螺絲釘(:threaded screw)也簡稱螺釘(screw)或螺絲(漢語口語的誤稱,“螺絲”其實(shí)指的是螺紋),是一種常見的螺紋緊固件,在家具、、、甚至骨科都廣泛使用,一般材質(zhì)為或塑料。螺釘?shù)闹饕δ苁抢寐菁y的正向力和摩擦力提供較為可靠的縱向拉力將兩個(gè)物體接合在一起,或者提供可以固定某一物體位置的掛點(diǎn)。螺釘因?yàn)橐蕾嚶菁y抓固,可以比只依賴摩擦力的釘子更牢固,有需要時(shí)也可隨意移除或重新嵌緊并能重覆使用。
螺釘和螺栓在功能原理上相似,都是通過進(jìn)行加固,但是不會(huì)配合使用。螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)與普通釘子相似,由釘頭(head)和釘桿(shaft)兩部分組成。主要起到固定作用的是釘桿,形狀可呈、圓錐或柱錐混合形,外表全長或半長刻有傾斜盤繞的凹凸緣溝(螺紋),在旋轉(zhuǎn)時(shí)可以嵌入并抓住緊貼的物體凹面并將縱向分散到螺紋的全部接觸面上。螺釘通常會(huì)被擰入事先在目標(biāo)物體上鉆好的圓形凹洞內(nèi),通常為了抓固更穩(wěn)可能還會(huì)在凹洞內(nèi)壁刻入螺紋向應(yīng)的螺旋線(即所謂的“內(nèi)螺紋”或“陰性螺紋”)或嵌入內(nèi)徑與螺紋吻合的螺旋金屬圈;而一些(self-tapping screw)因?yàn)槁菁y夠堅(jiān)硬可以在較軟的材料上切削出內(nèi)螺紋;另外一些末端有尖頭或設(shè)計(jì)的螺釘則干脆可以在尚未打孔的物體上鉆出空洞并擠出內(nèi)螺紋。
一般螺釘?shù)念^部直徑較大,常見的形狀的有、、等。如果釘頭截面為多邊形設(shè)計(jì),可以用扳手套住釘頭施加力矩轉(zhuǎn)動(dòng)螺釘;如果釘頭截面是圓形,則頂部通常會(huì)凹槽或凹洞,以便插入螺釘旋具轉(zhuǎn)動(dòng)螺釘。最常見圓式釘頭的凹紋有一字型和十字型(“菲利普斯型”),此外還有多邊形的凹紋比如方形、六角形和星形等等。較突出的頂部亦令螺絲不會(huì)鑽得太深入而穿過物料,及提高螺絲對物料的壓力。有些螺絲不會(huì)設(shè)計(jì)較大直徑的頂部,例如即為一例;其它螺釘?shù)念^部則可能有扁平或“埋頭”(countersunk)設(shè)計(jì),可以將整個(gè)釘頭隱藏在目標(biāo)物體內(nèi)不暴露出來。
大部份螺釘?shù)穆菁y都有一定的方向,以方向旋轉(zhuǎn)時(shí)可將螺釘擰緊,這種螺釘稱為右旋螺釘。與上述相反的左旋螺釘只有在特定情形下使用,因?yàn)橛行?yīng)用下右旋螺釘會(huì)因?yàn)槭艿侥鏁r(shí)針方向的外力而松脫,所以就需要使用左旋螺釘,例如的左側(cè)踏板就會(huì)使用左旋螺釘。不過汽車左右側(cè)的車輪都是用右側(cè)螺釘旋緊,沒有資料顯示車輪鬆脫與旋紋方向有直接關(guān)係。
在中國大陸,比較小的螺栓被稱為螺釘,無端帽的螺栓就稱為。出版的《》中有關(guān)螺釘和螺栓的差異說明如下:
上述的差異和ASME B18.2.1一致,也和一些字典上螺釘及螺栓的定義一致 。
不過也存在其他的定義方式。例如, 螺釘一般為尖尾牙,無須預(yù)鑽孔;螺栓一般牙尾平整,需要搭配螺帽或須預(yù)鑽孔。
分類有相多總,主要為機(jī)械牙螺釘、自攻螺釘和鑽尾螺釘三種。
機(jī)械牙螺釘主要應(yīng)用於建築工程、車用、機(jī)械、電子、航太等。正常使用會(huì)搭配螺帽,或已預(yù)鑽內(nèi)牙的孔使用。在不管頭形之下,機(jī)械牙的製造是最簡單的。市場上,除了低公差的航太用螺釘,超微小的手機(jī)精密螺釘(公差最低),與醫(yī)療用(植牙)的螺釘,基本上相同的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械牙扣件製作上並沒有差別。
自攻螺釘主要應(yīng)用於建築工程、木用、裝潢等。相較於機(jī)械牙螺釘需要的預(yù)鑽孔,自攻螺釘完全省略這個(gè)步驟。在1960-1980年代,號稱臺灣的高科技產(chǎn)業(yè)。因其便利性一直都是歐美建築工程上的主流扣件。
鑽尾螺釘主要應(yīng)用於建築工程、屋頂、鐵皮屋等。在鑽尾螺釘還沒開發(fā)之前,多數(shù)鐵鈑都能預(yù)鑽孔,部分1mm薄板還勉強(qiáng)能用自攻牙入,但是晃動(dòng)。因此鑽尾螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)多數(shù)為細(xì)牙。
螺釘及螺栓一般是用製成,若需要有良好的耐蝕性及耐候性(例如醫(yī)療植入物中的小螺釘),則會(huì)選用不鏽鋼、、、或。
不同材料之間的可以用選擇適當(dāng)?shù)牟牧蟻肀苊猓ɡ缭陔p層玻璃軌道中使用鋁製螺絲)。若要耐蝕性非常好,強(qiáng)度中等,或是需要絕緣,可以用塑膠材質(zhì),例如尼龍或聚四氟乙烯。
一般來說螺釘為了避免腐蝕,會(huì)加上表面塗層(如不鏽鋼螺釘上鍍鋅)或是用其他方式改善材料表面的特性。
選擇螺釘材料需考慮其體積、需要強(qiáng)度、耐蝕性、接合金屬、成本及溫度。
螺釘?shù)难u造可以分為三個(gè)步驟:鍛頭、以及鍍層。螺釘?shù)脑鲜浅删淼慕饘俳z,大型螺釘?shù)脑峡赡苁?,原料?huì)依螺釘尺寸,切割為適合加工的長度,之後再進(jìn)行,是鍛造螺釘頭部的程序,鍛頭會(huì)讓螺釘頭的部份成形,機(jī)器中模具的形狀會(huì)決定螺釘頭的外形,例如平頭螺釘?shù)哪>邔?yīng)部份也是平的。若是較複雜的形狀,會(huì)用二次鍛頭程序,使螺釘頭可以完整成形,使用此生產(chǎn)方式的原因是其高產(chǎn)率,而且在本質(zhì)上沒有廢料。若是螺釘頭上有槽的螺絲,會(huì)需要一個(gè)額外的步驟來產(chǎn)生螺釘頭上的槽,這會(huì)用開槽機(jī)(slotting machine)來進(jìn)行。
鍛頭後的螺釘會(huì)進(jìn)行攻螺紋,有些是利用螺旋滾壓成形(thread rolling)的方式處理,有些則是用切削的方式處理經(jīng)過。接下來會(huì)用木頭及皮革類材料進(jìn)行,清理工件並且拋光。大部份的螺釘需要有鍍層來防止腐蝕,可能是電鍍鋅或是或是加上鍍層。
現(xiàn)在的螺釘會(huì)設(shè)計(jì)有不同形狀的頭,配合不同的螺釘起子使用,因此需要搭配的螺釘起子才能轉(zhuǎn)鬆或轉(zhuǎn)緊,美國最常見的一字及十字的螺釘起子,六角形、方形頭的(羅伯森螺釘)、六角星形的在一些領(lǐng)域也會(huì)用到,有些起子是用在量產(chǎn)品的自動(dòng)組裝中,有些少見的起子是用在一些防止篡改的應(yīng)用中,例如一些不該由家庭維修人員打開維修的電器用品。
希臘數(shù)學(xué)家阿爾庫塔斯曾經(jīng)描述過螺釘?shù)脑怼T谖髟谝皇兰o(jì)時(shí),地中海世界已開始將木頭螺釘用在中,可以由中壓製橄欖油,也可以從葡萄中榨汁釀酒。在十五世紀(jì)之前,歐洲很少用金屬螺釘作為緊固件。
證明手持的螺釘起子在中古時(shí)期就已經(jīng)存在(最晚為西元1580年),不過到了十八世紀(jì)才配合有螺紋緊固件的商業(yè)化,開始廣為使用。
在螺紋緊固件廣為使用之前,有許多不同的緊固方式。多半和木工及鍛造有關(guān),和機(jī)械加工較無關(guān),用到的概念像定縫銷釘及銷、楔形物、榫卯、、釘子、鍛焊及其他用皮革或纖維打後綁束起來。在十九世紀(jì)中之前,造船時(shí)會(huì)用、銷螺栓或是鉚釘固定,當(dāng)時(shí)也有黏合劑,但種類不像現(xiàn)代這裡多。
一直用十八世紀(jì)有機(jī)床可以大量生產(chǎn)螺釘後,金屬螺釘才變成常用的緊固件,此技術(shù)約在1760年代及1770年代發(fā)展,沿著二個(gè)分開的工藝途徑,但很快就融合了:木頭螺釘(用在木頭固定上的金屬材質(zhì)螺釘)是用單一用途、高產(chǎn)率的機(jī)床加工,以及低量、模具車間式生產(chǎn)的V螺紋機(jī)械螺釘,可以選擇各種不同的螺距。
上述第一種工藝途徑是由英國斯塔福德郡的雅各及威廉·惠雅特兄弟(brothers Job and William Wyatt)先提出,他們在1760年申請一項(xiàng)專利,現(xiàn)在頂多可以稱為螺釘機(jī)的早期版本,它利用導(dǎo)螺桿來導(dǎo)引切削刀刃產(chǎn)生所需的螺距,螺釘槽型是由旋轉(zhuǎn)銼產(chǎn)生,當(dāng)時(shí)的主軸靜止不動(dòng)。到1776年他們才建好第一個(gè)木工螺絲廠,並且開始營運(yùn)。他們的企業(yè)失敗了,不過新的業(yè)主營運(yùn)好轉(zhuǎn),在1780年代一天生產(chǎn)了16,000顆螺釘,只需要30個(gè)工人,這種工業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)性及產(chǎn)能是現(xiàn)在工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn),但在當(dāng)時(shí)是革命性的突破。
同時(shí),英國的工具製造者也在從事,遇到螺釘切削的問題,在1777年他發(fā)明了第一臺令人滿意的。英國工程師亨利·莫茲利因?yàn)橛盟穆葆斳嚧矊⒋思夹g(shù)普及化,因此享有盛名,使用的螺釘車床是1797年及1800年車床,其中包括導(dǎo)螺桿、滑座、變齒輪的齒輪組,都是工業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)比例。他統(tǒng)一了惠雅特兄弟及拉姆斯登生產(chǎn)螺釘?shù)姆绞?,利用已?jīng)在生產(chǎn)木工螺釘?shù)姆绞絹砩a(chǎn)機(jī)械螺釘,是刺激生產(chǎn)的商品化。他的公司在十年後仍然是工具機(jī)的領(lǐng)導(dǎo)品牌。當(dāng)時(shí)的蘇格蘭工程師詹姆斯·內(nèi)史密斯誤述了莫茲利「發(fā)明」了滑座,這是不正確的,莫茲利使得車床得以普及化。
一般旋緊或旋鬆螺絲的手工具稱為螺釘起子,若需使用電源,稱為電動(dòng)螺釘起子。電鑽若配合一些配件,也可以當(dāng)電動(dòng)螺釘起子使用。若螺釘旋緊的力矩需較精準(zhǔn),可以利用扭力限制起子,提供足夠又不會(huì)太大的扭力。若是六角頭的螺釘,一般會(huì)使用扳手固定。
有關(guān)螺紋的螺距、直徑等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),有許多不同的系統(tǒng)加以規(guī)範(fàn),但世界上大多數(shù)地區(qū)已用ISO公制螺紋(M系列螺紋)取代舊有的系統(tǒng),定義在國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 68-1中,其他系統(tǒng)中較常用的有(B.S.W螺紋(B.S.F))、(B.A.螺紋)及等。
固定物體除了使用螺釘外,也可以使用、、大頭針、彈性銷、焊接、、硬焊、黏合劑、膠帶等。
?。?,存于互聯(lián)網(wǎng)檔案館)
?。?,存于互聯(lián)網(wǎng)檔案館)
(,存于互聯(lián)網(wǎng)檔案館)
(,存于互聯(lián)網(wǎng)檔案館)
(,存于互聯(lián)網(wǎng)檔案館)