用于高性能塑料和生物塑料的螺紋成型螺釘。

Remform II HS是一款專為高要求應用設計的螺釘，適用于需要高強度螺栓連接、高預緊力和高抗松動的場景，例如硬質、纖維增強塑料。

目前，生物塑料在工業(yè)產品中的應用日益廣泛，如汽車行業(yè)、電子工業(yè)和建筑行業(yè)。然而，為了可靠地將生物聚合物進行螺接，必須使用專門適配的緊固件。

在可持續(xù)供應鏈等未來發(fā)展趨勢中，產品整體性能和各個組件的連接方式同樣受到關注。隨著生物塑料在高性能產品中的應用越來越廣泛，這些新材料的緊固方式需要重新評估并優(yōu)化。來自德國Forchtenberg-Ernsbach的阿諾德公司（ARNOLD UMFORMTECHNIK GmbH & Co. KG）正在應對這一挑戰(zhàn)。該公司與德國邦德復合材料有限公司（Bond-Laminates GmbH）共同研究了Remform II HS（高強度）螺紋成型螺釘是否適用于生物基復合材料。Remform II HS是一種專為高性能塑料的應用而設計的具有圓形螺紋輪廓的螺紋成型螺釘，適用于高預緊力和高抗松性的場合。

優(yōu)化的螺紋芯可增加斷裂扭矩

Remform II HS具有非對稱螺紋輪廓，輔以圓形齒面尖端和彎曲的載齒面。這種形狀與塑料的流動特性相適應，能實現流暢的材料位移。該螺釘還具有優(yōu)化加粗的螺紋芯，可顯著提高螺釘的失效扭矩和拉伸斷裂力，這一優(yōu)化不僅增強了連接件的穩(wěn)定性，還能在高強度塑料上施加更高的裝配扭矩，而不會導致螺釘出現斷裂。其圓弧螺紋輪廓和陡峭的負載側面相結合使塑料材料在擰入螺釘時能夠流向負載側面，形成良好的螺紋覆蓋。通過將負載牙面輕微減小到10°，徑向應力大大降低，從而確保了螺紋連接的高夾緊力。較低的徑向應力最大程度的降低了塑料破裂的風險。

Remform II HS具有非對稱螺紋輪廓，輔以圓形齒面尖端和彎曲的載齒面。這種形狀與塑料的流動特性相適應，能實現流暢的材料位移。

影響螺栓連接的因素分析

為了可靠地設計和測試螺栓連接，必須充分了解影響連接性能的因素，這在進行基本測試階段尤為重要。影響螺釘連接的重要因素包括管材和螺釘的幾何形狀、芯孔直徑以及強度、調質處理和纖維含量等材料特性，還需要考慮裝配的影響因素，如螺紋擰緊系統(tǒng)的精度或速度。最后，使用過程中的不同負載類型也很重要，例如溫度、動力，以及負載持續(xù)時間或環(huán)境條件。這些因素都會影響塑料直接緊固件的裝配參數。

綜合考慮這些因素后，實際的螺絲驅動曲線顯示，在高性能塑料中使用Remform II HS可以顯著提升螺釘的擰緊性能。“與用于工程塑料的標準Remform螺釘相比，Remform II HS將失效力和失效扭矩提高了大約20%。”阿諾德產品工程師Sinja Strobl表示。

生物塑料螺絲連接的基礎研究

目前，塑料直接螺紋連接已被證明是一種可靠且成本優(yōu)化的連接塑料部件的解決方案。那么，這種方式是否同樣適用于生物塑料呢？阿諾德和Bond-Laminates共同研究了Remform II HS在Tepex（朗盛集團注冊商標）上的適用性。

“與Remform螺桿（實際上是工程塑料的標準解決方案）相比，Remform II HS將失效力和失效扭矩提高了大約20%。”阿諾德產品工程師Sinja Strobl表示。

Tepex dynalite 813-F250（簡稱Tepex）是一種100%生物基復合材料，以聚乳酸（PLA）為基體，亞麻纖維為增強材料。這些亞麻纖維取自當地種植的亞麻植物莖稈。Tepex材料由一層或多層半成品紡織品組成，在聚乳酸基質中嵌入連續(xù)纖維（亞麻），并經過充分浸漬和固化。因此，所有纖維上都有塑料涂層，材料不含氣孔。據生產商稱，Tepex dynalite具有極高的強度和剛性，同時保持極低的密度。

在螺釘的基礎測試中，Tepex材料樣品作為板材被切割成小塊樣品，厚度約為6毫米，選用直徑為2.5 mm的Remform II HS作為緊固件。“有效擰入深度設定為2 x d，在不同尺寸的芯孔中進行第一輪擰入和過緊測試，并測量預緊力，這意味著螺釘要擰入并擰緊，直到連接失效。”Sinja Strobl在描述測試時說。初步測試結果可以確定適合長期測試的芯孔直徑和擰緊扭矩。在長期測試過程中，使用事先確定的擰緊扭矩將樣品擰在一起，并使用稱重傳感器測量預緊力的松弛情況。

測試結果證明Remform II HS的適用于生物塑料

擰入和過緊測試的初步結果表明，Remform II HS可以很好地在生物基材料中形成具有更大承載力的螺母螺紋。“在擰緊過程中，樣品體沒有出現應力裂紋或不良變形。Tepex材料確實讓我們感到驚訝。與其他測試材料相比，它實現了更高的失效扭矩，甚至高于玻璃纖維增強的PPS材料，”Strobl在總結結果時說。

Remform II HS和Tepex的組合在工藝可靠性方面也取得了更佳效果。Strobl繼續(xù)說：“較低的旋入扭矩和較高的過扭矩產生了較高的delta增量扭矩，這為裝配開辟了較大的工藝窗口，并為用戶提供了較高的安全性。”

支持塑料直接連接緊固件的設計

這些研究成果隨后被阿諾德納入數字工程組合的工具中，以更好地支持客戶在生物基復合材料上直接連接緊固件的設計和構思。

阿諾德可為塑料領域提供各種服務，包括芯孔工具，它能基于實驗室數據為幾乎所有的塑料確定更佳的芯孔設計。阿諾德還可為客戶提供含所有相關尺寸的PDF版設計建議書。

阿諾德還可提供塑料螺接預測工具Fast Designer Plastics，它能預測裝配預緊力和擰緊扭矩等各種裝配和操作變量，以及長期溫度曝光后松弛效應相關的預緊力下降情況。www.arnold-fastening.com