螺钉和螺栓的区别

  一个有方型螺帽的螺栓

中国把比较小的螺栓称为螺钉；无端帽的螺栓就称为螺杆。美国出版的《 机械设计手册 （ 英语 ： Machinery"s Handbook ） 》中有关螺钉和螺栓的差异说明如下：

上述的差异和ASMEB18.2.1一致，也和一些字典上螺钉 及螺栓的定义一致 。

不过也存在其他的定义方式。

分类

主要分类包括普通螺丝、自攻螺丝和膨胀螺丝三种。

普通螺丝

罗伯森螺丝

  2吋半8号罗伯森螺丝钉

罗伯森螺丝钉的螺丝头呈方形，是加拿大工程师罗伯森发明，因此称为罗伯森螺丝钉。在加拿大罗伯森螺丝钉普遍用于机械制造，房屋建筑等行业。罗伯森螺丝钉的优点是可以拿电动螺丝起子，钻头咬住螺丝钉，不易脱落，因此可以单手操作。在用高扭力的电动冲击起子时，罗伯森螺丝钉比一字形、十字形螺丝钉更不容易跳槽。

自攻螺丝

  自攻螺丝

一般螺丝在锁固其他物体时，其他物体需先加工内螺纹， 自攻螺丝 （ 英语 ： Self-tapping screw ） 是指螺丝在旋紧时就会在其他物体上产生内螺纹。有些自攻螺丝是螺丝上制作一个和轴面平行的凹槽，凹槽会切断螺纹，使螺纹不连续，在旋紧螺丝时不连续的螺纹就会切割其他物体，产生内螺纹。从DIY到外科手术的领域中，都会用到自攻螺丝。

螺纹成型自攻螺钉（Thread Forming Tapping Screws）

螺纹滚成自攻螺钉（Thread Rolling Tapping Screws）：─三角牙自攻螺钉，又称为Type TT

钻尾自攻螺钉（Self Drilling Tapping Screws）：又称为Tec

双螺纹自钻尾喇叭头自攻螺钉（Twin Lead Self Drilling Point Tapping Screws）

膨胀螺丝

  膨胀螺丝

膨胀螺丝的尾端有椎度，半径较大。螺丝外有金属或塑胶的套筒，靠近尾端处有切口。在螺钉旋紧时，螺钉长度缩短，螺钉尾端会将金属套筒撑开，因此金属套筒会膨胀。膨胀螺丝常用在螺钉固定在水泥墙上的情形．塑胶的套筒和水泥墙可以产生摩擦力，再靠套筒来固定螺丝，但只限用于荷重不大的场合，例如吊扇就不能用膨胀螺丝固定 。

材料

螺钉及螺栓一般是用钢制成，若需要有良好的耐蚀性及耐候性（例如医疗植入物中的小螺钉），则会选用不锈钢、青铜、钛、硅青铜或 蒙乃尔合金 （ 英语 ： monel ） 。

不同材料之间的 伽凡尼腐蚀 （ 英语 ： Galvanic corrosion ） 可以用选择适当的材料来避免（例如在双层玻璃轨道中使用铝制螺钉）。若要耐蚀性非常好，强度中等，或是需要绝缘，可以用塑胶材质，例如尼龙或聚四氟乙烯。

一般来说螺钉为了避免腐蚀，会加上表面涂层（如不锈钢螺钉上镀锌）或是用其他方式改善材料表面的特性。

选择螺钉材料需考虑其体积、需要强度、耐蚀性、接合金属、成本及温度。

制造

 

螺钉的制造可以分为三个步骤：锻头、 攻螺纹 （ 英语 ： Threading (manufacturing) ） 以及镀层。螺钉的原料是成卷的金属丝，大型螺钉的原料可能是 棒材 （ 英语 ： bar stock ） ，原料会依螺钉尺寸，切割为适合加工的长度，之后再进行 锻头 （ 英语 ： Heading (metalworking) ） ，是 冷加工 （ 英语 ： Cold working ） 锻造螺钉头部的程序，锻头会让螺钉头的部分成形，机器中模具的形状会决定螺钉头的外形，例如平头螺钉的模具对应部分也是平的。若是较复杂的形状，会用二次锻头程序，使螺钉头可以完整成形，使用此生产方式的原因是其高产率，而且在本质上没有废料。若是螺钉头上有槽的螺钉，会需要一个额外的步骤来产生螺钉头上的槽，这会用开槽机（slotting machine）来进行。

锻头后的螺钉会进行攻螺纹，有些是利用螺旋滚压成形（thread rolling）的方式处理，有些则是用切削的方式处理经过。接下来会用木头及皮革类材料进行 滚筒抛光 （ 英语 ： tumble finished ） ，清理工件并且抛光。大部分的螺钉需要有镀层来防止腐蚀，可能是电镀锌或是或是加上 黑氧化物 （ 英语 ： black oxide ） 镀层。

螺钉旋具的种类

现在的螺钉会设计有不同形状的头，配合不同的螺钉旋具使用，因此需要搭配的螺钉旋具才能转松或转紧，美国最常见的一字及十字的螺钉旋具，六角形、方形头的（罗伯森螺钉）、六角星形的在一些领域也会用到，有些起子是用在量产品的自动组装中，有些少见的起子是用在一些防止篡改的应用中，例如一些不该由家庭维修人员打开维修的电器用品。

历史

  1871年的车床，配合导螺杆进行单点的螺钉切削

希腊数学家阿尔库塔斯曾经描述过螺钉的原理。在西元第一世纪时，地中海世界已开始将木头螺钉用在 螺旋压机 （ 英语 ： screw press ） 中，可以由橄榄中压制橄榄油，也可以从葡萄中榨汁酿酒。在十五世纪之前，欧洲很少用金属螺钉作为紧固件 。

罗伯津斯基（Rybczynski）证明手持的螺钉旋具在中古时期就已经存在（最晚为公元1580年），不过到了十八世纪才配合有螺纹紧固件的商业化，开始广为使用 。

在螺纹紧固件广为使用之前，有许多不同的紧固方式。多半和木工及锻造有关，和机械加工较无关，用到的概念像定缝销钉及销、楔形物、榫卯、 楔形榫头 （ 英语 ： dovetail joint ） 、钉子、锻焊及其他用皮革或纤维打结后绑束起来。在十九世纪中之前，造船时会用 开口销 （ 英语 ： Split pin ） 、销螺栓或是铆钉固定，当时也有黏合剂，但种类不像现代这里多。

一直用十八世纪有机床可以大量生产螺钉后，金属螺钉才变成常用的紧固件，此技术约在1760年代及1770年代发展 ，沿着二个分开的工艺途径，但很快就 融合 （ 英语 ： technological convergence ） 了： 木头螺钉（用在木头固定上的金属材质螺钉）是用单一用途、高产率的机床加工，以及低量、模具车间式生产的V螺纹机械螺钉，可以选择各种不同的螺距。

上述第一种工艺途径是由英国斯塔福德郡的雅各及威廉惠雅特兄弟（brothers Job and William Wyatt）先提出 ，他们在1760年申请一项专利，现在顶多可以称为螺钉机的早期版本，它利用导螺杆来导引切削刀刃产生所需的螺距 ，螺丝槽型是由旋转锉产生，当时的主轴静止不动。到1776年他们才建好第一个木工螺钉厂，并且开始营运 。他们的企业失败了，不过新的业主营运好转，在1780年代一天生产了16,000颗螺钉，只需要30个工人 ，这种工业生产的生产性及产能是现在工业的标准，但在当时是革命性的突破。

同时，英国的工具制造者 杰西·拉姆斯登 （ 英语 ： Jesse Ramsden ） （1735–1800）也在从事 刀具和冲模工 （ 英语 ： tool and die maker ） ，遇到螺钉切削的问题，在1777年他发明了第一台令人满意的 螺丝车床 （ 英语 ： screw-cutting lathe ） 。英国工程师 亨利·莫兹利 （ 英语 ： Henry Maudslay ） （1771–1831）因为用他的螺丝车床将此技术普及化，因此享有盛名，使用的螺丝车床是1797年及1800年车床，其中包括导螺杆、滑座、变齿轮的齿轮组，都是工业生产的标准比例。他统一了惠雅特兄弟及拉姆斯登生产螺钉的方式，利用已经在生产木工螺钉的方式来生产机械螺钉，是刺激生产的商品化。他的公司在十年后仍然是机床的领导品牌。当时的苏格兰工程师 詹姆斯·内史密斯 （ 英语 ： James Nasmyth ） 误述了莫兹利“发明”了滑座，这是不正确的，莫兹利使得车床得以普及化。

工具

一般旋紧或旋松螺钉的手工具称为螺钉旋具，若需使用电源，称为电动螺钉旋具。电钻若配合一些配件，也可以当电动螺钉旋具使用。若螺钉旋紧的力矩需较精准，可以利用扭力限制起子，提供足够又不会太大的扭力。若是六角头的螺钉，一般会使用扳手固定。

螺纹标准

有关螺纹的螺距、直径等相关标准，有许多不同的系统加以规范，但世界上大多数地区已用 ISO公制螺纹 （ 英语 ： ISO metric screw thread ） （M系列螺纹）取代旧有的系统，定义在国际标准ISO 68-1中 ，其他系统中较常用的有 英制惠氏标准螺纹 （ 英语 ： British Standard Whitworth ） （B.S.W螺纹(B.S.F)）、 英国协会螺纹 （ 英语 ： British Association screw threads ） （B.A.螺纹）及 统一螺纹标准 （ 英语 ： Unified Thread Standard ） 等。

其他的固定方式

固定物体除了使用螺钉外，也可以使用钉子、铆钉、大头针、 弹簧销 （ 英语 ： Spring pin ） 、焊接、焊锡、硬焊、黏合剂、胶带等。

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螺钉旋具列表 （ 英语 ： List of screw drives ）

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壁塞

参考资料

Oberg, Erik; Jones, Franklin D.; Horton, Holbrook L.; Ryffel, Henry H., Machinery"s Handbook 26th, New York: Industrial Press Inc., 2000, ISBN 0-8311-2635-3.

Rybczynski, Witold, One good turn: a natural history of the screwdriver and the screw, Scribner, 2000, ISBN 978-0-684-86729-8,LCCN 00036988, OCLC 462234518 . Various republications (paperback, e-book, braille, etc).

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