本發(fā)明涉及一種自攻螺釘，其由奧氏體的或其它不生銹的基底材料制成，所述自攻螺釘包括：桿、設(shè)置在桿端上的切削用或成形的鉆頭或螺紋末端和電鍍施設(shè)到鉆頭或螺紋末端上的硬層，該層包括含有過渡金屬的料層。

背景技術(shù)：

由文獻(xiàn)DE102012009400B4已知了這種類型的自攻螺釘，該文獻(xiàn)涉及源自本申請(qǐng)人的專利。所述已知的自攻螺釘具有比兩件式的自攻螺釘更簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，在所述兩件式的自攻螺釘中，兩個(gè)部分相互焊接在一起，其中，這兩個(gè)部分之一包括鉆頭和成形螺紋的區(qū)域并且例如由碳素鋼構(gòu)成，該碳素鋼最后通過感應(yīng)淬火或火焰淬火來硬化。

這中已知的螺釘總是僅一次性使用。對(duì)于為此所需的一次性鉆孔過程來說電鍍施設(shè)到鉆頭或螺紋末端上的、包括過渡金屬料層或鉻料層的硬層已經(jīng)證明是耐用的。因此簡(jiǎn)單的層如鉻化處理或硬鉻處理(Hartchromatieren)或更普遍地電鍍施設(shè)硬層作為含有過渡金屬的料層必要時(shí)利用適當(dāng)?shù)奶砑觿┳阋阅軌蛑辽僖淮螒?yīng)用已知的自攻螺釘。在此與專業(yè)人員的觀點(diǎn)相悖地，在不發(fā)生所謂的蛋殼效應(yīng)的情況下可實(shí)現(xiàn)這樣的硬層。按照上述文獻(xiàn)的自攻螺釘基于施設(shè)的層雖然保障了所要求的鉆削能力和所要求的螺紋成形，然而卻存在進(jìn)一步改進(jìn)這樣的自攻螺釘?shù)你@削能力和螺紋成形的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

從文首述及類型的自攻螺釘出發(fā)，通過如下方式實(shí)現(xiàn)所追求的對(duì)鉆削能力和螺紋成形的進(jìn)一步改進(jìn)，即，桿至少在硬層下具有硬的邊緣層，并且在所述硬層上施設(shè)有由潤滑且散熱的原料構(gòu)成的外涂層。

在根據(jù)本發(fā)明的自攻螺釘中，硬的邊緣層提高施設(shè)到其上的硬層的附著能力。硬層自己提高涂覆到其上的外涂層的附著能力。外涂層自己基于它由潤滑且散熱的原料制成而提高硬層的耐用性。硬層的耐用性的這個(gè)提高導(dǎo)致所追求的對(duì)鉆削能力和螺紋成形的改進(jìn)。

在按照本發(fā)明的自攻螺釘中，由于桿在硬層下具有的硬的邊緣層而更加可靠地實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋殼效應(yīng)的避免。

由潤滑的潤滑漆構(gòu)成的外涂層已經(jīng)是眾所周知的，例如根據(jù)TevierGmbH-該公司具有在6845 Hohenems/奧地利的所在地-的本申請(qǐng)人所擁有的技術(shù)產(chǎn)品信息的潤滑漆F417。這種含有MoS₂的潤滑漆是耐壓的并且應(yīng)該促使一般機(jī)械制造業(yè)的以及汽車和配件工業(yè)的構(gòu)件的永久潤滑。它雖然也可用于螺釘，然而本申請(qǐng)人不知道這樣的潤滑漆在自攻螺釘中的應(yīng)用。

根據(jù)本發(fā)明施設(shè)到鉆頭和螺紋末端的硬層上的、由潤滑且散熱的原料構(gòu)成的外涂層不僅改善了散熱，而且還通過減少摩擦降低了在本發(fā)明的自攻螺釘旋入過程中產(chǎn)生的熱，即不僅散熱，而且還降低尤其需排出的熱量。

當(dāng)自攻螺釘成形時(shí)并且在硬層被電鍍施設(shè)到自攻螺釘?shù)臈U上之前，特別是可以通過選擇適當(dāng)?shù)淖冃纬潭葋韺?shí)現(xiàn)硬的邊緣層。

在本發(fā)明的自攻螺釘中，硬的邊緣層和施設(shè)到這個(gè)硬的邊緣層上的硬層以及施設(shè)到該硬層上的外涂層在保障最佳鉆削能力和最佳螺紋成形的同時(shí)保障在鋼材內(nèi)的一次性鉆孔和螺紋成型。

在本發(fā)明的自攻螺釘?shù)那闆r中經(jīng)由較大的表面和基于表面特殊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)保障散熱，所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也有利于外涂層的附著。

可以為了應(yīng)用來分別使硬層的和外涂層的參數(shù)如層厚、硬度、附著強(qiáng)度、滑移性能、粗糙度、熱穩(wěn)定性、熱導(dǎo)率最佳化。

從屬權(quán)利要求的內(nèi)容構(gòu)成本發(fā)明的有益的設(shè)計(jì)方案。

在按照本發(fā)明的自攻螺釘?shù)囊环N設(shè)計(jì)方案中，潤滑且散熱的原料包括金屬、蠟和/或漆。已經(jīng)由此能夠?yàn)榱藨?yīng)用來使硬層的上述參數(shù)最佳化。

在按照本發(fā)明的自攻螺釘?shù)牧硪环N設(shè)計(jì)方案中，硬層與外涂層共同具有λ＞9W/mK的熱導(dǎo)率，由此更加可靠地實(shí)現(xiàn)在鉆削能力和螺紋成形方面所追求的最佳化。

在按照本發(fā)明的自攻螺釘?shù)牧硪环N設(shè)計(jì)方案中，外涂層包括自身具有最大+/-60％的層厚度差的料層，外涂層在硬層上的附著能力由此更加可靠地得到保障。

在按照本發(fā)明的自攻螺釘?shù)牧硪环N設(shè)計(jì)方案中，外涂層包括自身具有最大+/-30％的層厚度差的料層。這些最大的層厚度差能夠比在按照本發(fā)明的自攻螺釘?shù)那笆鲈O(shè)計(jì)方案中更容易實(shí)現(xiàn)，然而盡管如此依然保障外涂層在硬層上的充分的附著能力和通過外涂層的充分散熱。

在按照本發(fā)明的自攻螺釘?shù)牧硪环N設(shè)計(jì)方案中，外涂層添加有金屬微粒。如本身眾所周知的那樣，這些微?？梢杂蒑oS₂構(gòu)成、即由至少潤滑的微粒構(gòu)成。本發(fā)明人認(rèn)識(shí)到：通過這樣的本身用于潤滑的微粒還能夠在按照本發(fā)明的自攻螺釘?shù)男脒^程中實(shí)現(xiàn)散熱的改進(jìn)。

然而令人吃驚地在使用僅僅散熱的、構(gòu)成本發(fā)明自攻螺釘?shù)牧硪环N設(shè)計(jì)方案的由Au、Ag、Cu或類似物構(gòu)成的微粒的情況中還獲得散熱的改進(jìn)。原則上適用：大部分的熱量經(jīng)由在鉆孔過程中產(chǎn)生的切屑排出，然而其中(具有和沒有金屬微?；蚪饘俜勰┑?漆和/或蠟還有利地輔助這個(gè)效果。

在按照本發(fā)明的自攻螺釘?shù)牧硪环N設(shè)計(jì)方案中，基底材料具有100至300HV0.1和優(yōu)選150至200HV0.1的硬度。具有這樣的硬度的基底材料已經(jīng)證實(shí)為特別有利的。

在本發(fā)明的自攻螺釘?shù)牧硪环N設(shè)計(jì)方案中，硬的邊緣層具有300至600HV0.1的硬度。具有這樣的硬度的硬的邊緣層已經(jīng)證實(shí)為特別有利的。

在按照本發(fā)明的自攻螺釘?shù)牧硪环N設(shè)計(jì)方案中，硬層具有鋸齒狀的或珠狀的(perlartig)表面形狀。已經(jīng)得到證明的是：兩種類型的表面形狀的作用在于充分的厚度差，這些厚度差保障外涂層的充分的附著能力。

在按照本發(fā)明的自攻螺釘?shù)牧硪环N設(shè)計(jì)方案中，硬層具有至少700HV0.1的硬度。具有這樣的硬度的硬層已經(jīng)證實(shí)為有利的。

在按照本發(fā)明的自攻螺釘?shù)牧硪环N設(shè)計(jì)方案中，硬層具有在800至1400HV0.1之間的硬度。具有這樣的硬度的硬層已經(jīng)證實(shí)為特別有利的。

在按照本發(fā)明的自攻螺釘?shù)牧硪环N設(shè)計(jì)方案中，硬層具有最大60μm的厚度。在保障自攻螺釘?shù)你@削能力和螺紋成形以及外涂層在硬層上的附著能力的情況中，硬層的這個(gè)厚度已經(jīng)證明為適宜的。

此外，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1或從屬權(quán)利要求之任一項(xiàng)所述的自攻螺釘?shù)膽?yīng)用，用以建立與至少一個(gè)由自攻螺釘鉆孔的鋼制連接元件的連接，其中，當(dāng)至少兩個(gè)需彼此緊固的構(gòu)件之一遭受風(fēng)吹雨打時(shí)這個(gè)應(yīng)用特別適合。由不生銹的基底材料制造按照本發(fā)明的自攻螺釘使得自攻螺釘?shù)脑馐茱L(fēng)吹雨打的部分不需要如在傳統(tǒng)的兩件式自攻螺釘中那樣附加的防腐。鉆頭、就是說傳統(tǒng)的自攻螺釘?shù)脑馐茱L(fēng)吹雨打的部分為了它的抗腐蝕性需要特別的措施，因?yàn)殂@頭由碳素鋼構(gòu)成，以便它能夠淬火。兩件式傳統(tǒng)的螺釘?shù)某尚温菁y區(qū)域由不銹鋼構(gòu)成。

附圖說明

下文參照附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的有益的實(shí)施例。附圖中：

圖1作為本發(fā)明的第一實(shí)施例示出一個(gè)設(shè)有螺紋末端的板材自攻螺釘(Blechbohrschraube)和作為細(xì)部的放大的螺紋輪廓側(cè)面；

圖2示出按照本發(fā)明的自攻螺釘?shù)牡诙?shí)施例的一個(gè)鉆頭連同該鉆頭的一個(gè)角作為放大的細(xì)部；

圖3進(jìn)一步放大地示出圖2或3所示細(xì)部的一部分；

圖4象征性示出經(jīng)由切屑從螺紋輪廓側(cè)面或鉆頭的散熱；

圖5以與圖4相同的視圖示出主要經(jīng)由螺紋輪廓側(cè)面的或鉆頭的表面在切屑旁的區(qū)域中的散熱；

圖6作為按照本發(fā)明的自攻螺釘?shù)膽?yīng)用的第一實(shí)例示出將波紋板材緊固在豎直的梁上；

圖7作為按照本發(fā)明自攻螺釘?shù)膽?yīng)用的第二實(shí)例示出將梯形板材緊固在工字梁上；

圖8作為按照本發(fā)明的自攻螺釘?shù)膽?yīng)用的第三實(shí)例示出兩個(gè)梯形板材的相互緊固。

具體實(shí)施方式

圖1作為本發(fā)明的第一實(shí)施例示出的是具有桿12的板材自攻螺釘10，所述桿具有成形螺紋的區(qū)域14和螺紋末端16。螺釘具有頭部、例如通常的六角螺釘頭，然而在圖1中未示出該六角螺釘頭。板材自攻螺釘10由一種奧氏體鋼或其它不銹鋼制成一體的，該奧氏體鋼或其它不銹鋼構(gòu)成螺釘?shù)幕撞牧?。此外，圖1作為細(xì)部放大地示出板材自攻螺釘10的螺紋輪廓側(cè)面。在這個(gè)細(xì)部中螺釘?shù)幕撞牧蠘?biāo)注為1。桿12在螺紋末端16的區(qū)域中和至少在與其連接的螺紋15的區(qū)域中在表面上構(gòu)造得比板材自攻螺釘10的其余部分硬。表面的這種較硬的構(gòu)造是重要的，板材自攻螺釘10由此可以實(shí)現(xiàn)它的功能，即，利用螺紋末端16來鉆孔并且然后在該孔中成形螺紋。也就是說，板材自攻螺釘10的奧氏體的或其它不銹鋼的基底材料1本來不適合于此。所述基底材料對(duì)于這個(gè)目的來說太軟。

在較硬構(gòu)造的區(qū)域中，板材自攻螺釘10設(shè)有硬的邊緣層2并且這個(gè)邊緣層又設(shè)有硬層3。板材自攻螺釘10至少在硬層3下的區(qū)域中具有硬的邊緣層2。硬層3作為薄的料層、例如作為硬鉻料層，特別是根據(jù)德國專利DE2502284C2被電鍍施設(shè)到硬的邊緣層2上。代替硬鉻料層一般可以選擇含有過渡金屬的、能夠電鍍施設(shè)的料層。

當(dāng)板材自攻螺釘10被成形時(shí)并且在硬層3被電鍍施設(shè)到板材自攻螺釘?shù)臈U12和螺紋末端16上之前，特別是可以通過選擇適當(dāng)?shù)淖冃纬潭葋韺?shí)現(xiàn)硬的邊緣層2。除了硬層3之外，以通常的方法通過如下方式制造板材自攻螺釘10，即，機(jī)械地成形、就是說軋制螺釘坯件并且同時(shí)配備板材自攻螺釘10的螺紋末端16和其余的螺紋。變形程度越大，硬的邊緣層2就構(gòu)造得越硬。

在按照本發(fā)明的板材自攻螺釘中使用的基底材料1具有100至300HV0.1和優(yōu)選150至200HV0.1的硬度。硬的邊緣層2具有300至600HV0.1的硬度。

硬層3具有鋸齒狀的或珠狀的表面形狀并且具有最大60μm的厚度。此外，硬層具有至少700HV0.1的硬度和優(yōu)選800與1400HV0.1之間的硬度。

圖2示出的是圖8所示自攻螺釘17的第二實(shí)施例的鉆頭，該自攻螺釘代替如圖1所示出的板材自攻螺釘10那樣的螺紋末端而設(shè)有鉆頭18。在這個(gè)鉆頭18上向上連接有桿如具有螺紋的桿12，該螺紋如圖1中的桿12的螺紋那樣，然而它們?cè)趫D2中未示出。如同螺紋末端16成型在桿12上那樣，鉆頭18成型在圖2未示出的桿上。與螺紋末端16不同，鉆頭18具有帶切削邊22的鉆頭切削刃20。上面關(guān)于板材自攻螺釘10的說明由此同樣也適用于在圖2中僅僅通過它的鉆頭18構(gòu)成的自攻螺釘。在圖2中作為細(xì)部放大地附加示出鉆頭18的一個(gè)角。這個(gè)細(xì)部使人清楚地看到：圖2的自攻螺釘在它的基底材料1上具有硬的邊緣層2和硬層3。不僅在圖1所示出的板材自攻螺釘10中而且在圖2和8所示出的自攻螺釘17中在硬層3上施設(shè)有由潤滑且散熱的原料構(gòu)成的外涂層4。適當(dāng)?shù)?，潤滑且散熱的原料包括金屬、蠟?或漆。外涂層優(yōu)選添加有金屬微粒，這些微粒包括MoS₂(二硫化鉬)、Au(金)、Ag(銀)或Cu(銅)。

圖3進(jìn)一步放大地示出圖2或3所示出的細(xì)部的一個(gè)部分。在圖3所示出的實(shí)施例中，硬層3具有鋸齒形的結(jié)構(gòu)。施設(shè)到硬層3上的外涂層4由此包括本身具有層厚度差的料層。這些層厚度差最大為+/-60％、優(yōu)選最大為+/-30％。

硬層3連同外涂層4具有λ＞9W/mK的熱導(dǎo)率。

圖4象征性示出在在一個(gè)工件28中鉆應(yīng)該配置螺紋的孔的情況中經(jīng)由切屑26從螺紋輪廓側(cè)面15或鉆頭18中的散熱。在圖4中，工件28由能良好導(dǎo)熱的材料構(gòu)成，因此切屑26將在圖4中通過一組箭頭30示出的熱良好地排出。如果工件28由導(dǎo)熱差的或者由隔熱的材料構(gòu)成，那么在鉆孔過程或螺紋切割過程中產(chǎn)生的熱導(dǎo)入到螺紋輪廓側(cè)面15或鉆頭18中并且經(jīng)由外涂層4向外釋放，這在圖5中通過一組箭頭30或一個(gè)箭頭32示出。

圖6至8示出的是利用自攻螺釘17建立與至少一個(gè)由自攻螺釘鉆孔的鋼制連接元件的連接。該連接元件在這些附圖中示出為波紋板材34或者梯形板材36、42和44。圖6作為自攻螺釘17的應(yīng)用的第一實(shí)例示出將波紋板材34緊固在一個(gè)豎直的梁38上。圖7作為自攻螺釘17的應(yīng)用的第二實(shí)例示出將梯形板材36緊固在一個(gè)工字梁40上。圖8作為自攻螺釘17的應(yīng)用的第三實(shí)例示出將兩個(gè)梯形板材42、44相互緊固。在圖6至8中示出螺釘17具有不同的頭部。

附圖標(biāo)記列表

1 基底材料

2 硬的邊緣層

3 硬的邊緣層

4 外涂層

10 板材自攻螺釘

14 成形螺紋的區(qū)域

15 螺紋輪廓側(cè)面

16 螺紋末端

17 自攻螺釘

18 鉆頭

20 鉆頭切削刃

22 切削邊

24 外涂層

26 切屑

28 工件

30 箭頭

32 箭頭

34 波紋板材

36 梯形板材

38 梁

40 工字梁

42 梯形板材

44 梯形板材