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螺钉

2020-10-16

出处：族谱网

作者：阿族小谱

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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"sHandbook）》中有关螺钉和螺栓

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

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。