轻量化高强塑料螺钉

轻量化技术网2019-06-21 19:35:18

在轻量化领域,混合材料前景光明。相应的连接技术也日益重要。位于德国厄林根市的魏珀塑料技术有限公司向市场推出了塑料螺钉。与钢螺钉相比,这种塑料螺钉的重量减轻了80%。

魏珀塑料技术有限公司通过在塑料中植入短玻璃纤维实现了螺钉的高拉伸强度。使用塑料的另一个优势是无腐蚀和材料的不传导性。巴符州轻量化局在2016年6月通过ThinKing平台展示了这一技术创新成果。


研发塑料螺钉花了两年时间

WT螺钉可以实现明显的轻量化效果。用塑料PA6GF30制成尺寸为M6x40的六角螺钉重1.6克。如果用钢材来制造同样规格的螺钉,重量可达到9.3克;采用PAGF60塑料的螺钉重量为2.3克。采用不同的材料,尺寸为M8x40的内六角圆柱形螺钉的重量差异则更为明显:采用PA6GF30制造,螺栓重量为3.2克,而钢质的螺钉重量则为17.2克。

相比之下,采用塑料螺钉最多能减轻80%的重量。魏珀塑料技术有限公司总经理魏珀先生从中看到了巨大的市场潜力:“可以想象,一辆载重汽车有至少1000个螺钉,这些螺钉的总重量不容忽视。” 魏珀塑料技术有限公司从1992年以来,一直接受客户委托采用注塑工艺加工各种形状和尺寸的塑料件。而今,在为时两年的产品研发之后,第一次将自己的产品 - 塑料螺钉推向了市场。


玻璃纤维的成份最高达50%

魏珀塑料技术有限公司已经能向市场供应各种塑料WT-螺钉(含各种填充材料的聚酰胺),有六角螺钉、含梅花推进器的平头螺钉,以及规格为M6、M8,长度为40 mm的内六角圆柱形螺钉。除此以外,魏珀塑料技术有限公司还向市场提供尺寸为M6和M8的WT六角螺母和WT垫片作为配件。

在魏珀塑料技术有限公司,颗粒材料被加工成含或不含填充材料两类。以玻璃纤维为例,可占比重最高达50%。在塑料中可以加入玻璃颗粒、木纤维或碳纤维。魏珀塑料技术有限公司开发的塑料螺钉中,采用加入了3到5毫米玻璃纤维的塑料颗粒作为原材料,然后用注塑工艺进行加工。魏珀塑料技术有限公司主要采用符合RoHS 标准的热塑性塑料,这样能够按照客户要求进行染色。

这种塑料螺钉的拉伸强度尤为突出,这首先归功于玻璃纤维。德国海尔布隆大学的实验室试验结果表明,这种螺钉在拉伸试验中能承受2000到5000N的拉力。魏珀先生说:“我们现在对新材料聚酰胺进行测试,对我们而言,高质量最为重要。”该螺钉也具有良好的扭矩。不过,虽然数据显示塑料螺钉可以用于很多场合,但是其数值还是明显低于钢的性能值。


通过改进螺钉头的几何形状可以提高拉伸强度

为了改善拉伸强度和扭矩等机械性能,魏珀塑料技术有限公司对WT螺钉头的形状进行了改进,同时也改进了WT垫片。由于螺钉的内径和外径高度不同,所以垫片是凹形的。通过这种改进,可以补偿塑料的蠕变性能,从而改善垫片支承面的密封效果。

因为这种轻量化塑料螺钉具有良好的抗腐蚀性和极轻的重量,因此能够为轻量化领域带来全新的设计理念。此外,由于塑料的多样性,可以实现各种化学性能要求,如低导电性、食品保鲜度以及对化学材料和酸的耐受性。塑料螺钉的另外一个优点则是通过减重降低耗能。