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螺絲起子的種類
螺絲
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各種各類的螺絲(圖片右下角是一枚作為參照物的硬幣)
螺絲(英語:screw),是一種常見的緊固件,在機械、電器及建築物上廣泛使用。
一般材質為金屬或塑膠,呈圓柱形,表面刻有凹凸的溝稱為螺紋。
螺紋是一個環繞螺絲側面的螺旋傾斜面,讓螺絲可應用螺旋機制緊鎖著螺絲帽(螺母)或其他物體,這些物體的內側有和螺絲相對應的螺紋,稱為內螺紋。
一般螺絲帽或其他物件的內螺絲需另外加工產生,不過有一種螺絲稱為自攻螺絲,可以在較軟的物體上切削出內螺紋,因此不需特別的加工。
螺絲的主要功用是接合二個物體,或者是固定一物體的位置。
螺絲通常可隨意移除或重新嵌緊而不損其效率,亦比釘提供更大的力量,也可重覆使用。
一般螺絲的頂部直徑較大,常見的有圓形、方形或正六邊形,若頂部為正六邊形,可以用扳手轉動螺絲,若頂部為圓形,頂部正面也會有溝紋,方便使用對應的螺絲起子轉動螺絲。
最常見的溝紋有一字型及十字型和方形,也有其他的形狀。
較突出的頂部亦令螺絲不會鑽得太深入而穿過物料,及提高螺絲對物料的壓力。
有些螺絲不會設計較大直徑的頂部,例如固定螺絲(英語:Setscrew)即為一例,因此螺絲可以整個鎖進工件內,不會有露出的部份。
大部份螺絲的螺紋都有一定的方向,順時針方向旋轉時可將螺絲鎖緊,這種螺絲稱為右旋螺絲。
與上述螺絲相反的左旋螺絲,只有在特定情形下使用,例如有些應用下螺絲會受到逆時針方向的力矩,右旋螺絲會因為受到的力矩而使螺絲轉鬆,此時就需要使用左旋螺絲,例如腳踏車的左側踏板就會使用左旋螺絲。
不過汽車左右側的車輪都是用右側螺絲旋緊,沒有資料顯示車輪鬆脫與螺絲旋紋有直接關係[1]。
目次
1螺絲和螺栓的區別
2分類
2.1機械牙螺絲
2.2自攻螺絲
2.3鑽尾螺絲
3材料
4製造
5螺絲起子的種類
6歷史
7工具
8螺紋標準
9其他的固定方式
10相關條目
11參考資料
螺絲和螺栓的區別[編輯]
一個有方型螺帽的螺栓
中國大陸把比較小的螺栓稱為螺釘;無端帽的螺栓就稱為螺杆。
美國出版的《機械設計手冊(英語:Machinery'sHandbook)》中有關螺絲和螺栓的差異說明如下:
螺栓是一種外圈有螺紋的緊固件,目的在將螺栓插入孔中,固定組合件,而且一般會配合螺帽,旋轉螺帽來旋緊或是旋鬆螺栓。
螺絲也是一種外圈有螺紋的緊固件,目的在將螺栓插入孔中,固定組合件,而且一般會配合孔上已有的內螺紋,或是由螺絲在孔上產生的內螺紋的帽,一般會旋轉螺絲頭來旋緊或是旋鬆螺絲。
若一緊固件有外螺紋,在組合好之後只能透過旋轉螺帽來旋緊或旋鬆,那就是螺栓(例如扁圓頭螺栓、軌條螺栓、防松螺栓)。
若一緊固件有外螺紋,不配合螺帽使用,那就是螺絲(例如木頭螺絲、自攻螺絲)[2]。
上述的差異和ASMEB18.2.1一致,也和一些字典上螺絲[3][4]及螺栓的定義一致[5][6][7]。
不過也存在其他的定義方式。
例如,螺絲一般為尖尾牙,無須預鑽孔;螺栓一般牙尾平整,需要搭配螺帽或須預鑽孔。
分類[編輯]
分類有相多總,主要為機械牙螺絲、自攻螺絲和鑽尾螺絲三種。
機械牙螺絲[編輯]
機械牙螺絲主要應用於建築工程、車用、機械、電子、航太等。
正常使用會搭配螺帽,或已預鑽內牙的孔使用。
在不管頭形之下,機械牙的製造是最簡單的。
市場上,除了低公差的航太用螺絲,超微小的手機精密螺絲(公差最低),與醫療用(植牙)的螺絲,基本上相同的標準機械牙扣件製作上並沒有差別。
自攻螺絲[編輯]
自攻螺絲主要應用於建築工程、木用、裝潢等。
相較於機械牙螺絲需要的預鑽孔,自攻螺絲完全省略這個步驟。
在1960-1980年代,號稱台灣的高科技產業。
因其便利性一直都是歐美建築工程上的主流扣件。
鑽尾螺絲[編輯]
鑽尾螺絲主要應用於建築工程、屋頂、鐵皮屋等。
在鑽尾螺絲還沒開發之前,多數鐵鈑都能預鑽孔,部分1mm薄板還勉強能用自攻牙入,但是晃動。
因此鑽尾螺絲的設計多數為細牙。
材料[編輯]
螺絲及螺栓一般是用鋼製成,若需要有良好的耐蝕性及耐候性(例如醫療植入物中的小螺絲),則會選用不鏽鋼、青銅、鈦、矽青銅或蒙乃爾合金(英語:monel)。
不同材料之間的伽凡尼腐蝕(英語:Galvaniccorrosion)可以用選擇適當的材料來避免(例如在雙層玻璃軌道中使用鋁製螺絲)。
若要耐蝕性非常好,強度中等,或是需要絕緣,可以用塑膠材質,例如尼龍或聚四氟乙烯。
一般來說螺絲為了避免腐蝕,會加上表面塗層(如不鏽鋼螺絲上鍍鋅)或是用其他方式改善材料表面的特性。
選擇螺絲材料需考慮其體積、需要強度、耐蝕性、接合金屬、成本及溫度。
製造[編輯]
螺絲的製造可以分為三個步驟:鍛頭、攻螺紋(英語:Threading(manufacturing))以及鍍層。
螺絲的原料是成卷的金屬絲,大型螺絲的原料可能是棒材(英語:barstock),原料會依螺絲尺寸,切割為適合加工的長度,之後再進行鍛頭(英語:Heading(metalworking)),是冷加工(英語:Coldworking)鍛造螺絲頭部的程序,鍛頭會讓螺絲頭的部份成形,機器中模具的形狀會決定螺絲頭的外形,例如平頭螺絲的模具對應部份也是平的。
若是較複雜的形狀,會用二次鍛頭程序,使螺絲頭可以完整成形,使用此生產方式的原因是其高產率,而且在本質上沒有廢料。
若是螺絲頭上有槽的螺絲,會需要一個額外的步驟來產生螺絲頭上的槽,這會用開槽機(slottingmachine)來進行。
鍛頭後的螺絲會進行攻螺紋,有些是利用螺旋滾壓成形(threadrolling)的方式處理,有些則是用切削的方式處理經過。
接下來會用木頭及皮革類材料進行滾筒拋光(英語:tumblefinished),清理工件並且拋光。
大部份的螺絲需要有鍍層來防止腐蝕,可能是電鍍鋅或是或是加上黑氧化物(英語:blackoxide)鍍層。
螺絲起子的種類[編輯]
主條目:螺絲起子
現在的螺絲會設計有不同形狀的頭,配合不同的螺絲起子使用,因此需要搭配的螺絲起子才能轉鬆或轉緊,美國最常見的一字及十字的螺絲起子,六角形、方形頭的(羅伯森螺絲)、六角星形的在一些領域也會用到,有些起子是用在量產品的自動組裝中,有些少見的起子是用在一些防止篡改的應用中,例如一些不該由家庭維修人員打開維修的電器用品。
歷史[編輯]
1871年的車床,配合導螺杆進行單點的螺絲切削
希臘數學家阿爾庫塔斯曾經描述過螺絲的原理。
在西元第一世紀時,地中海世界已開始將木頭螺絲用在螺旋壓機(英語:screwpress)中,可以由橄欖中壓製橄欖油,也可以從葡萄中榨汁釀酒。
在十五世紀之前,歐洲很少用金屬螺絲作為緊固件[8]。
羅伯津斯基(Rybczynski)證明手持的螺絲起子在中古時期就已經存在(最晚為西元1580年),不過到了十八世紀才配合有螺紋緊固件的商業化,開始廣為使用[9]。
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,和機械加工較無關,用到的概念像定縫銷釘及銷、楔形物、榫卯、楔形榫頭(英語:dovetailjoint)、釘子、鍛焊及其他用皮革或纖維打結後綁束起來。
在十九世紀中之前,造船時會用開口銷(英語:Splitpin)、銷螺栓或是鉚釘固定,當時也有黏合劑,但種類不像現代這裡多。
一直用十八世紀有工具機可以大量生產螺絲後,金屬螺絲才變成常用的緊固件,此技術約在1760年代及1770年代發展[10],沿著二個分開的工藝途徑,但很快就融合了:[11]木頭螺絲(用在木頭固定上的金屬材質螺絲)是用單一用途、高產率的工具機加工,以及低量、模具車間式生產的V螺紋機械螺絲,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(brothersJobandWilliamWyatt)先提出[12],他們在1760年申請一項專利,現在頂多可以稱為螺絲機的早期版本,它利用導螺桿來導引切削刀刃產生所需的螺距[12],螺絲槽型是由旋轉銼產生,當時的主軸靜止不動。
到1776年他們才建好第一個木工螺絲廠,並且開始營運[12]。
他們的企業失敗了,不過新的業主營運好轉,在1780年代一天生產了16,000顆螺絲,只需要30個工人[13],這種工業生產的生產性及產能是現在工業的標準,但在當時是革命性的突破。
同時,英國的工具製造者傑西·拉姆斯登(英語:JesseRamsden)(1735–1800)也在從事刀具和沖模工(英語:toolanddiemaker),遇到螺絲切削的問題,在1777年他發明了第一台令人滿意的螺絲車床(英語:screw-cuttinglathe)[14]。
英國工程師亨利·莫茲利(1771–1831)因為用他的螺絲車床將此技術普及化,因此享有盛名,使用的螺絲車床是1797年及1800年車床,其中包括導螺桿、滑座、變齒輪的齒輪組,都是工業生產的標準比例。
他統一了惠雅特兄弟及拉姆斯登生產螺絲的方式,利用已經在生產木工螺絲的方式來生產機械螺絲,是刺激生產的商品化。
他的公司在十年後仍然是工具機的領導品牌。
當時的蘇格蘭工程師詹姆斯·內史密斯誤述了莫茲利「發明」了滑座,這是不正確的,莫茲利使得車床得以普及化。
工具[編輯]
一般旋緊或旋鬆螺絲的手工具稱為螺絲起子,若需使用電源,稱為電動螺絲起子。
電鑽若配合一些配件,也可以當電動螺絲起子使用。
若螺絲旋緊的力矩需較精準,可以利用扭力限制起子,提供足夠又不會太大的扭力。
若是六角頭的螺絲,一般會使用扳手固定。
螺紋標準[編輯]
主條目:螺紋
有關螺紋的螺距、直徑等相關標準,有許多不同的系統加以規範,但世界上大多數地區已用ISO公制螺紋(M系列螺紋)取代舊有的系統,定義在國際標準ISO68-1中[15],其他系統中較常用的有英制惠氏標準螺紋(英語:BritishStandardWhitworth)(B.S.W螺紋(B.S.F))、英國協會螺紋(英語:BritishAssociationscrewthreads)(B.A.螺紋)及統一螺紋標準(英語:UnifiedThreadStandard)等。
其他的固定方式[編輯]
固定物體除了使用螺絲外,也可以使用釘子、鉚釘、大頭針、彈性銷、焊接、銲錫、硬焊、黏合劑、膠帶等。
相關條目[編輯]
螺栓
螺絲起子
扳手
絲攻和絲板
螺紋角
連接件及緊固件的公母(英語:Genderofconnectorsandfasteners)
螺桿
車螺紋
螺紋規
螺旋
定縫銷釘
螺絲起子列表(英語:Listofscrewdrives)
定縫銷釘
壁塞
參考資料[編輯]
維基共享資源中相關的多媒體資源:螺絲
^立法會九題:政府提醒車主及駕駛者妥善保養車輛.香港立法會.2004-10-13[2013-05-04].(原始內容存檔於2020-12-02).
^Obergetal.2000,第1492頁.
^CambridgeDictionaryofAmericanEnglish.CambridgeUniversityPress.[2008-12-03].(原始內容存檔於2008-12-06).
^allwords.[2008-12-03].(原始內容存檔於2021-04-17).
^MerriamWebsterDictionarybolt.[2008-12-03].(原始內容存檔於2021-04-18).
^CompactOxfordEnglishDictionarybolt.Oxford.[2008-12-03].(原始內容存檔於2007-09-30).
^CambridgeAdvancedLearner'sDictionarybolt.CambridgeUniversityPress.[2008-12-03].(原始內容存檔於2008-12-06).
^Am_Wood_Screws(PDF),[2010-04-30],(原始內容存檔(PDF)於2012-05-31).
^Rybczynski2000,第34,66,90頁.
^Rybczynski2000,第75–99頁.
^Rybczynski2000,第99頁.
^12.012.112.2Rybczynski2000,第75頁.
^Rybczynski2000,第76頁.
^Rybczynski2000,第97–99頁.
^ISO68-1:1998ISOgeneralpurposescrewthreads–Basicprofile–Part1:Metricscrewthreads.InternationalOrganizationforStandardization.[2015-01-24].(原始內容存檔於2016-03-03).
Oberg,Erik;Jones,FranklinD.;Horton,HolbrookL.;Ryffel,HenryH.,Machinery'sHandbook26th,NewYork:IndustrialPressInc.,2000,ISBN 0-8311-2635-3.
Rybczynski,Witold,Onegoodturn:anaturalhistoryofthescrewdriverandthescrew,Scribner,2000,ISBN 978-0-684-86729-8,LCCN 00036988,OCLC 462234518.Variousrepublications(paperback,e-book,braille,etc).
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十字H型
十字Z型
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六角
四角
三翼
翼形十字
蛇眼
XZN
Polydrive
單向螺絲
雙六角
八角
布里斯托
規範控制
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GND:4128855-5
NDL:00568148
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一、螺紋種類:. A. 機械牙. B. 鐵板牙. C. · 二、常用螺絲種類:. A. Machine Screw:機械螺絲(使用於螺母) B. Tapping Screw:自攻螺絲(分使用於金...
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