螺丝
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中国大陆称螺钉（俗称螺丝(钉)），台湾香港称螺絲（英语：screw），是一种常见的紧固件，在机械、电器及建筑物上广泛使用。一般材质为金属或塑胶，呈圆柱形，表面刻有凹凸的沟称为螺纹。螺纹是一个环绕螺丝侧面的螺旋倾斜面，让螺丝可应用螺旋机制紧锁著螺丝帽(螺母)或其他物体，这些物体的内侧有和螺丝相对应的螺纹，称为内螺纹。一般螺丝帽或其他物件的内螺丝需另外加工产生，不过有一种螺丝称为自攻螺丝，可以在较软的物体上切削出内螺纹，因此不需特别的加工。
螺丝的主要功用是接合二个物体，或者是固定一物体的位置。螺丝通常可随意移除或重新嵌紧而不损其效率，亦比钉提供更大的力量，也可重复使用。
一般螺丝的顶部直径较大，常见的有圆形、方形或正六边形，若顶部为正六边形，可以用扳手转动螺丝，若顶部为圆形，顶部正面也会有沟纹，方便使用对应的螺丝起子转动螺丝。最常见的沟纹有一字型及十字型和方形，也有其他的形状。较突出的顶部亦令螺丝不会钻得太深入而穿过物料，及提高螺丝对物料的压力。有些螺丝不会设计较大直径的顶部，例如固定螺丝即为一例，因此螺丝可以整个锁进工件内，不会有露出的部份。
大部份螺丝的螺纹都有一定的方向，顺时针方向旋转时可将螺丝锁紧，这种螺丝称为右旋螺丝。与上述螺丝相反的左旋螺丝，只有在特定情形下使用，例如有些应用下螺丝会受到逆时针方向的力矩，右旋螺丝会因为受到的力矩而使螺丝转松，此时就需要使用左旋螺丝，例如脚踏车的左侧踏板就会使用左旋螺丝。不过汽车左右侧的车轮都是用右侧螺丝旋紧，没有资料显示车轮松脱与螺丝旋纹有直接关系[1]。
螺丝和螺栓的区别
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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。美国出版的《机械设计手册》中有关螺丝和螺栓的差异说明如下：
螺栓是一种外圈有螺纹的紧固件，目的在将螺栓插入孔中，固定组合件，而且一般会配合螺帽，旋转螺帽来旋紧或是旋松螺栓。螺丝也是一种外圈有螺纹的紧固件，目的在将螺栓插入孔中，固定组合件，而且一般会配合孔上已有的内螺纹，或是由螺丝在孔上产生的内螺纹的帽，一般会旋转螺丝头来旋紧或是旋松螺丝。若一紧固件有外螺纹，在组合好之后只能透过旋转螺帽来旋紧或旋松，那就是螺栓（例如扁圆头螺栓、轨条螺栓、防松螺栓）。若一紧固件有外螺纹，不配合螺帽使用，那就是螺丝（例如木头螺丝、自攻螺丝）[2]。
上述的差异和ASME B18.2.1一致，也和一些字典上螺丝[3][4]及螺栓的定义一致 [5][6][7]。
不过也存在其他的定义方式。例如, 螺丝一般为尖尾牙, 无须预钻孔; 螺栓一般牙尾平整, 需要搭配螺帽或须预钻孔.
分类
分类有相多总, 主要为机械牙螺丝、自攻螺丝和钻尾螺丝三种。
机械牙螺丝
机械牙螺丝主要应用于建筑工程, 车用, 机械, 电子, 航太...等. 正常使用会搭配螺帽, 或已预钻内牙的孔使用. 在不管头形之下, 机械牙的制造是最简单的. 市场上, 除了低公差的航太用螺丝, 超微小的手机精密螺丝(公差最低), 与医疗用(植牙)的螺丝, 基本上相同的标准机械牙扣件制作上并没有差别. 打头成形=> 辗牙成形
自攻螺丝
自攻螺丝主要应用于建筑工程, 木用, 装潢...等. 相较于机械牙螺丝需要的预钻孔, 自攻螺丝完全省略这个步骤. 在1960~1980年代, 号称台湾的高科技产业. 便利性一直都是欧美建族工程上的主流扣件. 打头成形=> 辗牙成形
钻尾螺丝
钻尾螺丝主要应用于建筑工程, 屋顶, 铁皮屋...等. 在钻尾螺丝还没开发之前, 多数铁钣都能预钻孔, 部分1mm薄板还免强能用自攻牙入, 但是晃动. 因此钻尾螺丝的设计多数为细牙. 打头成形=> 夹尾成形 =>辗牙成形
材料
螺丝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丝），则会选用不锈钢、青铜、钛、矽青铜或蒙乃尔合金。
不同材料之间的伽凡尼腐蚀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丝）。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。
一般来说螺丝为了避免腐蚀，会加上表面涂层（如不锈钢螺丝上镀锌）或是用其他方式改善材料表面的特性。
选择螺丝材料需考虑其体积、需要强度、耐蚀性、接合金属、成本及温度。
制造
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螺丝的制造可以分为三个步骤：锻头、攻螺纹以及镀层。螺丝的原料是成卷的金属丝，大型螺丝的原料可能是棒材，原料会依螺丝尺寸，切割为适合加工的长度，之后再进行锻头，是冷加工锻造螺丝头部的程序，锻头会让螺丝头的部份成形，机器中模具的形状会决定螺丝头的外形，例如平头螺丝的模具对应部份也是平的。若是较复杂的形状，会用二次锻头程序，使螺丝头可以完整成形，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。若是螺丝头上有槽的螺丝，会需要一个额外的步骤来产生螺丝头上的槽，这会用开槽机（slotting machine）来进行。
锻头后的螺丝会进行攻螺纹，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，清理工件并且抛光。大部份的螺丝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镀层。
螺丝起子的种类
现在的螺丝会设计有不同形状的头，配合不同的螺丝起子使用，因此需要搭配的螺丝起子才能转松或转紧，美国最常见的一字及十字的螺丝起子，六角形、方形头的（罗伯森螺丝）、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
希腊数学家阿尔库塔斯曾经描述过螺丝的原理。在西元第一世纪时，地中海世界已开始将木头螺丝用在螺旋压机中，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，欧洲很少用金属螺丝作为紧固件[8]。
罗伯津斯基（Rybczynski）证明手持的螺丝起子在中古时期就已经存在（最晚为西元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[9]。
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、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、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丝后，金属螺丝才变成常用的紧固件，此技术约在1760年代及1770年代发展[10]，沿著二个分开的工艺途径，但很快就融合了：[11]木头螺丝（用在木头固定上的金属材质螺丝）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螺纹机械螺丝，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[12]，他们在1760年申请一项专利，现在顶多可以称为螺丝机的早期版本，它利用导螺杆来导引切削刀刃产生所需的螺距[12]，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丝厂，并且开始营运[12]。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颗螺丝，只需要30个工人[13]，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（1735–1800）也在从事刀具和冲模工，遇到螺丝切削的问题，在1777年他发明了第一台令人满意的螺丝车床[14]。英国工程师亨利·莫兹利（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丝的方式，利用已经在生产木工螺丝的方式来生产机械螺丝，是刺激生产的商品化。他的公司在十年后仍然是工具机的领导品牌。当时的苏格兰工程师詹姆斯·内史密斯误述了莫兹利“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
一般旋紧或旋松螺丝的手工具称为螺丝起子，若需使用电源，称为电动螺丝起子。电钻若配合一些配件，也可以当电动螺丝起子使用。若螺丝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。若是六角头的螺丝，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（M系列螺纹）取代旧有的系统，定义在国际标准ISO 68-1中[15]，其他系统中较常用的有英制惠氏标准螺纹（B.S.W螺纹(B.S.F)）、英国协会螺纹（B.A.螺纹）及统一螺纹标准等。
其他的固定方式
固定物体除了使用螺丝外，也可以使用钉子、铆钉、大头针、弹簧销、焊接、焊锡、硬焊、黏合剂、胶带等。
相关条目
参考资料
- ^ 立法會九題：政府提醒車主及駕駛者妥善保養車輛. 香港立法会. 2004-10-13 [2013-05-04].
- ^ Oberg et al. 2000，第1492页.
- ^ 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].
- ^ Am_Wood_Screws (PDF), [2010-04-30].
- ^ Rybczynski 2000，第34, 66, 90页.
- ^ Rybczynski 2000，第75–99页.
- ^ Rybczynski 2000，第99页.
- ^ 12.0 12.1 12.2 Rybczynski 2000，第75页.
- ^ Rybczynski 2000，第76页.
- ^ Rybczynski 2000，第97–99页.
- ^ 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).
- 螺丝种类介绍-无头螺丝
