【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种板材型材紧固件领域的技术，具体是一种带环状凸棱的自密封热熔自攻丝(fds)及结构优化方法。
技术介绍
1、热熔自攻丝是一种利用材料受热软化的特性实现螺钉安装过程中自穿透连接材料并先攻丝后拧紧的新型机械连接工艺。目前在轻量化铝制新能源电池包壳体的应用中，为保证结构的强度和刚度，多采用单层厚度较大的铝合金材料。在连接时，螺钉挤入过程中产生的移位材料会堆积于连接板间并形成较大的板间间隙，进而影响连接质量。所以，通过夹持板的预制孔可以使支撑板产生的移位材料进入预制孔内，可以有效避免板间间隙的产生。为保证安装后的螺钉的钉帽与夹持板之间的密封性，目前采用衬垫、密封圈或涂装密封胶的工艺。但是，现有技术方法均不同程度的增加安装复杂化程度和提高工艺的成本。具有自密封效果的热熔自攻丝螺栓目前还没有成熟的解决方案。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有热熔自攻丝安装后钉帽法兰密封性能不足的问题，提出一种带环状凸棱的自密封热熔自攻丝及结构优化方法，在安装过程中通过合理控制下压力和拧紧扭矩使钉帽法兰与夹持板之间形成更加密实的接触界面，其密封效果明显优于无环状凸棱热熔自攻丝，可以达到与涂装密封胶相同的密封效果，在保证连接质量的前提下可以明显降低连接设计成本与使用成本。
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术涉及一种带环状凸棱的自密封热熔自攻丝，包括：具有空腔的钉帽和与之相连的带有攻丝螺纹的钉杆，其中：钉帽的下沿设有一体式自密封机构，用于在螺钉拧紧
4、所述的一体式自密封机构为若干封闭或开放的同心凸棱，当采用封闭的同心凸棱，即至少一个环状凸棱；当采用开放的同心凸棱，即多段半径各不相同且圆心角总和覆盖至少一个圆周的若干条同心的弧状凸棱。
5、本专利技术涉及上述自密封热熔自攻丝的实现方法，包括：
6、步骤1：测量铝合金夹持板厚度t1、钉帽外径rmax和边缘宽度x。
7、步骤2：确定环状凸棱内径r1、环状凸棱宽度δr、环状凸棱高度h、环状凸棱外倾角α、环状凸棱圆角r的尺寸，其中：rmin≦r1≦rmax-δr、δr≧10％t1、h≧8％t1、30°≦α≦90°、r≧5％t1。
8、步骤3：当边缘宽度x≦rmax，则需要避免安装位置靠近试样边缘时环状凸棱压入引起的夹持板边缘的异常凸起，即参考边缘宽度x对环状凸棱尺寸进行修正，具体为：2x≧rmax且2x-r1+δr≧t1；当x>rmax，则采用以下任意一种结构实现：
9、①多个环状凸棱，其中每个凸棱的结构优化满足以下条件：rmin≦r1≦rmax-δr、δr≧10％t1、h≧8％t1、30°≦α≦90°、r≧5％t1，不同环状凸棱的间距d≧5％t1，不同环状凸棱的高度差δh≧5％t1。
10、②多个弧状凸棱，不同弧线均为同心圆弧且其跨度100°≦β≦180°，圆弧相互堆叠跨度差δβ≧10°。
11、技术效果
12、本专利技术通过封闭或开放的同心凸棱，在fds安装的最后阶段，通过钉帽法兰面的环状凸棱旋转压入夹持板表面，进而增加钉帽法兰面与夹持板表面的有效面接触，提高表面接触应力。进而形成顶帽环状凸棱与夹持板间更加密实的接触界面。利用本专利技术所提出的自密封热熔自攻丝可以实现ip67级别的密封要求。相比于目前常见的密封工艺，本专利技术所提出的自密封热熔自攻丝所提出的密封连接仅依靠螺钉自身，有效节省密封衬垫和密封胶的使用，显著降低工艺成本。另外，依据夹持板材料特性，可以调控环状凸棱的尺寸形貌，进而实现压入夹持板表面的最佳效果。
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1.一种带环状凸棱的自密封热熔自攻丝，其特征在于，包括：具有空腔的钉帽和与之相连的带有攻丝螺纹的钉杆，其中：钉帽的下沿设有一体式自密封机构，用于在螺钉拧紧过程中旋转压入夹持板上表面使夹持板上表面发生局部塑性变形并形成密实的接触界面，该一体式自密封机构凸出钉帽的下沿。
2.根据权利要求1所述的带环状凸棱的自密封热熔自攻丝，其特征是，所述的一体式自密封机构为若干封闭或开放的同心凸棱，当采用封闭的同心凸棱，即至少一个环状凸棱；当采用开放的同心凸棱，即多段半径各不相同且圆心角总和覆盖至少一个圆周的若干条同心的弧状凸棱。
3.根据权利要求1所述的带环状凸棱的自密封热熔自攻丝，其特征是，所述的钉帽上设有外驱动或内驱动的接头；所述的钉帽的下沿设有圆环状的水平法兰面。
4.根据权利要求1所述的带环状凸棱的自密封热熔自攻丝，其特征是，所述的空腔为圆弧形凹型存料槽，用于避免在拧紧螺栓过程中钉帽与套筒的直接接触，其深度为钉帽总厚度1/3。
5.根据权利要求1所述的带环状凸棱的自密封热熔自攻丝，其特征是，所述的钉杆的外表面依次设有紧固螺纹、攻丝螺纹和尾部尖
6.根据权利要求2所述的带环状凸棱的自密封热熔自攻丝，其特征是，当采用一个环状凸棱时，其横截面特征依据夹持板厚度t1确定，具体为：环状凸棱宽度Δr≧10％t1、环状凸棱高度h≧8％t1、30°≦α≦90°、R≧5％t1，其中：环状凸棱外倾角α、环状凸棱圆角R。
7.根据权利要求2或6所述的带环状凸棱的自密封热熔自攻丝，其特征是，所述的环状凸棱内径r1满足：rmin≦r1≦rmax-Δr；
8.一种基于权利要求1-7中任一所述自密封热熔自攻丝的实现方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种带环状凸棱的自密封热熔自攻丝，其特征在于，包括：具有空腔的钉帽和与之相连的带有攻丝螺纹的钉杆，其中：钉帽的下沿设有一体式自密封机构，用于在螺钉拧紧过程中旋转压入夹持板上表面使夹持板上表面发生局部塑性变形并形成密实的接触界面，该一体式自密封机构凸出钉帽的下沿。
2.根据权利要求1所述的带环状凸棱的自密封热熔自攻丝，其特征是，所述的一体式自密封机构为若干封闭或开放的同心凸棱，当采用封闭的同心凸棱，即至少一个环状凸棱；当采用开放的同心凸棱，即多段半径各不相同且圆心角总和覆盖至少一个圆周的若干条同心的弧状凸棱。
3.根据权利要求1所述的带环状凸棱的自密封热熔自攻丝，其特征是，所述的钉帽上设有外驱动或内驱动的接头；所述的钉帽的下沿设有圆环状的水平法兰面。
4.根据权利要求1所述的带环状凸棱的自密封热熔自攻丝，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡成亮，韩大鑫，潘黎，袁龙，卢威，
申请(专利权)人：内德史罗夫紧固件昆山有限公司，
类型：发明
国别省市：
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