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螺丝选择及适用

2020-08-21 14:04 BB电子螺钉

螺丝选择及适用

使螺丝可以组装之力量-称为旋入扭矩( Drive Torque )-并成型或攻出配合螺纹，如果在力量持续状况下，螺丝将会密合、旋紧、同时再继续下去将会超过-称为极限扭矩( Utimate Torque )-螺丝将产生破断，扭断，螺纹扯裂(打滑)或自结合工件脱出。

在使用所有自攻螺丝前，最重要的问题是：“正确的旋紧扭矩是多少？多大的扭矩使螺丝得以旋紧而不致使螺丝或结合工件有所损害？”。非常明显的是旋紧扭矩必然介于旋入扭矩及极限扭矩之间。且无理由的建议使用两者之中点。有几个因素会影响到旋转扭矩及极限扭矩，比较重要的因素是螺丝型式，尺寸，结合工件成份及硬度，结合工件厚度及预钻孔之准备方式，其中最受争议的是预钻孔配合螺丝的尺寸，有趣的是，其它因素都会影响预钻孔之尺寸。因此预钻孔是设计最后决定的因素，而且最重要。如果预钻孔太大，螺丝可以轻易旋入，但会破坏结合完整性而导致螺丝在未到极限扭矩时即产生脱出。如果预钻孔太�。蛐肱ぞ鼗峒哟笊踔劣信ざ系奈Ｏ�。就算螺丝已经密合且旋紧，但是在旋入扭矩及极限扭矩间差别太小可能会导致组合失败。各项因素影响预钻孔而产生之扭矩问题应该依照旋入扭矩及极限扭矩来决定“旋紧扭力到底是多少？”

一、螺丝型式 :

通常，我们可以很轻易的从使用环境因素来决定到底要使用螺纹成型，螺纹切削，螺纹滚成或钻尾自攻螺丝，例如 :

-螺丝结合后必需负担外部负荷否？

-结合件材料为何？钢？铸铁？铝？塑料？木头或其它？

-结合件厚度为何？

-螺丝用于贯穿孔或盲孔？

-如用于贯穿孔，孔后之清洁因素重要吗？

-攻牙碎屑或钻孔碎屑可以接受吗？

-预备孔之加工系以钻孔？切削？击打或锻造？

-螺丝之组装系手工装配？半自动或全自动装配？

-组合之后是否需要拆卸？

-使用环境是否具腐蚀性？

-螺丝成本为何？组装成本为何？

相同称呼径自攻螺丝宽螺纹及机械螺纹其牙部外径不同。一般而言，预备孔尺寸也不一样，通常，我们只需要两组不同尺寸之预备孔，一组适用于机械螺纹之螺纹成型及螺纹切削自攻螺丝，另一组适用于宽螺纹之螺纹成型及螺纹切削自攻螺丝。螺纹滚成及螺纹成型螺丝之预备孔亦可适用于螺纹切削螺丝，这是因为在所有条件相同之下，切削所需扭矩小于成型所需扭矩。

二、螺丝尺寸 :

在构造用组合中，好的设计通常建议如果螺栓螺帽之组合在组合作业施力过大或使用场合应力负荷过大导致结合失败时，应使螺栓破断且螺纹不应扯裂。相同的观念一样适合于自攻螺丝之组装。特别是用在有应力负荷的场合中。如果组合失败，应该是螺丝破断而非螺纹损坏或拉出。抵抗螺纹损坏及拉出之功能由材料强度及螺纹剪应力面积提供，易言之，系由螺丝尺寸，作用螺纹长度及配合螺纹重迭深度控制，螺纹作用长等于结合工件厚度。螺纹重迭深度由预备孔孔径决定，另一决定因素-螺丝尺寸则决定了扭矩及抗拉强度。在任何结合厚度下，增大螺丝尺寸会增加拉应力负荷面积与螺纹剪应力负荷面积之比值，常导致螺纹扯裂或拉出。如减小螺丝尺寸则比值减少，但旋入扭矩会增加造成螺丝扭断，因此如何平衡抗拉强度抵抗螺纹扯裂或拉出有赖于决定螺丝尺寸和使用之工件厚度。

在钢制英美统一螺纹扣件中，我们通常会发现螺纹结合长度约等于一倍扣件直径D，用来防止螺纹扯裂，这对螺纹切削螺丝而言，看起来也是满合理的。因为预钻孔之最小径与螺帽最小径一样，螺丝尺寸等于或小于材料厚度可以防止螺纹扯裂。实用上，由于螺纹切削螺丝攻牙之阻抗力�。梢允褂迷�1.5倍径或更厚的材料上。而螺纹滚成螺丝由于阻力较大，因此建议使用1。1倍径之材料厚度。对螺纹成型螺丝而言，由于其使用宽螺纹及高扭矩，因此很难决定使用多大尺寸螺丝以防止螺纹扯裂或拉出。幸运的是，大多数螺纹成型螺丝很少用在高负荷的场合，因此，在防止螺纹扯裂或拉出以1.3倍径配合材料厚度是合理的选择。

让我们以一例作一总结 : 如果我们使用材料的厚度是0.125”，那么我们首先考虑的是#6螺纹滚成螺丝( 1.1x.125=.137 )， #5螺纹切削螺丝( 1x.125=.125 )， #8螺纹成型螺丝。在有螺纹扯裂或拉出之顾虑的场合下， #6螺纹滚成螺丝使用材料厚度不能小于0.125”( .138/1.1 )， #6螺纹切削螺丝0。138”( .138/1 )， #6螺纹成型螺丝0.106”( .138/1.3 )。上述建议系以铁板为基准，而其它材料之使用应以材料对剪力影响作相对调整。最重要的是上述建议系假设预钻孔为标准尺寸。

三、材料硬度及厚度 :

很明显的，组合材料的硬度越大或厚度越厚所需要的扭矩就越大。因此预钻孔也需加大，但是，预钻孔尺寸限制之调整只能在调整一个相当窄的范围。通常适当之孔径约在螺丝螺纹中点以便保持攻钻时螺纹之迭合，而且孔径限制不能大到螺纹高度之75%以上。在小螺丝方面，有一些调整的可能性。如#8宽螺纹螺纹高度只有0.022”。如孔径只提供到螺纹一半高度时则螺纹切削螺丝攻入组件之螺纹迭合高只有0.011”，而螺纹成型及螺纹滚成自攻螺丝会因为挤压之故其螺纹迭合高会多一点。孔径提供到螺纹75%高度时则螺纹切削螺丝攻入组件之螺纹迭合高只有0.005”，而螺纹成型及螺纹滚成自攻螺丝也不致于多太多。这表示孔径之调整范围只有0.010”。对更硬或更厚之材料来说，应选择较大之螺丝并降低旋入扭矩而不是加大孔径来允许较小之螺丝可以组装。