形，搓丝制作螺纹。之后进行热处理。
最后按照客户要求做表面处理，表面处理有酸洗、电镀工序的，需要进行有效的去氢处理，以降低氢脆风险。
五、自攻钉的头部形状及扳拧形式
1、自攻钉的头形状各种各样，常用的见下表：
2、扳拧形式是指安装和紧固螺钉时扭转螺钉头部的方式，基本方式有外扳拧和内扳拧两种。外扳拧比内扳拧允许的扭矩大一些。
自攻钉常用的扳拧形式如下表：
六、自攻钉的拧入力矩
根据日本螺钉和螺纹紧固件研究所的一篇《关于自攻螺钉孔径尺寸的标准化》的报告，自攻钉最佳的工作状态应该符合破坏扭矩与拧入扭矩之比≥3，也就是螺钉拧入扭矩小于等于破坏扭矩的三分之一。
GB3098.5 中规定了自攻螺钉的最小破坏力矩。
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