2021/9/16

螺絲、螺栓與墊圈

在台灣螺絲、螺栓慣例上以直徑大小作區分,

小直徑的稱螺絲,大直徑的稱為螺栓,

因為電工、電器使用的“螺絲”通常比較小,所以相關從業人員會習慣稱呼“螺絲”,多使用圓頭或平頭的一字或十字,近來在行動裝置上會看到配合使用6角星芒狀的起子。

建築、土木跟廠務設施用的比較大,相關從業人員會習慣講“螺栓”,多使用外六角。

在機械設備業因為常用尺寸從M3到M16,

使用的螺絲以承頭居多,另外有搭配外六角、平頭、圓頭、無頭(止付)等,

習慣上都是直接講規格承(平、圓)頭MxLy,很少會去加上螺絲或螺栓的稱呼。

怎麼稱呼其實都還好,只要相關業界習慣就好。

螺絲或螺栓搭配使用墊圈大概有幾個用途:

1. 防止金屬螺絲傷害到被鎖固件,這經常在一些木材、塑膠、陶瓷、玻璃材質上的固鎖用途看到,上漆的金屬件也會用到,通常使用金屬(鋼、不鏽鋼)或塑膠(尼龍、PP等)平墊圈。


圖片來源:MISUMI網站

2. 分散螺絲頭對被固鎖件孔邊緣的壓力,例如M4承頭螺絲頭部直徑約7mm,孔通常開4.5,若螺絲偏單邊0.25mm,螺絲頭對材料孔邊緣的壓力在大(1.5)小(1.0)邊差了0.5,差了50%,若加上墊片就可以分散一點壓力,避免小邊的孔邊緣材料使用壽命較短,通常使用金屬材質平墊圈,平墊圈有分大小外徑、厚度規格對應不同鎖緊力分散的要求。

3. 密封用途,使用軟材料如EPDM、NBR、矽膠等製作之墊圈,可以在鎖緊時變形,提供螺絲頭vs墊圈跟墊圈vs固鎖物間一定的接觸壓力,可以抵抗一定壓力的液體或氣體滲漏的程度,達到密封的效果。

4. 絕緣用途,使用絕緣材質墊圈、螺絲隔離電(FRP)、熱(PTFE)元件。

5. 防止鬆脫用途,承受螺絲軸向反覆作用力的固鎖用途,會因為力量反覆作用方向與大小變化,而一直改變螺絲與螺紋間的預作用力,當鎖緊力不足時,螺紋之間會產生間隙,螺絲就會鬆脫、旋轉而失去固鎖的作用,因此會加上彈簧墊圈消除反覆作用力造成螺紋之間產生間隙,一般常見圈狀斷口螺旋變形的彈簧墊圈,另外有使用盤型錐狀的墊圈、楔形墊圈等等其他特殊防鬆脫墊圈;如果確定不會拆裝,甚至可將螺絲與固鎖件之直接焊死,或上環氧樹脂膠固定取代防鬆脫墊圈。

常用彈簧墊圈

盤型彈簧墊圈

楔形墊圈


Nord Lock 展示螺帽在震動下鬆脫的影片

6. 補償尺寸,螺絲太長了一點,可使用平墊圈補償螺絲頭部與固鎖物之間的距離,或者是直接設計一個厚墊圈用車床車出準確的厚度與內外徑補償需要的距離。

墊圈的使用看起來是小事,

實際上的應用變化卻很多,

不過在多數一般用途上經常被忽略,

尤其在機械上使用沉頭孔時,通常會不使用墊圈直接鎖,

但其實設計上可以讓沉頭孔多1、2mm深,搭配彈簧墊圈、防鬆脫墊圈,甚至或故意使用彈簧墊圈在鎖緊過程破壞鋁合金陽極處理層,讓元件、螺絲導通形成接地效果。

雖然墊圈只是小東西,但是碰到一些動態防鬆脫、絕緣、密封、應用時還是要小心注意。

另外是有些特殊環境可能要用到特殊材質(例如PEEK)的墊圈。


一般金屬材質平墊圈通常是以特定厚度金屬薄板沖壓成型,

通常沖切入刀面的邊緣會比較圓滑,

出刀面的邊緣會比較銳利,

使用上看需求將銳利面向材料或螺絲,

例如要保護漆面,就應該把圓滑面向漆面,銳利面向螺絲頭。