GB∕T 43655-2024 自攻螺釘連接 底孔直徑和擰緊扭矩技術(shù)條件（正式版）

自攻螺釘連接底孔直徑和擰緊扭矩技術(shù)條件2024-03-15發(fā)布2024-10-01實(shí)施國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)I本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專(zhuān)利的責(zé)任。本文件由中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)提出。本文件由全國(guó)緊固件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC85)歸口。本文件起草單位：中機(jī)生產(chǎn)力促進(jìn)中心有限公司、舟山市7412工廠、上海集優(yōu)標(biāo)五高強(qiáng)度緊固件有限公司、浙江天開(kāi)實(shí)業(yè)有限公司、浙江新盛達(dá)金屬科技發(fā)展股份有限公司、晉億實(shí)業(yè)股份有限公司、上海義文機(jī)電有限公司、河北五維航電科技股份有限公司、中機(jī)研標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院(北京)有限公司、東莞市歐力得五金制品有限公司、超捷緊固系統(tǒng)(上海)股份有限公司、衢州職業(yè)技術(shù)學(xué)院。本文件由全國(guó)緊固件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)解釋。1自攻螺釘連接底孔直徑和擰緊扭矩技術(shù)條件1范圍本文件規(guī)定了不同板材厚度、不同材料強(qiáng)度下自攻螺釘連接底孔直徑，為擰緊扭矩的確定和分類(lèi)提供了計(jì)算說(shuō)明。本文件適用于螺紋規(guī)格為ST2.2～ST9.5、符合GB/T5280自攻螺釘與規(guī)定強(qiáng)度的金屬材料連接。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T3098.5緊固件機(jī)械性能自攻螺釘GB/T5280自攻螺釘用螺紋3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。搖擺tumble當(dāng)板材過(guò)薄而造成的螺釘旋入板材孔時(shí)產(chǎn)生的不穩(wěn)定擺動(dòng)的現(xiàn)象。搖擺極限tumblelimit產(chǎn)生不穩(wěn)定擺動(dòng)時(shí)的板厚極限值。4符號(hào)下列符號(hào)適用于本文件。c螺紋牙頂寬度，單位為毫米(mm);d底孔直徑，單位為毫米(mm);dp通孔直徑，單位為毫米(mm);d?螺釘螺紋公稱(chēng)直徑，單位為毫米(mm);d?螺釘螺紋小徑，單位為毫米(mm);FR?2在最小屈服點(diǎn)或在規(guī)定塑性延伸率為0.2%時(shí)的應(yīng)力對(duì)應(yīng)的載荷，單位為牛頓(N);Fs部件的斷裂載荷，單位為牛頓(N);Mg符合GB/T3098.5要求的破壞扭矩，單位為牛頓米(N·m);M?超擰扭矩，即所攻螺紋被破壞的扭矩，單位為牛頓米(N·m);Ms擰入扭矩(攻絲扭矩),單位為牛頓米(N·m);M-擰緊扭矩，單位為牛頓米(N·m);2P螺距，單位為毫米(mm);Rm薄板抗拉強(qiáng)度，單位為兆帕(MPa);t對(duì)稱(chēng)連接上下板厚度，單位為毫米(mm)。注：對(duì)稱(chēng)連接指雙層板材連接。5自攻螺釘?shù)暮?jiǎn)單螺紋連接應(yīng)用限值自攻螺釘螺紋連接僅在被連接件上預(yù)先鉆孔或沖孔，孔內(nèi)未預(yù)制螺紋，連接時(shí)由自攻螺釘攻出與其匹配的內(nèi)螺紋。兩個(gè)被連接件可以都有底孔(見(jiàn)圖1),或僅下連接件有底孔，而上連接件有通孔(見(jiàn)圖2)。由于待連接件厚度的不同，這種類(lèi)型的連接有一定的應(yīng)用局限。自攻螺釘一般不用于預(yù)載荷連接。5.2板材厚度下限如果板材厚度小于搖擺極限，則可在無(wú)扭矩?cái)?shù)值顯示下(0N·m扭矩)將自攻螺釘擰入小直徑孔中，在這種情況下可根據(jù)公式(1)計(jì)算板材厚度：表1中列出了使用c、d?和d?(按照GB/T5280確定)最大值時(shí)產(chǎn)生的搖擺極限。為遠(yuǎn)離搖擺極限，并確保足夠大的擰緊扭矩，板材厚度下限tmn應(yīng)至少與螺距相同。如果板厚太小，可以通過(guò)底孔擴(kuò)口(見(jiàn)圖3)、拉伸底孔(見(jiàn)圖4),或創(chuàng)建一個(gè)螺旋形孔(見(jiàn)圖5)來(lái)確保所需的擰緊扭矩。在使用帶螺旋孔的螺紋連接中，要用專(zhuān)用工具使孔的邊緣呈現(xiàn)螺旋形，其形狀和螺釘?shù)膶?dǎo)程相匹配。對(duì)于薄板，也可以使用自鎖螺母或簧片螺母(見(jiàn)圖6)進(jìn)行自攻螺釘連接，待連接件上需要有通孔。圖1簡(jiǎn)單螺紋連接(兩個(gè)底孔組合)圖2簡(jiǎn)單螺紋連接(1個(gè)通孔+1個(gè)底孔)圖3底孔擴(kuò)口(薄板)圖4拉伸底孔(薄板)圖5帶螺旋孔的螺紋連接圖6帶簧片螺母的螺紋連接34表1板材厚度限值螺紋規(guī)格ST2.2ST2.9ST3.5ST3.9ST4.2ST4.8ST5.5ST6.3ST9.5螺距搖擺極限0.350.580.690.630.650.750.910.860.910.91板材厚度下限tmim0.802.102.10板材厚度上限tmax2.202.804.376.405.3板材厚度上限板材厚度的上限不應(yīng)超過(guò)0.8×d1.mx,以便擰入扭矩不超過(guò)GB/T3098.5規(guī)定的最小破壞扭矩的50%,螺釘擰入過(guò)程中在確保達(dá)到必要的擰緊扭矩的同時(shí)，與破壞扭矩保持足夠的安全裕度。板材厚度限值如表1所示。5.4自攻螺釘連接方式待連接板材的厚度應(yīng)大于所選螺釘?shù)穆菥?，否則會(huì)由于螺釘頭下螺紋不完整而無(wú)法施加足夠大的擰緊扭矩。如果無(wú)法滿(mǎn)足此條件，可采用圖3～圖6中所示的自攻螺釘連接。6底孔直徑本章規(guī)定的底孔直徑是根據(jù)以下條件確定的：a)圖2所示上半部分通孔、下半部分底孔的簡(jiǎn)單自攻螺釘連接；b)鉆底孔；c)表面硬化自攻螺釘，并且無(wú)涂鍍層；如不滿(mǎn)足上述條件，不適用表2～表11中的底孔直徑(另見(jiàn)第8章)。對(duì)于對(duì)稱(chēng)連接，擰入扭矩和底孔直徑之間的關(guān)系對(duì)擰緊扭矩值有決定性影響，可以用公式(2)從經(jīng)驗(yàn)上描述：Ms=(0.0263d?2+0.113d?-0.071)[-1.9(d-d?)+0.305d?]·Rm(2.4t2+0.9)公式(2)僅對(duì)表面拋光的表面硬化自攻螺釘有效。不同于此條件的說(shuō)明，參見(jiàn)第8章。根據(jù)以上條件，計(jì)算得出表2～表11中的底孔直徑。當(dāng)采用未規(guī)定的板材厚度或強(qiáng)度時(shí)，底孔直徑可根據(jù)公式(2)計(jì)算。5鋼板厚度t底孔直徑d/mm材料最小拉伸強(qiáng)度RmMPa400450鋼板厚度t底孔直徑d/mm材料最小拉伸強(qiáng)度RmMPa4004506表4ST3.5的底孔直徑鋼板厚度t底孔直徑d/mm材料最小拉伸強(qiáng)度RMPa400450鋼板厚度t底孔直徑d/mm材料最小拉伸強(qiáng)度RmMPa4004507鋼板厚度t底孔直徑d/mm材料最小拉伸強(qiáng)度RmMPa400450鋼板厚度t底孔直徑d/mm材料最小拉伸強(qiáng)度RmMPa4004504.04.04.04.14.04.14.04.04.14.14.24.04.14.24.24.14.24.04.14.24.24.34.04.04.14.24.34.38表8ST5.5的底孔直徑鋼板厚度tmm底孔直徑d/mm材料最小拉伸強(qiáng)度RmMPa4004504.24.24.24.24.34.44.54.64.64.44.54.64.74.34.34.44.54.64.74.74.84.44.64.74.74.84.84.44.64.74.84.94.54.84.94.44.64.74.84.94.94.04.64.74.84.94.94.54.74.84.9表9ST6.3的底孔直徑鋼板厚度t底孔直徑d/mm材料最小拉伸強(qiáng)度RmMPa4004504.94.94.94.94.04.59表10ST8的底孔直徑鋼板厚度t底孔直徑d/mm材料最小拉伸強(qiáng)度RmMPa4004504.04.5表11ST9.5的底孔直徑鋼板厚度t底孔直徑d/mm材料最小拉伸強(qiáng)度RmMPa4004504.04.5GB/T43655—20247通孔直徑公式(3)用于計(jì)算通孔的直徑dp:dp=d?+1/3(d?-d)8特殊情況8.1拉伸底孔2mm以下的板材通常會(huì)被拉伸底孔，因?yàn)槔爝^(guò)程會(huì)導(dǎo)致孔壁拉拔硬化，因此在表2～表11中所列的底孔直徑應(yīng)依據(jù)具體材料和板材厚度增加0.1mm～0.3mm。在拉伸底孔中，螺釘只能沿著拉伸底孔方向擰緊。自攻螺釘?shù)谋砻嫣幚頃?huì)改變擰入螺釘?shù)哪Σ料禂?shù)值，因此在表2～表11中所示的底孔直徑尺寸應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要增加或減少。同時(shí)，要注意在螺釘頭下支承面產(chǎn)生的摩擦系數(shù)對(duì)施加的擰緊扭矩影響較大。8.3連接鉻鎳鋼制板材使用表面硬化自攻螺釘連接鉻鎳鋼制板材時(shí)，無(wú)法提供有關(guān)底孔直徑和擰緊扭矩的通用指標(biāo)，應(yīng)根據(jù)具體情況確定。由于不銹鋼自攻螺釘?shù)谋砻嬗捕容^低，按照本文件將這些螺釘擰入材質(zhì)為鋼或不銹鋼的被連接件(已確定底孔直徑)時(shí)，應(yīng)考慮到螺釘?shù)穆菁y變形。在這種情況下，應(yīng)由試驗(yàn)確定使用條件。9擰緊扭矩的計(jì)算和分類(lèi)理論計(jì)算得到的擰緊扭矩僅是近似值，為了確保適當(dāng)?shù)陌踩綉?yīng)對(duì)實(shí)際零件進(jìn)行測(cè)試。為此，根據(jù)擰入扭矩和超擰扭矩(Ms和Mo)使用公式(4)確定擰緊扭矩：對(duì)實(shí)際零件至少進(jìn)行10次試驗(yàn)。使用公式(5)時(shí)，螺紋連接具有足夠的可靠性：Mo.min>2Ms.max (5)另外，在擰緊扭矩和破壞扭矩之間有公式(6)的關(guān)系：Ms<Mr≤0.5Mg 為了更好地表述和操作，擰緊扭矩分為以下扭矩等級(jí)：1.5N·m、2.0N·m、3.0N·m、3.5N·m、4.5N·m、6.0N·m、8.0N·m。擰緊扭矩值應(yīng)向下圓整到最接近的扭矩等級(jí)(例如：3.1N·m圓整為3.0N·m;3.4N·m圓整為3.0N·m)。Ms和M?的值取決于各種參數(shù)，例如孔徑、板材厚度和材料強(qiáng)度，以及螺釘特性，如螺釘材料、螺紋公差帶位置、表面粗糙度和表面涂層。表面涂層可以產(chǎn)生顯著的影響。因此，改變這些值會(huì)影響擰緊扭矩。圖7可看出相互之間的關(guān)系。示例：在某安裝工序中以4.5N·