螺絲：修订间差异
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* [https://bolt-tw.com/screw-knowledge/screw-translation/ 螺絲中英文對照表] |
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* [http://www.dwscrew.com/product.asp?AB=B&pd_type=2&m=2 螺絲種類介紹-無頭螺絲] |
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* [https://bolt-tw.com/screw-knowledge/screw-japanese/ 螺絲中日文對照表] |
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2018年7月27日 (五) 16:35的版本
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中国大陆称螺钉（俗称螺丝(钉)），台湾香港称螺絲（英語：screw），是一种常见的紧固件，在機械、電器及建築物上广泛使用。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，方便使用對應的螺丝起子轉動螺絲。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]。
螺絲和螺栓的區別
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中国大陆把比较小的螺栓称为螺钉；无端帽的螺栓就称为螺杆。美國出版的《机械设计手册》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ASME B18.2.1一致，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。
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
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
一般螺丝在鎖固其他物體時，其他物體需先加工內螺紋，自攻螺丝是指螺丝在旋緊時就會在其他物體上產生內螺紋。有些自攻螺丝是螺丝上製作一個和軸面平行的凹槽，凹槽會切斷螺紋，使螺紋不連續，在旋緊螺丝時不連續的螺紋就會切割其他物體，產生內螺紋。從DIY到外科手術的領域中，都會用到自攻螺丝。
- 螺紋成型自攻螺絲（Thread Forming Tapping Screws）
- 螺紋切削自攻螺絲（Thread Cutting Tapping Screws）
- 螺紋滾成自攻螺絲（Thread Rolling Tapping Screws）：─三角牙自攻螺絲，又稱為Type TT
- 鑽尾自攻螺絲（Self Drilling Tapping Screws）：又稱為Tec
- 雙螺紋自鑽尾喇叭頭自攻螺絲（Twin Lead Self Drilling Point Tapping Screws）
膨胀螺丝
膨胀螺丝的尾端有椎度，半徑較大。螺丝外有金屬或塑膠的套筒，靠近尾端處有切口。在螺絲旋緊時，螺絲長度縮短，螺絲尾端會將金屬套筒撐開，因此金屬套筒會膨胀。膨胀螺丝常用在螺絲固定在水泥牆上的情形．塑膠的套筒和水泥牆可以產生摩擦力，再靠套筒來固定螺丝，但只限用於荷重不大的場合，例如吊扇就不能用膨胀螺丝固定[8]。
無頭螺絲
顧名思義就是無頭型單純螺紋結構變化。
材料
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、矽青銅或蒙乃尔合金。
不同材料之間的伽凡尼腐蝕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，例如尼龙或聚四氟乙烯。
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
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螺絲的製造可以分為三個步驟：鍛頭、攻螺紋以及鍍層。螺絲的原料是成卷的金屬絲，大型螺絲的原料可能是棒材，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，是冷加工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（slotting machine）來進行。
鍛頭後的螺絲會進行攻螺紋，有些是利用螺旋滚压成形（thread rolling）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滚筒抛光，清理工件並且抛光。大部份的螺絲需要有鍍層來防止腐蝕，可能是电镀鋅或是或是加上黑氧化物鍍層。
螺絲起子的種類
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
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压机中，可以由橄欖中压製橄欖油，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[9]。
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[10]。
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、钉子、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、銷螺栓或是鉚釘固定，當時也有黏合剂，但種類不像現代這裡多。
一直用十八世紀有機床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[11]，沿著二個分開的工藝途徑，但很快就融合了：[12]木頭螺絲（用在木頭固定上的金屬材質螺絲）是用單一用途、高產率的機床加工，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（brothers Job and William Wyatt）先提出[13]，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[13]，螺丝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[13]。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[14]，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，英國的工具製造者杰西·拉姆斯登（1735–1800）也在從事刀具和沖模工，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丝车床[15]。英國工程師亨利·莫兹利（1771–1831）因為用他的螺丝车床將此技術普及化，因此享有盛名，使用的螺丝车床是1797年及1800年車床，其中包括導螺桿、滑座、變齿轮的齿轮組，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·内史密斯誤述了莫兹利「發明」了滑座，這是不正確的，莫兹利使得車床得以普及化。
工具
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
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ISO 68-1中[16]，其他系統中較常用的有英制惠氏标准螺纹（B.S.W螺紋(B.S.F)）、英國協會螺紋（B.A.螺紋）及統一螺紋標準等。
其他的固定方式
固定物體除了使用螺絲外，也可以使用釘子、铆钉、大头针、弹簧销、焊接、銲錫、硬焊、黏合劑、膠帶等。
相關條目
參考資料
- ^ 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].
- ^ Oberg et al. 2000，第1492頁.
- ^ Cambridge Dictionary of American English. Cambridge University Press. [2008-12-03].
- ^ allwords. [2008-12-03].
- ^ Merriam Webster Dictionary bolt. [2008-12-03].
- ^ Compact Oxford English Dictionary bolt. Oxford. [2008-12-03].
- ^ Cambridge Advanced Learner's Dictionary bolt. Cambridge University Press. [2008-12-03].
- ^ 膨胀螺丝簡介.
- ^ Am_Wood_Screws (PDF), [2010-04-30].
- ^ Rybczynski 2000，第34, 66, 90頁.
- ^ Rybczynski 2000，第75–99頁.
- ^ Rybczynski 2000，第99頁.
- ^ 13.0 13.1 13.2 Rybczynski 2000，第75頁.
- ^ Rybczynski 2000，第76頁.
- ^ Rybczynski 2000，第97–99頁.
- ^ ISO 68-1:1998 ISO general purpose screw threads – Basic profile – Part 1: Metric screw threads. International Organization for Standardization.
- 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).
- 螺絲種類介紹-無頭螺絲
