一种沉头十字钻尾螺丝及其加工工艺的制作方法

本发明涉及一种沉头十字钻尾螺丝及其加工工艺，属于紧固或固定构件技术领域。

背景技术：

紧固件是紧固两个或两个以上零件（或构件）紧固连接成为一件整体时所采用的一类机械零件的总称，广泛应用于各种机械、设备、车辆、船舶、铁路、桥梁、建筑、结构、工具、仪器、化工、仪表和用品等上面，它的特点是品种规格繁多，性能用途各异，而且标准化、系列化、通用化的程度也极高。

螺钉是一种最常用的紧固用零件，利用物体的斜面圆形旋转和摩擦力的物理学和数学原理，循序渐进的紧固器物机件的工具；钻尾螺钉是近年来人们的新发明，钻尾螺钉是螺钉前端有自攻钻孔头的螺钉，它不需要配合螺母使用，也叫自攻螺钉，钻尾螺钉的尾部呈钻尾或尖尾状，无需先在工件上打孔钻丝，可直接在设置材料、基础材料上钻孔、攻丝、锁紧，比起普通螺钉，钻尾螺钉的韧拔力和维持力高，组合后时间长也不会松动，使用简单安全，打孔攻丝一次完成操作，省时省工省力；钻尾螺钉主要用于固定金属板如钢板的紧固件，一般用于锁合金属板和非金属板材，如用于将硅钙板、石膏板及各种木板直接固定在金属板材上；设计结构合理的钻尾螺丝，能令金属板和配合板锁合牢固，避免配合板的破损、刮花等，安装方便。

现有的钻尾螺丝还存在着一定的问题，在钻尾螺丝钻入时，钻尾螺丝在锁定时，容易打滑，锁定的位置经常发生偏移，并且密封性差，外部的水、灰尘等物容易进入螺丝连接部，降低了连接强度及连接寿命；现有的钻尾螺丝不耐高温、容易氧化、易腐蚀、不抗绣。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提出一种定位精确的沉头十字钻尾螺丝。

本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种沉头十字钻尾螺丝，包括螺头、螺杆、钻尾和定位钻头，螺头为圆台状，螺头的下端与螺杆的上端固接，螺杆下端与钻尾固接，钻尾的最底部设有主切削刃，主切削刃的上方设有第二切削刃，第二切削刃的上方设有第三切削刃，主切削刃和第二切削刃之间以及第二切削刃和第三切削刃之间都设有钻尾排屑槽，钻尾的底部中央固接有定位钻头，定位钻头的直径小于螺杆的直径；

所述沉头十字钻尾螺丝中各成分的质量百分比为：c：0.02-0.03%，al:0.66-1.13%,zn:1.23-1.59%,mn：0.17-0.24%，cr：0.03-0.07%，ni：0.14-0.29%，v：0.03-0.06%，mo：0.05-0.12%，ti：0.23-0.51%，b：0.02-0.05%，pd：0.03-0.08%,pt：0.35-0.45%,w：0.13-0.26%,nd：0.11-0.24%,ce：0.01-0.05%,eu：0.02-0.05%,lu:0.05-0.17%，au：0.13-0.27%，ag:0.66-1.14%，ga：0.01-0.02%，y：0.11-0.23%，sn：0.77-1.24%，zr：0.02-0.05%，re：0.01-0.03%，bi：0.04-0.07%，氧化镁：0.12-0.16％,二氧化锰：0.05-0.08％,余量为fe。

上述技术方案的改进是：定位钻头的最底部设有第四切削刃，第四切削刃的上方设有第五切削刃，第五切削刃的上方设有第六切削刃，第四切削刃和第五切削刃之间以及第五切削刃和第六切削刃之间都设有定位钻头排屑槽。

上述技术方案的改进是：螺头、螺杆、钻尾和定位钻头均电镀有纯铝涂层。

上述技术方案的改进是：螺杆上端靠近螺头处嵌设置有一圈遇水膨胀止水带，遇水膨胀止水带的外表面与螺杆的外表面平齐。

上述技术方案的改进是：螺杆上制有螺纹。

上述技术方案的改进是：螺头的侧面设置有切削斜槽。

本发明的沉头十字钻尾螺丝的加工工艺，包括以下步骤：

㈠下料：以金属线材为原料，通过可动剪刀单向移动，按沉头十字钻尾螺丝的体积准备圆柱坯料；

㈡冷镦：将圆柱坯料利用冷镦设备进行冷镦成型，通过模具成型形成螺丝的螺头、螺杆、钻尾和定位钻头，在螺杆上端与螺头的连接处冷镦成型一圈凹槽；

㈢搓牙：采用搓牙设备在螺丝的螺杆上搓出螺纹，具体步骤如下

a、第一次搓牙，采用搓牙设备在螺丝的螺杆上搓出浅螺纹；

b、第二次搓牙，采用搓牙设备在螺丝的螺杆上的浅螺纹上进行搓牙加深；

c、第三次搓牙，在前两次搓牙的基础上采用搓牙设备在螺丝的螺杆上搓出最终的螺纹；

㈣清洗去油；

㈤将螺丝进行热处理，具体工艺为：

a、加热：将螺丝加热至650-670℃，并保温3-4小时；

b、冷却：采用风冷以10-12℃/s的冷却速率将螺丝加速冷却至430-440℃后，再空冷至室温；

c、一次回火：将螺丝加热至550-570℃回火40-45min后，待温30-45s，使螺丝温度均匀化，之后以15-18℃/s的冷却速率加速冷却至350-360℃后，再空冷至室温；

d、将螺丝加热到870℃，在淬火油中进行淬火50-55min，再空冷至室温；

e、二次回火：将淬火后的螺丝加热至600-610℃回火30-35min，后空冷至室温；

㈥酸洗：将回火后的螺丝置于浓度为26-30%的盐酸中浸泡15-18min，清水洗净，再置于浓度为3-4%磷酸盐溶液中浸泡15-20min，最后用清水洗净；

㈦电镀：在螺丝外表面电镀纯铝涂层；

㈧清洗并烘干；

㈨在螺杆上端与螺头的连接处的一圈凹槽内安装一圈遇水膨胀止水带，所述遇水膨胀止水带的外表面与螺杆的外表面平齐；

㈩包装。

本发明采用上述技术方案的有益效果是：

（1）本发明的沉头十字钻尾螺丝由于钻尾的底部中央固接有定位钻头，由于定位钻头的直径小，便于钻孔和定位，先由定位钻头钻孔定位，提高紧固操作时的精确性，并且当定位钻头进入材料内部后，螺丝本身就不要再手扶，提高了紧固操作效率；

（2）本发明的沉头十字钻尾螺丝由于钻尾设置有主切削刃、第二切削刃和第三切削刃，定位钻头设有第四切削刃、第五切削刃和第六切削刃，通过多个切削刃的配合，钻孔锁定更加容易方便；

（3）本发明的沉头十字钻尾螺丝由于螺头、螺杆、钻尾和定位钻头均电镀有纯铝涂层，纯铝涂层外表面会形成致密的氧化膜，大大提高了螺丝的耐高温、耐腐蚀和抗绣性能，延长了螺丝的使用寿命；

（4）本发明的沉头十字钻尾螺丝由于螺杆上端靠近螺头处嵌设置有一圈遇水膨胀止水带，遇水时膨胀，提高了螺丝的密封性，进一步提高了螺丝的耐腐蚀和抗绣性能，保证了螺丝锁定的稳定性；

（5）本发明的沉头十字钻尾螺丝由于搓牙时采用多次搓牙的方法，在螺丝的螺纹加工时循序渐进，加工出来的螺纹更加精细准确；

（6）目前的螺丝加工时，搓牙一次完成，容易出现螺纹加工偏差和螺纹断开等次品螺丝，本发明的沉头十字钻尾螺丝由于搓牙时采用多次搓牙的方法，逐渐加深螺纹，大大的降低了次品率；

（7）本发明的沉头十字钻尾螺丝由于将螺丝进行热处理，可控制螺丝的横向与纵向凹陷造成的表面裂纹，增加使用寿命；

（8）本发明的沉头十字钻尾螺丝由于将螺丝进行热处理通过两次回火，第一次回火能够回转奥氏体在板条界或板条束界上形成，并在保温过程中进一步富集合金元素以提高稳定性；铁素体板条束在保温过程中则发生回复，同时铁素体中的有害元素也被排至回转奥氏体中，从而改善了基体性能；第二次回火能够在保证强度的前提下使回转奥氏体富集足够多的合金元素，使少网状碳化物，使组织更为均匀，能够保持结构稳定，进一步增强接触疲劳强度和冲击韧性；

（9）本发明的沉头十字钻尾螺丝由于在电镀步骤前进行酸洗，去除了螺丝表面的氧化膜，使得螺丝电镀的纯铝涂层更加均匀，电镀更加高效。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例沉头十字钻尾螺丝的结构示意图；

图2是本发明实施例沉头十字钻尾螺丝的定位钻头处的局部结构示意图；

其中：1-螺头；2-切削斜槽；3-遇水膨胀止水带；4-螺杆；5-螺纹；6-钻尾；7-定位钻头；8-主切削刃；9-第二切削刃；10-第三切削刃；11-钻尾排屑槽；12-第四切削刃；13-第五切削刃；14-第六切削刃；15-定位钻头排屑槽。

具体实施方式

实施例1

本实施例的沉头十字钻尾螺丝，如图1和2所示，包括螺头1、螺杆4、钻尾6和定位钻头7，螺头1为圆台状，螺头1的侧面设置有切削斜槽2；

螺头1的下端与螺杆4的上端固接，螺杆4下端与钻尾6固接，螺杆4上制有螺纹5；钻尾6的最底部设有主切削刃8，主切削刃8的上方设有第二切削刃9，第二切削刃9的上方设有第三切削刃10，主切削刃8和第二切削刃9之间以及第二切削刃9和第三切削刃10之间都设有钻尾排屑槽11，钻尾6的底部中央固接有定位钻头7，定位钻头7的直径小于螺杆4的直径；

定位钻头7的最底部设有第四切削刃12，第四切削刃12的上方设有第五切削刃13，第五切削刃13的上方设有第六切削刃14，第四切削刃12和第五切削刃13之间以及第五切削刃13和第六切削刃14之间都设有定位钻头排屑槽15；

螺头1、螺杆4、钻尾6和定位钻头7均电镀有纯铝涂层；螺杆4上端靠近螺头1处嵌设置有一圈遇水膨胀止水带3，遇水膨胀止水带3的外表面与螺杆4的外表面平齐。

本实施例的沉头十字钻尾螺丝中各成分的质量百分比为：c：0.02%，al:0.66%,zn:1.23%,mn：0.17%，cr：0.03%，ni：0.14%，v：0.03%，mo：0.05%，ti：0.23%，b：0.02%，pd：0.03%,pt：0.35%,w：0.13%,nd：0.11%,ce：0.01%,eu：0.02%,lu:0.05%，au：0.13%，ag:0.66%，ga：0.01%，y：0.11%，sn：0.77%，zr：0.02%，re：0.01%，bi：0.04%，氧化镁：0.12％,二氧化锰：0.05％,余量为fe。

本发明的沉头十字钻尾螺丝的加工工艺，包括以下步骤：

㈠下料：以金属线材为原料，通过可动剪刀单向移动，按沉头十字钻尾螺丝的体积准备圆柱坯料；

㈡冷镦：将圆柱坯料利用冷镦设备进行冷镦成型，通过模具成型形成螺丝的螺头、螺杆、钻尾和定位钻头，在螺杆上端与螺头的连接处冷镦成型一圈凹槽；

㈢搓牙：采用搓牙设备在螺丝的螺杆上搓出螺纹，具体步骤如下

a、第一次搓牙，采用搓牙设备在螺丝的螺杆上搓出浅螺纹；

b、第二次搓牙，采用搓牙设备在螺丝的螺杆上的浅螺纹上进行搓牙加深；

c、第三次搓牙，在前两次搓牙的基础上采用搓牙设备在螺丝的螺杆上搓出最终的螺纹；

㈣清洗去油；

㈤将螺丝进行热处理，具体工艺为：

a、加热：将螺丝加热至650℃，并保温3小时；

b、冷却：采用风冷以10℃/s的冷却速率将螺丝加速冷却至430℃后，再空冷至室温；

c、一次回火：将螺丝加热至550℃回火40min后，待温30s，使螺丝温度均匀化，之后以15℃/s的冷却速率加速冷却至350℃后，再空冷至室温；

d、将螺丝加热到870℃，在淬火油中进行淬火50min，再空冷至室温；

e、二次回火：将淬火后的螺丝加热至600℃回火30min，后空冷至室温；

㈥酸洗：将回火后的螺丝置于浓度为26%的盐酸中浸泡15min，清水洗净，再置于浓度为3%磷酸盐溶液中浸泡15min，最后用清水洗净；

㈦电镀：在螺丝外表面电镀纯铝涂层；

㈧清洗并烘干；

㈨在螺杆上端与螺头的连接处的一圈凹槽内安装一圈遇水膨胀止水带，所述遇水膨胀止水带的外表面与螺杆的外表面平齐；

㈩包装。

本实施例在具体使用时，先由定位钻头钻孔定位，提高紧固操作时的精确性，并且当定位钻头进入材料内部后，螺丝本身就不要再手扶，提高了紧固操作效率。

实施例2

本实施例的沉头十字钻尾螺丝，如图1和2所示，包括螺头1、螺杆4、钻尾6和定位钻头7，螺头1为圆台状，螺头1的侧面设置有切削斜槽2；

螺头1的下端与螺杆4的上端固接，螺杆4下端与钻尾6固接，螺杆4上制有螺纹5；钻尾6的最底部设有主切削刃8，主切削刃8的上方设有第二切削刃9，第二切削刃9的上方设有第三切削刃10，主切削刃8和第二切削刃9之间以及第二切削刃9和第三切削刃10之间都设有钻尾排屑槽11，钻尾6的底部中央固接有定位钻头7，定位钻头7的直径小于螺杆4的直径；

定位钻头7的最底部设有第四切削刃12，第四切削刃12的上方设有第五切削刃13，第五切削刃13的上方设有第六切削刃14，第四切削刃12和第五切削刃13之间以及第五切削刃13和第六切削刃14之间都设有定位钻头排屑槽15；

螺头1、螺杆4、钻尾6和定位钻头7均电镀有纯铝涂层；螺杆4上端靠近螺头1处嵌设置有一圈遇水膨胀止水带3，遇水膨胀止水带3的外表面与螺杆4的外表面平齐。

本实施例的沉头十字钻尾螺丝中各成分的质量百分比为：c：0.03%，al:0.77%,zn:1.42%,mn：0.21%，cr：0.05%，ni：0.18%，v：0.04%，mo：0.08%，ti：0.29%，b：0.03%，pd：0.06%,pt：0.39%,w：0.18%,nd：0.18%,ce：0.03%,eu：0.03%,lu:0.05-0.17%，au：0.16%，ag:0.78%，ga：0.01%，y：0.15%，sn：0.94%，zr：0.03%，re：0.02%，bi：0.05%，氧化镁：0.14％,二氧化锰：0.06％,余量为fe。

本发明的沉头十字钻尾螺丝的加工工艺，包括以下步骤：

㈠下料：以金属线材为原料，通过可动剪刀单向移动，按沉头十字钻尾螺丝的体积准备圆柱坯料；

㈡冷镦：将圆柱坯料利用冷镦设备进行冷镦成型，通过模具成型形成螺丝的螺头、螺杆、钻尾和定位钻头，在螺杆上端与螺头的连接处冷镦成型一圈凹槽；

㈢搓牙：采用搓牙设备在螺丝的螺杆上搓出螺纹，具体步骤如下

a、第一次搓牙，采用搓牙设备在螺丝的螺杆上搓出浅螺纹；

b、第二次搓牙，采用搓牙设备在螺丝的螺杆上的浅螺纹上进行搓牙加深；

c、第三次搓牙，在前两次搓牙的基础上采用搓牙设备在螺丝的螺杆上搓出最终的螺纹；

㈣清洗去油；

㈤将螺丝进行热处理，具体工艺为：

a、加热：将螺丝加热至660℃，并保温3.5小时；

b、冷却：采用风冷以11℃/s的冷却速率将螺丝加速冷却至435℃后，再空冷至室温；

c、一次回火：将螺丝加热至560℃回火43min后，待温38s，使螺丝温度均匀化，之后以16℃/s的冷却速率加速冷却至355℃后，再空冷至室温；

d、将螺丝加热到870℃，在淬火油中进行淬火53min，再空冷至室温；

e、二次回火：将淬火后的螺丝加热至605℃回火32min，后空冷至室温；

㈥酸洗：将回火后的螺丝置于浓度为28%的盐酸中浸泡17min，清水洗净，再置于浓度为4%磷酸盐溶液中浸泡18min，最后用清水洗净；

㈦电镀：在螺丝外表面电镀纯铝涂层；

㈧清洗并烘干；

㈨在螺杆上端与螺头的连接处的一圈凹槽内安装一圈遇水膨胀止水带，所述遇水膨胀止水带的外表面与螺杆的外表面平齐；

㈩包装。

本实施例在具体使用时，先由定位钻头钻孔定位，提高紧固操作时的精确性，并且当定位钻头进入材料内部后，螺丝本身就不要再手扶，提高了紧固操作效率。

实施例3

本实施例的沉头十字钻尾螺丝，如图1和2所示，包括螺头1、螺杆4、钻尾6和定位钻头7，螺头1为圆台状，螺头1的侧面设置有切削斜槽2；

螺头1的下端与螺杆4的上端固接，螺杆4下端与钻尾6固接，螺杆4上制有螺纹5；钻尾6的最底部设有主切削刃8，主切削刃8的上方设有第二切削刃9，第二切削刃9的上方设有第三切削刃10，主切削刃8和第二切削刃9之间以及第二切削刃9和第三切削刃10之间都设有钻尾排屑槽11，钻尾6的底部中央固接有定位钻头7，定位钻头7的直径小于螺杆4的直径；

定位钻头7的最底部设有第四切削刃12，第四切削刃12的上方设有第五切削刃13，第五切削刃13的上方设有第六切削刃14，第四切削刃12和第五切削刃13之间以及第五切削刃13和第六切削刃14之间都设有定位钻头排屑槽15；

螺头1、螺杆4、钻尾6和定位钻头7均电镀有纯铝涂层；螺杆4上端靠近螺头1处嵌设置有一圈遇水膨胀止水带3，遇水膨胀止水带3的外表面与螺杆4的外表面平齐。

本实施例的沉头十字钻尾螺丝中各成分的质量百分比为：c：0.03%，al:1.13%,zn:1.55%,mn：0.24%，cr：0.07%，ni：0.29%，v：0.06%，mo：0.12%，ti：0.51%，b：0.04%，pd：0.08%,pt：0.44%,w：0.26%,nd：0.24%,ce：0.05%,eu：0.05%,lu:0.17%，au：0.27%，ag:1.14%，ga：0.02%，y：0.23%，sn：1.24%，zr：0.05%，re：0.03%，bi：0.07%，氧化镁：0.16％,二氧化锰：0.08％,余量为fe。

本发明的沉头十字钻尾螺丝的加工工艺，包括以下步骤：

㈠下料：以金属线材为原料，通过可动剪刀单向移动，按沉头十字钻尾螺丝的体积准备圆柱坯料；

㈡冷镦：将圆柱坯料利用冷镦设备进行冷镦成型，通过模具成型形成螺丝的螺头、螺杆、钻尾和定位钻头，在螺杆上端与螺头的连接处冷镦成型一圈凹槽；

㈢搓牙：采用搓牙设备在螺丝的螺杆上搓出螺纹，具体步骤如下

a、第一次搓牙，采用搓牙设备在螺丝的螺杆上搓出浅螺纹；

b、第二次搓牙，采用搓牙设备在螺丝的螺杆上的浅螺纹上进行搓牙加深；

c、第三次搓牙，在前两次搓牙的基础上采用搓牙设备在螺丝的螺杆上搓出最终的螺纹；

㈣清洗去油；

㈤将螺丝进行热处理，具体工艺为：

a、加热：将螺丝加热至670℃，并保温4小时；

b、冷却：采用风冷以12℃/s的冷却速率将螺丝加速冷却至440℃后，再空冷至室温；

c、一次回火：将螺丝加热至570℃回火45min后，待温45s，使螺丝温度均匀化，之后以18℃/s的冷却速率加速冷却至360℃后，再空冷至室温；

d、将螺丝加热到870℃，在淬火油中进行淬火55min，再空冷至室温；

e、二次回火：将淬火后的螺丝加热至610℃回火35min，后空冷至室温；

㈥酸洗：将回火后的螺丝置于浓度为30%的盐酸中浸泡18min，清水洗净，再置于浓度为4%磷酸盐溶液中浸泡20min，最后用清水洗净；

㈦电镀：在螺丝外表面电镀纯铝涂层；

㈧清洗并烘干；

㈨在螺杆上端与螺头的连接处的一圈凹槽内安装一圈遇水膨胀止水带，所述遇水膨胀止水带的外表面与螺杆的外表面平齐；

㈩包装。

本实施例在具体使用时，先由定位钻头钻孔定位，提高紧固操作时的精确性，并且当定位钻头进入材料内部后，螺丝本身就不要再手扶，提高了紧固操作效率。

本发明不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。