螺栓

螺栓是建筑和机械制造中最常使用的零件之一。它们将各种东西连在一起——从电动牙刷、门铰链中的螺丝，到用于固定混凝土支柱的螺栓，林林总总，包罗万象。但是，您有否曾思考过它们来自哪里？

这看似微不足道的螺栓和螺母，究其根源竟在业内引发了不少的争辩，专家们也各持不同见解。

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在遥远的古罗马时期，人们使用一种不带螺纹的螺栓作为闩门工具，其上开有槽口，当楔子插入时，螺栓本身便无法移动。

然而，螺栓专家Bill Eccles经研究后发现，螺纹出现的历史可能比上述古罗马时期更早。

公元前3世纪末，古希腊文化式微而罗马共和国正在向外扩张。阿基米德正式生活在这一新老势力交替的动荡年代，他发现了螺线原理，并由此发明了螺旋抽水机，该装置直到两千年后的古埃及文明还在沿用。

进入15世纪，古腾堡在其印刷机的紧固件中使用螺丝。后者的使用范围也开始扩大到时钟、装甲等物品中。

就历史起源的话题虽然众说纷纭，但多数研究者都同意的是，工业革命加快了螺栓和螺母的发展，并且使它们成为工程和建筑领域里的重要部件。

位于马萨诸塞州莱克星顿市的马车博物馆可以找到美国人使用螺栓的历史记录。

19世纪初，用于车辆上的螺母较之于现代的更为扁平、方正，没有倒角工艺处理。

起初，紧固件的螺纹是采用手工方式完成的，随着需求量的激增，大规模的工厂制造流程开始出现。与此同时也引发了新的问题：每家工厂生产的螺纹、螺栓等的尺寸都不尽相同。

直到1841年，约瑟夫·惠特沃斯终于成功地找到了解决方案。基于多年来针对收集样本的研究，他建议为英国的螺纹尺寸制定一个标准，以便英格兰厂家生产的螺栓和格拉斯哥厂家生产的螺母可以配在一起使用。他的提议是，螺纹面的角度以55度为标准，每英寸的螺纹扣数应该根据不同的直径来界定。

同一时期，美国人也在极力寻找解决问题的方法。1864年，威廉·塞勒斯提出了60度的螺纹牙型和多种螺距，可适用于不同的直径。这后来发展成美国标准的粗牙系列和细牙系列。

相比英国标准，美国标准的一个优势是，他们的螺纹牙型具有扁平的牙底和牙顶。相比拥有圆形牙底和牙顶的惠氏标准，它更容易进行生产。

第一次世界大战期间，不同国家的螺纹缺乏统一标准，成为抗战的一大障碍。战后，德国于1919年制定了DIN公制螺纹。

然而，标准不统一的老问题依旧困扰着二战中的盟军。1948年，英国、美国和加拿大就统一标准螺纹达成一致，并以此作为所有使用英制单位的国家的标准。

以上两种标准都是惠氏螺纹牙型和塞勒斯螺纹的最佳组合。但是，英美国家的统一标准螺纹的牙底半径更长，事实证明它比DIN公制螺纹牙型更有利。这也促成了ISO公制螺纹的产生，亦即今天所有工业化国家广泛使用的新标准。

最近几十年，工业行业见证了螺栓的诸多调整，对此，Bill Eccles回忆道：“35年前我开始涉足这个行业，当时螺栓的优势不像今天这么明显。随着现代公制类别的引入，以及最近对相关ISO标准的更新，都使得对于螺栓优势的描述和针对其特性所做的测试，都更加清晰了。”

由于产业链上游变得更加发达，螺栓的DNA也从钢铁变成了其他更为新奇的材料，从而得以满足日新月异的行业需求。

过去20年里，镍基合金领域发展迅猛。该新型材料可在高温环境下工作，比如涡轮增压器和发动机，而钢铁在该环境下的表现则不佳。

回首这150年的时间，从手工制造螺纹到统一标准下的大规模生产；从别无选择的碱性钢材到铝、镁、钛等轻金属的出现，螺栓连接领域已取得长足进步。

今天，诸如洛帝牢集团等公司，已在螺栓技术方面取得了巨大改善，包括楔形制锁及多顶推预紧技术。最新研发的智能化解决方案可满足精准预紧和实时监控的需求。

螺栓按连接的受力方式分：分普通的和有铰制孔用的。按头部形状分：有六角头的，圆头的，方形头的，沉头的等等。其中六角头是最常用的。一般沉头用在要求连接的地方。

骑马螺栓英文名称为U-bolt，是非标准件，形状为U形所以也称为U型螺栓，两头有螺纹可与螺帽结合，主要用于固定管状物如水管或片状物如汽车的板簧，由于其固定物件的方式像人骑在马上一样，故称为骑马螺栓。按螺纹长度分为全螺纹和非全螺纹两类^[2]。

按螺纹的牙型分为粗牙和细牙两类，粗牙型在螺栓的标志中不显示。螺栓按照性能等级分为3.6、4.8、5.6、5.8、8.8、9.8、10.9、12.9八个等级，其中8.8级以上(含8.8级)螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理(淬火+回火)，通称高强度螺栓，8.8级以下(不含8.8级)通称普通螺栓^[2]。

普通螺栓按照制作精度可分为A、B、C三个等级，A、B级为精制螺栓，C级为粗制螺栓。对于钢结构用连接螺栓，除特别注明外，一般为普通粗制C级螺栓。不同的级次加工的方法存在差异，通常对应加工方式如下：①A、B级螺栓的栓杆由车床加工而成，表面光滑，尺寸精确，其材料性能等级为8.8级，制作安装复杂，价格较高，很少采用;②C级螺栓用未加工的圆钢制成，尺寸不够精确，其材料性能等级为4.6级或4.8级。抗剪连接时变形大，但安装方便，生产成本低，多用于抗拉连接或安装时的临时固定^[2]。

实际应用

螺栓(3)螺栓有很多叫法，每个人的叫法可能都不同，有人叫成螺钉，有人叫成螺栓钉，有人叫成紧固件。虽然有这么多叫法，但意思都是一样的，都是螺栓。螺栓是紧固件的通用说法。螺栓是利用物体的斜面圆形旋转和摩擦力的物理学和数学原理，循序渐进地紧固器物机件的工具。

螺栓在日常生活当中和工业生产制造当中，是少不了的，螺栓也被称为工业之米。可见螺栓的运用之广泛。螺栓的运用范围有：电子产品，机械产品，数码产品，电力设备，机电机械产品。船舶，车辆，水利工程，甚至化学实验上也有用到螺栓。反正是超多地方都有用到螺栓的。特如数码产品上面用到的精密螺栓。DVD，照相机、眼镜、钟表、电子等使用的微型螺栓;电视、电气制品、乐器、家具等之一般螺栓;至于工程、建筑、桥梁则使用大型螺栓、螺帽;交通器具、飞机、电车、汽车等则为大小螺栓并用。螺栓在工业上负有重要任务，只要地球上存在着工业，则螺栓之功能永远重要。

螺栓一般沉头用在要求连接后表面光滑没突起的地方，因为沉头可以拧到零件里。圆头也可以拧进零件里。方头的拧紧力可以大些，但是尺寸很大。另外为了满足安装后锁紧的需要，有头部有孔的，杆部有孔的，这些孔可以使螺栓受振动时不至松脱。有的螺栓没螺纹的光杆要做细，叫细腰螺栓。这种螺栓有利于受变力的联结。钢结构上有专用的高强度螺栓，头部会做大些，尺寸也有变化。另外有特殊用处的：T形槽螺栓用，机床夹具上用的最多，形状特殊，头部两侧要切掉。地脚螺栓，用于机器和地面连接固定的，有很多种形状。U形螺栓，如前述。等等。还有焊接用的专用螺柱，一头有螺纹一头没，可以焊在零件上，另一边直接拧螺母。

普通的和有铰制孔用的。普通的主要承载轴向的受力，也可以承载要求不高的横向受力。铰制孔用的螺栓要和孔的尺寸配合，用在受横向力时。

依相关标准，螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。螺栓性能等级标号有两部分数字组成，分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值^[2]。

螺栓检测分为人工和机器两种。人工是最原始也是使用最为普遍的一致检测方式。为了尽量减少不良品的流出，一般生产企业人员通过目视的方式对待包装或者发货的产品进行检验，以排除不良品（不良包括牙伤、混料、生锈等）^[2]。

另一种方式为机器全自动检测，主要是磁粉探伤。磁粉探伤是利用螺栓缺陷处的漏磁场与磁粉的相互作用，针对螺栓可能存在的缺陷（如裂纹，夹渣，混料等）磁导率和钢铁磁导率的差异，磁化后这些材料不连续处的磁场将发生崎变，形成部分磁通泄漏处工件表面产生了漏磁场，从而吸引磁粉形成缺陷处的磁粉堆积——磁痕，在适当的光照条件下，显现出缺陷位置和形状，对这些磁粉的堆积加以观察和解释，已达到剔除不良品的目的^[2]。

先进螺栓是高端机械制造之本，其作用可为谓“四两拨千斤”。表面上螺栓产值只占机械行业的百分之几。实质上，它带给关键构件和装备的附加值要高得多。多年来，中国螺栓在连续的两位数增长后，2012年螺栓行业出现负增长，同比下降1.5%左右，主要原因是市场需求不足，尤其是螺栓在遭受国际上的反倾销后，出口销售额呈下降态势。

螺栓市场竞争激烈，走向品牌经营。近10年，中国螺栓令世人瞩目的发展速度，令发达国家感到吃惊的同时，也让他们发现一个新型的大市场，跨国公司鱼贯而入。当国内螺栓企业忽然觉得在市场上生存得如此艰难时，强有力的竞争对手已遍地开花。当今中国螺栓的市场，一些中小型螺栓企业大量制造普通标准件，并没有真正为企业带来核心竞争力，反而受制于原材料、人力成本等条件的变化。从4.8级到6.8级低强度，或8.8级到12.9级高强度螺栓，中国螺栓的生产技术水平将基本接近世界先进水平，主要为普通标准件及低、中档次的特种、异型螺栓，量大价廉。概括为低档次产品充斥主导市场，高档次、高精度、高强度螺栓有一小部分仍需进口，产品进口单价与出价的比值差距约6倍以上。可见，中国的螺栓行业仍为发展中行业，“大而不强”、“胖而不壮”，与美国、日本、韩国和我国台湾地区的差距较大，且缺乏从技术服务到解决机械紧固方案，实现产品、设计、制造和管理的数字化，产品和制造过程的绿色化。据了解，中国螺栓的发展受到资源和环境的压力越来越大，缓解资源约束的重要途径是发展绿色制造。螺栓的发展，今后一段时期也将继续朝着品牌经营的方向积极推进，促进螺栓项目开发的全方位。

在产品上，中高端产品将加速对品质研发的本土化，从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的全过程，都要考虑废弃物最少、排放最低、资源利用率高及环境影响最小，从而使企业效益和社会效益协调优化。

在流通方面，探索各种增值服务的模式，为客户带来价值和利益。从提供单套螺栓到提供机械紧固方案、定制服务、远程监测等，服务在螺栓制造企业的销售收入中比重将逐渐加大。

企业重组是趋势，战略联盟谋发展。当前中国螺栓企业产业集中度不高的问题，严重制约着中国螺栓竞争力的提升。多年来的市场开放并没有带来核心技术。针对以上局面，企业之间的重组和战略联盟是大趋势。中国螺栓产业必须顺应这个潮流和趋势，加强企业间战略合作，提高中国螺栓整体竞争力。中国在螺栓核心技术领域的成长缺乏突破。与此同时，低档产品的生存空间被挤得越来越小，外资通过本土化的企业也具备了相当的成本优势，再加上具有技术品牌的优势，开始向原自主品牌的市场空间进军^[2]。