螺絲選擇及適用

螺絲選擇及適用

   使螺絲可以組裝之力量-稱為旋入扭矩( Drive Torque )-并成型或攻出配合螺紋，如果在力量持續(xù)狀況下，螺絲將會密合、旋緊、同時再繼續(xù)下去將會超過-稱為極限扭矩( Utimate Torque )-螺絲將產(chǎn)生破斷，扭斷，螺紋扯裂(打滑)或自結(jié)合工件脫出。

   在使用所有自攻螺絲前，最重要的問題是：“正確的旋緊扭矩是多少？ 多大的扭矩使螺絲得以旋緊而不致使螺絲或結(jié)合工件有所損害？”。非常明顯的是旋緊扭矩必然介于旋入扭矩及極限扭矩之間。且無理由的建議使用兩者之中點。有幾個因素會影響到旋轉(zhuǎn)扭矩及極限扭矩，比較重要的因素是螺絲型式，尺寸，結(jié)合工件成份及硬度，結(jié)合工件厚度及預(yù)鉆孔之準備方式，其中最受爭議的是預(yù)鉆孔配合螺絲的尺寸，有趣的是，其它因素都會影響預(yù)鉆孔之尺寸。因此預(yù)鉆孔是設(shè)計最后決定的因素，而且最重要。如果預(yù)鉆孔太大，螺絲可以輕易旋入，但會破壞結(jié)合完整性而導(dǎo)致螺絲在未到極限扭矩時即產(chǎn)生脫出。如果預(yù)鉆孔太小，則旋入扭矩會加大甚至有扭斷的危險。 就算螺絲已經(jīng)密合且旋緊，但是在旋入扭矩及極限扭矩間差別太小可能會導(dǎo)致組合失敗。各項因素影響預(yù)鉆孔而產(chǎn)生之扭矩問題應(yīng)該依照旋入扭矩及極限扭矩來決定“旋緊扭力到底是多少？”

一、 螺絲型式 :

通常，我們可以很輕易的從使用環(huán)境因素來決定到底要使用螺紋成型，螺紋切削，螺紋滾成或鉆尾自攻螺絲，例如 :

    -螺絲結(jié)合后必需負擔(dān)外部負荷否？

    -結(jié)合件材料為何？鋼？鑄鐵？鋁？塑料？木頭或其它？

    -結(jié)合件厚度為何？

    -螺絲用于貫穿孔或盲孔？

    -如用于貫穿孔，孔后之清潔因素重要嗎？

    -攻牙碎屑或鉆孔碎屑可以接受嗎？

    -預(yù)備孔之加工系以鉆孔？切削？擊打或鍛造？

    -螺絲之組裝系手工裝配？半自動或全自動裝配？

    -組合之后是否需要拆卸？

    -使用環(huán)境是否具腐蝕性？

    -螺絲成本為何？組裝成本為何？

相同稱呼徑自攻螺絲寬螺紋及機械螺紋其牙部外徑不同。一般而言，預(yù)備孔尺寸也不一樣，通常，我們只需要兩組不同尺寸之預(yù)備孔，一組適用于機械螺紋之螺紋成型及螺紋切削自攻螺絲，另一組適用于寬螺紋之螺紋成型及螺紋切削自攻螺絲。螺紋滾成及螺紋成型螺絲之預(yù)備孔亦可適用于螺紋切削螺絲，這是因為在所有條件相同之下，切削所需扭矩小于成型所需扭矩。

二、 螺絲尺寸 :

在構(gòu)造用組合中，好的設(shè)計通常建議如果螺栓螺帽之組合在組合作業(yè)施力過大或使用場合應(yīng)力負荷過大導(dǎo)致結(jié)合失敗時，應(yīng)使螺栓破斷且螺紋不應(yīng)扯裂。相同的觀念一樣適合于自攻螺絲之組裝。 特別是用在有應(yīng)力負荷的場合中。 如果組合失敗，應(yīng)該是螺絲破斷而非螺紋損壞或拉出。抵抗螺紋損壞及拉出之功能由材料強度及螺紋剪應(yīng)力面積提供，易言之，系由螺絲尺寸，作用螺紋長度及配合螺紋重迭深度控制，螺紋作用長等于結(jié)合工件厚度。螺紋重迭深度由預(yù)備孔孔徑?jīng)Q定，另一決定因素-螺絲尺寸則決定了扭矩及抗拉強度。在任何結(jié)合厚度下，增大螺絲尺寸會增加拉應(yīng)力負荷面積與螺紋剪應(yīng)力負荷面積之比值，常導(dǎo)致螺紋扯裂或拉出。如減小螺絲尺寸則比值減少，但旋入扭矩會增加造成螺絲扭斷，因此如何平衡抗拉強度抵抗螺紋扯裂或拉出有賴于決定螺絲尺寸和使用之工件厚度。

    在鋼制英美統(tǒng)一螺紋扣件中，我們通常會發(fā)現(xiàn)螺紋結(jié)合長度約等于一倍扣件直徑D，用來防止螺紋扯裂，這對螺紋切削螺絲而言， 看起來也是滿合理的。因為預(yù)鉆孔之最小徑與螺帽最小徑一樣，螺絲尺寸等于或小于材料厚度可以防止螺紋扯裂。實用上，由于螺紋切削螺絲攻牙之阻抗力小，可以使用在1.5倍徑或更厚的材料上。而螺紋滾成螺絲由于阻力較大，因此建議使用1。1倍徑之材料厚度。 對螺紋成型螺絲而言，由于其使用寬螺紋及高扭矩， 因此很難決定使用多大尺寸螺絲以防止螺紋扯裂或拉出。 幸運的是，大多數(shù)螺紋成型螺絲很少用在高負荷的場合，因此， 在防止螺紋扯裂或拉出以1.3倍徑配合材料厚度是合理的選擇。

    讓我們以一例作一總結(jié) : 如果我們使用材料的厚度是0.125”，那么我們首先考慮的是#6螺紋滾成螺絲( 1.1x.125=.137 )， #5螺紋切削螺絲( 1x.125=.125 )， #8螺紋成型螺絲。 在有螺紋扯裂或拉出之顧慮的場合下， #6螺紋滾成螺絲使用材料厚度不能小于0.125”( .138/1.1 )， #6螺紋切削螺絲0。138”( .138/1 )， #6螺紋成型螺絲0.106”( .138/1.3 )。 上述建議系以鐵板為基準，而其它材料之使用應(yīng)以材料對剪力影響作相對調(diào)整。最重要的是上述建議系假設(shè)預(yù)鉆孔為標準尺寸。

三、 材料硬度及厚度 :

很明顯的，組合材料的硬度越大或厚度越厚所需要的扭矩就越大。因此預(yù)鉆孔也需加大，但是，預(yù)鉆孔尺寸限制之調(diào)整只能在調(diào)整一個相當窄的范圍。通常適當之孔徑約在螺絲螺紋中點以便保持攻鉆時螺紋之迭合， 而且孔徑限制不能大到螺紋高度之75%以上。 在小螺絲方面，有一些調(diào)整的可能性。如#8寬螺紋螺紋高度只有0.022”。如孔徑只提供到螺紋一半高度時則螺紋切削螺絲攻入組件之螺紋迭合高只有0.011”，而螺紋成型及螺紋滾成自攻螺絲會因為擠壓之故其螺紋迭合高會多一點。 孔徑提供到螺紋75%高度時則螺紋切削螺絲攻入組件之螺紋迭合高只有0.005”，而螺紋成型及螺紋滾成自攻螺絲也不致于多太多。這表示孔徑之調(diào)整范圍只有0.010”。對更硬或更厚之材料來說，應(yīng)選擇較大之螺絲并降低旋入扭矩而不是加大孔徑來允許較小之螺絲可以組裝。