一、引言螺絲（緊固件）作為工業(yè)領(lǐng)域最基礎(chǔ)且關(guān)鍵的連接元件，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、電子設(shè)備、建筑工程、汽車船舶等行業(yè)。其性能與選型直接影響產(chǎn)品的可靠性、安全性與使用壽命。本講義旨在系統(tǒng)梳理螺絲技術(shù)的核心知識，助力從業(yè)者掌握基礎(chǔ)原理、生產(chǎn)工藝及應(yīng)用要點(diǎn)，提升實(shí)操能力與問題解決水平。二、螺絲的定義與分類（一）定義螺絲是通過螺紋旋合實(shí)現(xiàn)構(gòu)件連接或緊固的機(jī)械零件，通常由頭部、桿部（含螺紋段與光桿段）組成，依靠螺紋的自鎖性或配合預(yù)緊力保持連接穩(wěn)定性。（二）分類維度與典型類型1.按頭部結(jié)構(gòu)分類六角頭螺絲：應(yīng)用最廣，扳手接觸面積大，適合大扭矩裝配（如工程機(jī)械螺栓）。十字槽/一字槽螺絲：多用于小型設(shè)備、家電，需對應(yīng)螺絲刀，防錯(cuò)性弱。沉頭/半沉頭螺絲：頭部埋入被連接件，保證表面平整（如家具、電子外殼）。盤頭/圓頭螺絲：頭部圓弧過渡，美觀且減小應(yīng)力集中（如裝飾性連接）。2.按螺紋特征分類公制螺紋：以毫米為單位，牙型角60°，國際通用（如M3、M8螺絲）。英制/美制螺紋：以英寸為單位，牙型角55°（英制）或60°（美制），多用于進(jìn)口設(shè)備或傳統(tǒng)行業(yè)（如1/4"-20UNC螺絲）。自攻螺紋：牙型鋒利，無需預(yù)攻絲，直接攻入塑性材料（如木螺絲、自攻自鉆螺絲）。3.按用途與功能分類機(jī)械螺絲：需配合螺母或預(yù)制螺紋孔，靠預(yù)緊力連接（如螺栓、機(jī)螺釘）。緊定螺絲：無頭或小頭部，通過頂緊被連接件實(shí)現(xiàn)定位（如軸端緊定）。特殊功能螺絲：防松螺絲（帶尼龍圈、點(diǎn)膠）、防盜螺絲（異形頭部）、高強(qiáng)度螺絲（8.8級以上）。三、螺絲的材料與性能（一）常用材料及特性1.碳鋼低碳鋼（如Q235、1018）：強(qiáng)度低，塑性好，多用于低載荷連接（如普通螺絲、鉚釘）。中碳鋼（如35#、45#）：經(jīng)熱處理（淬火+回火）后強(qiáng)度提升，適合中等載荷（如8.8級螺栓）。高碳鋼（如65Mn）：硬度高，彈性好，多用于彈簧墊圈、緊定螺絲。2.不銹鋼奧氏體不銹鋼（如304、316）：耐腐蝕（耐酸堿、海水），韌性好，無磁性，多用于食品、海洋工程。馬氏體不銹鋼（如410、430）：可熱處理強(qiáng)化，強(qiáng)度高但耐腐蝕性弱于奧氏體，用于機(jī)械結(jié)構(gòu)件。3.有色金屬及合金銅及銅合金（如H62、黃銅）：導(dǎo)電性好，耐腐蝕（大氣、淡水），裝飾性強(qiáng)（如衛(wèi)浴、電器螺絲）。鋁合金（如6061）：輕量化，耐蝕性好，用于航空、電子設(shè)備（如筆記本電腦螺絲）。（二）核心性能指標(biāo)1.機(jī)械性能抗拉強(qiáng)度（σb）：螺絲斷裂前能承受的最大拉應(yīng)力，反映材料“抗斷能力”（如8.8級螺絲σb≥800MPa）。屈服強(qiáng)度（σs）：材料產(chǎn)生塑性變形的臨界應(yīng)力，決定螺絲“防松脫能力”（預(yù)緊力需低于屈服強(qiáng)度）。硬度（HV/HRC）：反映表面耐磨、抗變形能力，熱處理后需檢測（如淬火后HRC35-45）。2.環(huán)境性能耐腐蝕性：通過鹽霧試驗(yàn)評估（如304不銹鋼需通過48小時(shí)中性鹽霧無紅銹）。耐溫性：高溫下（如發(fā)動機(jī)艙）需用高溫合金（如Inconel），低溫下（如極地設(shè)備）需防冷脆。（三）表面處理工藝鍍鋅（電鍍鋅/熱鍍鋅）：成本低，防腐蝕（電鍍鋅鹽霧48-72小時(shí)，熱鍍鋅可達(dá)數(shù)百小時(shí)）。鍍鎳：美觀、耐蝕，導(dǎo)電性好（如電子設(shè)備螺絲）。發(fā)黑（氧化處理）：形成黑色氧化膜，防銹且隱蔽（如工具、槍械螺絲）。達(dá)克羅（鋅鉻涂層）：高耐蝕（鹽霧上千小時(shí)以上），環(huán)保，適合戶外設(shè)備（如橋梁螺栓）。四、螺絲的生產(chǎn)工藝（一）工藝流程概述原材料（線材）→冷鐓成型→螺紋加工→熱處理→表面處理→檢驗(yàn)→包裝（二）關(guān)鍵工序詳解1.冷鐓成型利用模具在室溫下對線材施加壓力，使金屬塑性變形形成頭部與桿部。優(yōu)勢：效率高、材料利用率高（可達(dá)95%以上）、內(nèi)部組織致密（強(qiáng)度提升）。單工位冷鐓：適合簡單結(jié)構(gòu)（如圓頭螺絲）。多工位冷鐓：一次完成多步成型（如六角頭+臺階桿，需3-6個(gè)工位）。2.螺紋加工滾絲/搓絲：通過滾輪或搓絲板的擠壓，使桿部金屬“流動”形成螺紋（無切削，強(qiáng)度高，適合批量生產(chǎn)）。攻絲：通過絲錐切削內(nèi)螺紋（或外螺紋），適合小批量、非標(biāo)螺紋，但強(qiáng)度略低。3.熱處理淬火：加熱至臨界溫度后快速冷卻，提升硬度與強(qiáng)度（如中碳鋼螺絲淬火后HRC45-55）。回火：淬火后低溫加熱，消除內(nèi)應(yīng)力，提高韌性（如8.8級螺絲需回火至HRC22-30）。4.檢驗(yàn)環(huán)節(jié)尺寸檢測：用通止規(guī)、卡尺檢查螺紋、頭部直徑、長度（如M3螺絲螺紋公差需符合GB/T196）。性能檢測：拉力試驗(yàn)（測抗拉強(qiáng)度）、硬度試驗(yàn)（測熱處理效果）、鹽霧試驗(yàn)（測耐蝕性）。外觀檢測：目視或放大鏡檢查表面缺陷（裂紋、毛刺、鍍層起泡）。五、螺絲的選型與應(yīng)用（一）選型核心要素1.工況分析載荷類型：靜載荷（選普通強(qiáng)度）、動載荷（選防松、高強(qiáng)度螺絲，如10.9級螺栓）。腐蝕環(huán)境：潮濕/鹽霧環(huán)境選不銹鋼或達(dá)克羅處理；化工環(huán)境選316不銹鋼。溫度范圍：高溫選Inconel、鈦合金；低溫選低溫鋼（如3.5Ni鋼）。2.連接需求可拆卸性：需頻繁拆卸選機(jī)械螺絲+螺母；永久連接選焊接螺絲、鉚釘。預(yù)緊力控制：高精度設(shè)備（如機(jī)床）需扭矩扳手控制預(yù)緊力，避免過緊/過松。3.裝配便利性空間受限選沉頭、內(nèi)六角螺絲；批量裝配選自動送料的十字槽、六角頭螺絲。（二）行業(yè)應(yīng)用案例電子行業(yè)：小規(guī)格（M1-M3）、高精度、防腐蝕（如手機(jī)螺絲用鍍鎳不銹鋼，公差±0.05mm）。建筑行業(yè)：大規(guī)格（M10-M30）、高強(qiáng)度（如10.9級塔吊螺栓，需抗風(fēng)載、地震載荷）。汽車行業(yè)：防松設(shè)計(jì)（如發(fā)動機(jī)螺絲用點(diǎn)膠、尼龍圈防松，底盤螺絲用達(dá)克羅防腐）。航空航天：輕量化（鋁合金、鈦合金）、高可靠性（100%探傷，無裂紋、夾雜）。六、常見問題與解決方案（一）滑牙（螺紋失效）原因：材料強(qiáng)度不足、螺紋配合過松、裝配扭矩過大。解決：換高強(qiáng)度材料（如8.8級換10.9級）、優(yōu)化螺紋公差（選6g/6H配合）、使用防松螺絲（帶齒紋、點(diǎn)膠）。（二）腐蝕生銹原因：表面處理不足、環(huán)境濕度大、接觸腐蝕性介質(zhì)。解決：升級表面處理（電鍍鋅換達(dá)克羅）、涂防銹油、改用不銹鋼材料。（三）螺絲斷裂原因：過載使用、材料內(nèi)部缺陷（夾雜、氣孔）、熱處理不當(dāng)（淬火裂紋）。解決：重新計(jì)算載荷選更大規(guī)格、嚴(yán)控原材料質(zhì)量（探傷檢測）、優(yōu)化熱處理工藝