2025-07-No1-扣件技術新訊

余征諴博士 / 國立高雄科技大學 鍛造輥軋工程研究中心

各位【台灣扣件產業服務雲】會員先進們大家好，與您分享本期 #扣件技術新訊 (2025-07-No-1)：

#技術主題 : #圓頭花齒頸螺栓鍛造製程設計與成形分析技術

圓頭花齒頸螺栓（Round Head Ribbed Neck Screw），具有圓形半球狀頭部與具有花齒肋狀設計的螺栓頸部，肋齒在裝配時可嵌入鎖固孔內，防止螺栓旋轉，提供良好的抗扭轉能力，常與預鑄孔或壓入式固定方式配合使用，具備良好防鬆與抗滑動性能，廣泛應用於結構、建築及機械組裝等領域。

Teng 等人[1]針對材質為低碳鋼SAE C1010之圓頭花齒頸螺栓，提出三道次鍛造成形與一道次花齒成形製程設計，包括：

第一道次 (Pass-1) : 頭部鍛壓，梯形預成形，桿身擠製成形。

第二道次 (Pass-2) : 頭部鍛壓，凸緣成形。

第三道次 (Pass-3) : 頭部鍛壓，圓頭成形。

第四道次 (Pass-4) : 擠製成形，頸部花齒成形。

利用 DEFORM-3D 進行鍛造成形與模具應力CAE分析。利用田口方法(L9)，評估凸緣厚度(t)、頭部圓弧半徑(rH)、頭部頸部轉角半徑(r)、摩擦因子(m)等因子，以改善第三道次製程與模具設計。

從分析結果知，加大凸緣厚度、頭部圓弧半徑與頭部頸部轉角半徑，及降低摩擦因子，能降低第三道次成形負荷 (435 kN 降至 406 kN)及模具應力(由 2120 MPa 降至 2050 MPa)。

此多道次鍛造成形製程設計，使用FEM方法預估成形負荷及模具應力，結合田口方法改善製程模具設計參數，可降低成形負荷與模具應力，有利於提升模具使用壽命。

應用該技術，可協助產業透過『圓頭花齒頸螺栓鍛造製程設計與成形分析技術』，建立『螺栓鍛造成形技術』之技術能量及相關研究開發之參考資料。

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#參考資料：

[1] Teng, H. Y., Lu, C., & Tzou, G. Y. (2024, October). 3D FEM forming simulation optimization and experiment on bevel thread-forming screw. In Journal of Physics: Conference Series (Vol. 2878, No. 1, p. 012025). IOP Publishing., https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/2878/1/012025

[2] 台灣扣件產業服務雲, 扣件技術新訊, Vol. 2025-07-No1, 圓頭花齒頸螺栓鍛造製程設計與成形分析技術, https://www.tw-fastener.com/tfsc/knowledge/BLP_44711851-700a-468f-a684-7313bf09cca8

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Tag: #Fastener, #Bolt, #Forging, #Die, #Screw.

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