螺釘的基礎知識(呂保國存)（高等教學）

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1、螺釘基礎知識培訓螺釘基礎知識培訓 有限公司有限公司1古柏文書（一）、螺絲工藝流程一）、螺絲工藝流程2古柏文書（二）、外形及結構參數二）、外形及結構參數1、常用牙型3古柏文書2、螺釘種類 從使用上分：1.機螺釘 2.自攻螺釘 3.鉆尾螺釘 4.墻板釘 5.纖維板釘 6.木螺釘7.六角木螺釘 8.不脫出螺釘 9.組合螺釘 10.微型螺釘 11.家具螺釘 12.電子螺釘 從螺紋部分的不同：公制螺紋：GB，DIN，JIS標準（MM,60度）美制螺紋：ANSI,ASME標準（INCH,60度）韋氏（惠氏）螺紋：BSW 標準(INCH,55度)4古柏文書3、常見頭型1.圓柱頭（Cheese head）2.

2、定位頭/中柱頭(Binding head)3.盤頭/平元（Pan head)4.扁圓頭/蘑菇頭/傘頭mushroom head(Truss head)5.沉頭 countersunk head(Flat head俗稱K頭)6.半沉頭 raised countersunk head(Oval head)7.圓頭（Round head)8.六角頭（Hexagon head)9.六角墊圈頭(Hexagon Washer head)10.平元墊圈頭（Pan Washer head）5古柏文書A、不同頭型尺寸參數6古柏文書不同頭型尺寸參數（二）7古柏文書B、主要頭型特征應用情況圓柱頭（C型）：外徑和厚度

3、均可訂制，適用于有特殊外徑和厚度的裝配。典型應用：數碼相機上，液晶屏等省空間及隱型設計盤頭/平元頭（P頭）：最通用的螺絲頭形式，應用最為廣泛。螺絲頭直徑較小，外觀孔較為美觀定位頭/中柱頭（B頭）：螺絲頭直徑加大，底部有一定的平面，可承受較大的螺絲扭力，多次拆裝產品不會將面壓塌，孔也不易打穿，一般用于32寸以上電視的裝配連接。扁圓頭/傘頭（T頭）：螺絲頭直徑較大，由于頭部較扁，螺絲頭承受力較小，同一規格的螺絲所用批頭需小一號。沉頭（K/F頭）：螺絲頭完全隱藏，自定位，必須配沉頭螺絲孔結構，對于有綜合制造誤差的零件裝配不宜使用。六角墊圈/平元墊圈頭（HW/PW）：螺絲頭上部與標準螺絲頭致，下面的墊

4、圈可根據用戶要求定制。圓頭（R頭）：標準的半球面，用于螺絲頭露在表面的外觀零件。8古柏文書4、牙型、牙型機械牙：適用于金屬件及有機玻璃（機械牙：適用于金屬件及有機玻璃（PMMA）電木等硬度較高塑料件之間的聯接）電木等硬度較高塑料件之間的聯接 機械牙螺絲一般不熱處理，所用線材的材質通常為機械牙螺絲一般不熱處理，所用線材的材質通常為SWCH 6A、SAE1006，1008 當然當然8A、10A、15A、18A或或22A均可。若機械牙螺絲在使用時有強度要求時其螺絲必須均可。若機械牙螺絲在使用時有強度要求時其螺絲必須經熱處理，其熱處理的工藝為調質處理，其材質也相應變更：經熱處理，其熱處理的工藝為調質處

5、理，其材質也相應變更：22A（只限于只限于8.8級以下級以下）、）、10B21、SCM435 或其它合金鋼或其它合金鋼。9古柏文書A、三角自攻牙（細牙）三角自攻螺釘具有弧形三角截面三角自攻螺釘具有弧形三角截面,擰入力矩低擰入力矩低,鎖緊性能高鎖緊性能高,可與機制螺釘互換使用可與機制螺釘互換使用,主主要用于鑄要用于鑄 鐵鐵,鋁鋁,鋁合金鋁合金,鐵板及塑料之自攻組合。共有鐵板及塑料之自攻組合。共有S型型,C型型,。自攻牙螺絲，通常情況下需熱處理，其熱處理工藝為滲碳處理。自攻牙螺絲，通常情況下需熱處理，其熱處理工藝為滲碳處理。選用材質為選用材質為15A、18A、22A，若在有較高扭力要求時，通常選用

6、，若在有較高扭力要求時，通常選用22A材質。材質。10古柏文書B、三角形自攻牙（粗牙）11古柏文書C、非三角型自攻螺釘、非三角型自攻螺釘：12古柏文書5、機制螺紋配合公差（一）13古柏文書機制螺紋配合公差（二）14古柏文書6、自攻螺絲柱設計（適應于、自攻螺絲柱設計（適應于ABS塑料）塑料）15古柏文書(三三)自攻螺絲的機械性能規定及檢驗自攻螺絲的機械性能規定及檢驗 所謂機械性能是指自攻螺絲經熱處理后的所謂機械性能是指自攻螺絲經熱處理后的硬度、滲碳深度、抗拉強度、扭矩強度等。硬度、滲碳深度、抗拉強度、扭矩強度等。一般情況下，機械牙螺絲不需熱處理，因一般情況下，機械牙螺絲不需熱處理，因此機械性能要

7、求很低，通常情況下，也不此機械性能要求很低，通常情況下，也不需做此方面的測試。但有強度等級情況下，需做此方面的測試。但有強度等級情況下，均需做熱處理（調質），其機械性能要求均需做熱處理（調質），其機械性能要求很高。但要求相對統一，具體可參照很高。但要求相對統一，具體可參照ISO 898-1，ISO 898-7或或GB/T3098.1-2000標標準。調質產品沒有表面硬度與心部硬度之準。調質產品沒有表面硬度與心部硬度之說說.16古柏文書1 1、硬度、硬度 碳鋼碳鋼自攻螺自攻螺絲絲在部在部份份由低由低碳鋼碳鋼所制成，所制成，當當客客戶戶有要求有要求時時，也有使用中，也有使用中碳鋼碳鋼制制造，但大部

8、造，但大部份份使用使用AISI10181022AISI10181022（SWCH18A22ASWCH18A22A）材料）材料經經滲滲碳處碳處理理來達來達到到規規范所要求之硬度。自攻螺范所要求之硬度。自攻螺絲絲之硬度可分之硬度可分為為表面硬度表面硬度與與心部硬度，心部硬度，各各規規范范對對自攻螺自攻螺絲絲的硬度要求如下表的硬度要求如下表規規定：定：17古柏文書規范分類表面硬度心部硬度ISO2702公制自攻螺絲450HV Min270390HV3DIN267/12270390HV1JIS B 1055270390HV3DIN 7500公制三角螺紋螺絲450HV Min240370HV4SAEJ12

9、3745HRC Min2838HRCSAE J81英制三角螺紋螺絲45HRC Min2838HRCSAE J933英制自攻螺絲DIN 7504公制自鉆螺絲560HV Min270425HV4SAE J78英制自鉆螺絲5056 HRC3240HRC注：1、使用HV0.3荷重測試.2、使用HV0.5荷重測試。3、螺絲規范ST3.9時使用HV5荷重測試；ST4.2時使用HV10荷重測試。4、使用HV5荷重測試。18古柏文書表面硬度（表面硬度（Surface Hardness)自攻螺絲需經滲碳熱處理以獲得非自攻螺絲需經滲碳熱處理以獲得非常硬之表面以便進行螺絲攻入成型常硬之表面以便進行螺絲攻入成型或切削

10、。經滲碳后一般自攻螺絲滲或切削。經滲碳后一般自攻螺絲滲碳后表面應有碳后表面應有45HRC以上之硬度，以上之硬度，以便能攻入鐵板中。以便能攻入鐵板中。19古柏文書表面硬度測試 為達到日常測試或快速檢查之目的，為達到日常測試或快速檢查之目的，表面硬度可以使用表面硬度可以使用HR15N，Knoop或或Vickers維氏硬度機在螺絲頭部的頂面、維氏硬度機在螺絲頭部的頂面、螺絲尾端或桿部位置檢查。螺絲尾端或桿部位置檢查。注意，過重的荷重（注意，過重的荷重（Rockwell洛氏硬洛氏硬度荷重度荷重150kg)將壓穿滲碳層，使測試將壓穿滲碳層，使測試結果失敗。結果失敗。20古柏文書 表面硬度在美洲地區大都使

11、用表面硬度在美洲地區大都使用SAE所規定的方法測試，所規定的方法測試，在在SAE J933、J78、J81、J1237規范中對于自攻螺規范中對于自攻螺絲的表面硬度測試若有爭議時其仲裁方法如下：絲的表面硬度測試若有爭議時其仲裁方法如下：a)樣品應能在鑲埋材料中得到適當的支撐。樣品應能在鑲埋材料中得到適當的支撐。b)讀取將取自螺絲剖面的中心線處的范圍內測量，測試讀取將取自螺絲剖面的中心線處的范圍內測量，測試時在顯微鏡上量測樣品截面之外徑時，最少應有原樣時在顯微鏡上量測樣品截面之外徑時，最少應有原樣品外徑品外徑95%以上。以上。c)使用使用500g 荷重之荷重之Knoop或或300g之之Vicker

12、s硬度機在硬度機在制品表面下制品表面下0.002英寸之位置讀取硬度值。英寸之位置讀取硬度值。d)硬度值須符合表面硬度最低要求。硬度值須符合表面硬度最低要求。21古柏文書心部硬度 心部硬度(Core Hardness):滲碳后螺絲的心部硬度，一般在2838HRC之間，鉆尾螺絲為3240HRC。22古柏文書心部硬度測試心部硬度測試 依依SAE J933、ISO2702、JIS B1055的規的規定，心部硬度應在螺絲截斷面上靠近尾端定，心部硬度應在螺絲截斷面上靠近尾端完全螺紋處量測，由螺紋谷徑至螺絲半徑完全螺紋處量測，由螺紋谷徑至螺絲半徑的中間點處量測。的中間點處量測。23古柏文書滲碳深度（滲碳深度

13、（Case Depth)Case Depth)滲碳深度相當重要，滲碳太淺螺絲無法正確進行組裝作業，滲碳太深延展性會受到影響，所謂的滲碳深度在自攻螺絲來說是采用有效滲碳深度來規定。各規范對自攻螺絲的滲碳深度要求如下表：24古柏文書 分類 公制三角螺紋 公制寬螺絲 英制自攻螺絲 規范SAE J1237DIN 7500ISO2702、DIN7504、JIS B1055、DIN267/12SAE J78、SAE J81、SAE H933 規格 滲碳深度 規格滲碳深度 規格滲碳深度M22.50.050.180.040.12ST2.22.60.040.104#-6#0.0020.007M33.50.050

14、.180.050.18ST2.93.50.050.188#-12#0.0040.009M450.100.230.100.25ST3.95.50.100.23或以上0.0050.011M680.130.280.150.28ST6.38.00.150.28 -M100.130.280.150.32 -M120.130.28 -有效滲碳深度判定之硬度基準值42HRC（412HV）450HV 450HV1 42HRC（412HV）注1：ISO2702及JIS B1055的有效滲碳深度判定，是使用基材硬度值與滲碳層曲線圖硬度值差異達30HV為判定基準。25古柏文書延展性延展性 自攻螺絲經滲碳處理自攻螺絲

15、經滲碳處理淬火淬火回火后，為免因熱處理不當回火后，為免因熱處理不當導致過硬而脆性加致破斷，通常須測試其延展性（韌性）導致過硬而脆性加致破斷，通常須測試其延展性（韌性）狀況。測試方法為將螺絲樣品置入一經硬化處理且呈某一狀況。測試方法為將螺絲樣品置入一經硬化處理且呈某一角度（參閱下表）的測試座或其他適當的設備，測試座的角度（參閱下表）的測試座或其他適當的設備，測試座的孔穴依孔穴依ASME18.6.4規定應比螺絲公稱直徑大規定應比螺絲公稱直徑大0.020.04英英寸（寸（0.51.0mm）。施以軸向壓力于螺絲頭頂部，壓力應）。施以軸向壓力于螺絲頭頂部，壓力應持續直到頭下承面與螺絲軸心呈現（下表）規定

16、角度的永持續直到頭下承面與螺絲軸心呈現（下表）規定角度的永久彎曲。若頭部分離即為失敗。卓越公司在客戶要求的情久彎曲。若頭部分離即為失敗。卓越公司在客戶要求的情況下均做況下均做15斜面敲擊測試。斜面敲擊測試。自攻螺絲功能性F.I.P1000英制規范SAE J78SAE J81SAE J933ASNE B18.6.4SAE J1237ISO 2702JIS B1055DIN267/12DIN7500DIN7504延展性10 5 7-10 10-10 15-26古柏文書V 破斷扭力(Breaking Torque)所有尺寸的自攻螺絲均須作扭矩測試所有尺寸的自攻螺絲均須作扭矩測試.測試時測試時將裝入一

17、盲孔將裝入一盲孔/虎鉗虎鉗/卡盤的固定裝置中卡盤的固定裝置中,經校經校正過之扭矩設置扭動直至螺絲斷裂正過之扭矩設置扭動直至螺絲斷裂(通常破通常破斷處位于螺紋斷處位于螺紋),所測出之扭矩至少等定值或所測出之扭矩至少等定值或更高者為合格更高者為合格.27古柏文書VI 頭部堅固性28古柏文書VII電動或風批鎖緊螺絲扭矩值對螺釘施加的力矩:分為三類情況:I類:對無頭金屬螺釘,如果螺釘擰緊 時不從孔里伸出II.對其它金屬螺釘和對螺母;對下列絕緣材料螺釘:-帶六角頭,其橫截面尺寸超過 螺紋外廓直徑或 -帶圓柱頭和鍵用凹座,其凹座 橫截面尺寸不小于螺紋直徑 的0.83倍,或 -帶有一個一字或十字槽頭,其 長

18、度超過螺紋外徑的1.5倍III類.對絕緣材料的其它螺釘螺釘外徑力矩(NM)IIIIII2.8內0.20.40.42.83.00.250.50.53.03.20.30.60.63.23.60.40.80.63.64.10.71.20.64.14.70.81.80.94.75.30.82.01.05.36-2.51.2529古柏文書(四四)螺絲的表面處理及檢驗螺絲的表面處理及檢驗 Znw:電鍍亞鋅（白鋅）電鍍亞鋅（白鋅）Znc:電鍍彩鋅電鍍彩鋅 Znb：電鍍黑鋅：電鍍黑鋅 Ni:電鍍鎳電鍍鎳 包括電鍍白鎳（也叫光亮包括電鍍白鎳（也叫光亮鍍鎳）及電鍍黑鎳鍍鎳）及電鍍黑鎳30古柏文書氫脆氫脆大部份自攻

19、螺絲之表面被覆系使用鍍鋅或磷酸鋅披覆大部份自攻螺絲之表面被覆系使用鍍鋅或磷酸鋅披覆,鍍鎘因鍍鎘因其高成本和毒性因此使用的很少其高成本和毒性因此使用的很少.如果產品是外觀件如果產品是外觀件,可以可以選擇鍍鎳或鉻選擇鍍鎳或鉻.表面處理潛在問題表面處理潛在問題:一一-為表面處理不僅會加大尺寸為表面處理不僅會加大尺寸(如孔穴的縮小等如孔穴的縮小等)且不同的且不同的表面處理會影響扭矩、旋緊程度、強度間之關系。表面處理會影響扭矩、旋緊程度、強度間之關系。二二-為高硬度并小尺寸之自攻螺絲常因氫脆化導致使用失敗，為高硬度并小尺寸之自攻螺絲常因氫脆化導致使用失敗，此類自攻螺絲為了要攻入鐵板中，不得不予滲碳處理。

20、在此類自攻螺絲為了要攻入鐵板中，不得不予滲碳處理。在滲碳處理后全產生高硬度及高碳含量，當以此狀況做電鍍滲碳處理后全產生高硬度及高碳含量，當以此狀況做電鍍或酸洗處理時常會產生氫脆化或酸洗處理時常會產生氫脆化。概念概念:氫脆氫脆hydrogen embrittlement:金屬或合金吸收氫原子金屬或合金吸收氫原子和有應力存在下而引起的脆性和有應力存在下而引起的脆性.滲氫滲氫seepage hydrogen:金屬制件在浸蝕、除油或電鍍待過金屬制件在浸蝕、除油或電鍍待過程中常有吸附氫原子的這種現象。程中常有吸附氫原子的這種現象。31古柏文書氫脆測試氫脆測試氫脆測試主要是測試自攻螺絲是否殘留氫在氫脆測試

21、主要是測試自攻螺絲是否殘留氫在螺絲組織中，及是否會使得螺絲產生脆化螺絲組織中，及是否會使得螺絲產生脆化（通常脆斷不是一下子就發生，需施予一（通常脆斷不是一下子就發生，需施予一定之應力才會顯現出來），電鍍或披覆之定之應力才會顯現出來），電鍍或披覆之螺絲應裝入規定的孔徑及厚度的測試板和螺絲應裝入規定的孔徑及厚度的測試板和鋼制的平華司中，突出頭型螺絲頭下承面鋼制的平華司中，突出頭型螺絲頭下承面使用標準的平華司，裝在頭下承面之平華使用標準的平華司，裝在頭下承面之平華司或間隔片的厚度應能符合螺絲的最大無司或間隔片的厚度應能符合螺絲的最大無效螺絲長度效螺絲長度.32古柏文書鹽霧測試鹽霧測試(抗腐蝕信賴性實

22、驗抗腐蝕信賴性實驗)鹽霧測試主要是針對產品表面處理的抗腐蝕性測試.主要設備為鹽霧測試機.鹽霧機標準:GB/T5170.2-96;GB/T10125-1997;ISO 9227:1990;GB10587-89;鹽霧試驗方法:GB/T2423.17-93;ISO4042:1999(E)判定標準:GB/T6461-2002，我們可選保護5級為標準。33古柏文書GB/T 3138-1995GB/T 3138-1995金屬鍍覆和化學處理與有關過程術語金屬鍍覆和化學處理與有關過程術語陽極氧化陽極氧化anodizing：金屬制件作為陽極在一定的電解液中進行電解，使其表面形成一層具有某種功能（如防護性，裝飾性

23、或其它功能）的氧化膜的過程?；瘜W鍍（自催化鍍）化學鍍（自催化鍍）autocalytic plating：在經活化處理的基體表面上，鍍液中金屬離子被催化還原形成金屬鍍層的過程。電鍍電鍍electroplating：利用電解在制件表面形成均勻、致密、結合良好的金屬或合金沉積層的過程。光亮電鍍光亮電鍍bright plating：在適當的條件下，從鍍槽中直接得到具有光澤鍍層的電鍍。合金電鍍合金電鍍alloy plating：在電流作用下，使兩種或兩種以上金屬（也包括非金屬元素）共沉積的過程。掛鍍掛鍍rack plating：利用掛具吊掛制件進行的電鍍。滾鍍滾鍍barrel plating：制件在回轉

24、容器進行電鍍。適用于小型零件。磷化磷化phosphating：在鋼鐵制件表面上形成一層難溶的磷酸鹽保護膜的處理過程。除氫除氫removal of hydrogen：金屬制件在一定溫度下加熱或采用其他處理方法以驅除金屬內部吸收氫的過程。封閉封閉sealing：在鋁件陽極氧化后，為降低經陽極氧化成氧化膜的孔隙率，經由在水溶液或蒸汽介質中進行的物理、化學處理。其目的在于增大陽極覆蓋層的抗污能力及耐蝕性能，改善覆蓋層著色的持久性或賦予別的所需要的性質。離心干燥機離心干燥機centrifuge：利用離心力使制件脫水干燥的設備。水的軟化softening of water：除去水中的Ca2+、Mg2+等離

25、子以降低其硬度的過程。硬度硬度hardness：鍍層抵抗其它物體刻劃或壓入其表面的能力，是鍍層的一項重要機械性能。根據測定方法的不同可用不同量值表示硬度，如布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度和努氏硬度等。硬度常用顯微硬度計測定。起泡起泡blister：在電鍍層中由于鍍層與底金屬之間失去結合力而引起一種凸起狀缺陷。起皮起皮peeling：鍍層呈片狀脫離基體的現象。鈍化鈍化passivation：在一定溶液中使金屬陽極極化超過一定數值后，金屬溶解速率不但不增大，反而劇烈減小，這種使金屬表面由“活化態”轉成為“鈍態”的過程稱為鈍化。由陽極極化引起的鈍化引起的電化學鈍化，而由溶液中某些鈍化劑的作用引起的鈍化則稱為化學鈍化。界面張力界面張力interfacial tension：兩相界面間存在的使界面收縮的作用力稱為界面張力。若其中一相為氣體則稱為表面張力。34古柏文書