在上一篇文章中,我們介紹了螺絲等級與扭力值的基本概念,以及如何依照螺絲尺寸與強度等級查找建議扭力值。不過,實際作業時你可能會發現,同樣都是 M10、8.8 級螺絲,不同資料所建議的扭力值卻不完全相同。這並不一定代表資料有誤,而是因為扭力值還會受到潤滑狀態、表面處理、接觸面與鎖付方式等條件影響。本文將進一步說明,為什麼螺絲扭力值不是固定答案,以及實際鎖付時需要注意哪些關鍵因素。
很多人會認為,只要知道螺絲尺寸與強度等級,就能找到唯一正確的扭力值。但實際上,扭力只是讓螺絲產生夾緊力的一種方式,真正讓零件穩定接合的,是螺絲鎖緊後所形成的預緊力。當螺紋表面狀態、潤滑條件、螺帽、墊片或接觸面不同時,摩擦力也會改變,因此即使施加相同扭力,最後產生的鎖付效果仍可能不同。
螺絲扭力(Torque)是施加在螺絲上的旋轉力,而預緊力(Preload)則是螺絲被拉伸後,對零件產生的夾緊力。鎖付過程中,大部分扭力會消耗在克服螺紋與接觸面的摩擦,真正轉換成預緊力的比例其實有限。
因此,當摩擦力較高時,需要施加較大的扭力,才能產生足夠的預緊力;當摩擦力降低時,即使使用較小的扭力,也可能產生相同甚至更高的預緊力。這也是為什麼相同尺寸與等級的螺絲,在不同鎖付條件下,建議扭力值可能不同。
乾式螺紋是指螺紋表面沒有額外添加潤滑劑,鎖付時的摩擦力通常較高;潤滑螺紋則可能使用機油、黃油、防卡膏或其他潤滑材料,使螺紋之間的摩擦降低。
在相同扭力下,潤滑螺紋通常會產生較高的預緊力。如果在已潤滑的螺紋上,仍直接套用乾式螺紋的扭力值,就可能使螺絲承受超出預期的拉伸力量,增加滑牙、變形或斷裂的風險。因此,查閱扭力表時,除了確認螺絲尺寸與等級,也要注意表格是以乾式還是潤滑狀態為基準。
螺絲、螺帽與工件的材質,會影響接合部位的摩擦、彈性與承受壓力的能力。例如鋼材與鋁合金的硬度不同,使用相同扭力鎖付時,較軟的材質可能更容易變形或損壞。
墊片也會改變螺絲頭部或螺帽與工件之間的接觸狀態。不同材質與形式的墊片,例如平墊片、彈簧墊片或法蘭面,所產生的摩擦與受力效果都不完全相同。因此,設定扭力時不能只考慮螺絲本身,也要將螺帽、墊片與工件材質一併納入考量。
螺絲表面的鍍鋅、發黑、磷化或其他塗層,會改變螺紋表面的粗糙度與摩擦特性。即使螺絲尺寸與強度等級相同,只要表面處理不同,實際鎖付所需的扭力也可能有所差異。
防鏽油與防卡膏同樣會降低摩擦力。當摩擦降低後,相同扭力會產生更高的預緊力,因此不能把所有經過表面處理或塗有油脂的螺絲,都直接視為一般乾式螺紋。實際作業時,應先確認螺絲的表面狀態,再依照原廠規範或適用的扭力資料進行設定。
不一定。螺絲經過多次拆裝後,螺紋可能出現磨損、生鏽、變形或殘留潤滑油,這些狀況都會改變摩擦係數。即使再次使用相同的扭力值,最後產生的預緊力也可能與新品不同。
部分設備會使用扭矩轉角螺絲或拉伸螺絲,也就是常見的 TTY 螺絲。這類螺絲在第一次鎖付時可能已經產生永久變形,通常不建議重複使用。如果原廠維修手冊要求更換新螺絲,就應依照規範執行,以避免鎖付力不足或螺絲失效。
當扭力不足時,螺絲可能無法產生足夠的預緊力,使零件之間留下間隙。在設備持續振動、受到衝擊或承受反覆負載的情況下,螺絲可能逐漸鬆脫,造成異音、漏油、漏氣、零件位移,嚴重時甚至可能影響設備運作與使用安全。
扭力過大不代表鎖付會更加安全。當螺絲承受超過設計範圍的力量時,可能出現永久伸長、螺紋滑牙或螺絲斷裂,工件與接觸面也可能因壓力過大而變形或破裂。因此,正確的鎖付方式並不是憑感覺鎖得越緊越好,而是讓扭力落在適合的規範範圍內。
汽車、機械設備與安全關鍵部位對鎖付精度的要求較高,原廠制定扭力規範時,通常已經將螺絲材質、表面處理、潤滑狀態、接合結構與安全裕度納入考量。
即使兩個部位使用相同尺寸與等級的螺絲,因為工件材質、受力方向與使用條件不同,建議扭力仍可能不一樣。因此,只要原廠維修手冊、產品說明書或工程圖面中有明確標示,就應優先依照原廠規範操作。通用扭力表較適合作為缺乏原廠資料時的初步參考,不能完全取代正式規格。
即使已經確認正確的扭力值,如果扭力工具的量測範圍不適合、精度不足或長時間未校正,實際鎖付結果仍可能產生誤差。操作時應選擇符合需求的扭力扳手,並依照工具使用說明進行設定與施力。
當扭力扳手發出聲響、震動或其他到達設定值的提示後,就應停止施力,避免額外補鎖。若工具曾經摔落、受到撞擊或長時間使用,也應檢查是否需要重新校正,以確保扭力設定與實際輸出一致。
螺絲尺寸與強度等級,是查找扭力值的重要基礎,但並不是全部。實際設定扭力時,還需要確認螺紋是否潤滑、螺絲表面是否經過處理、是否使用墊片、螺絲是否重複使用,以及設備是否有原廠規範。
因此,扭力表中的數值應被理解為特定條件下的建議值,而不是所有情況都能直接套用的固定答案。只有將螺絲規格、摩擦條件與實際鎖付環境一併考慮,才能讓螺絲產生適當的預緊力,確保接合穩定與設備安全。
Q1:為什麼同樣扭力值,不同螺絲的鎖付結果會不同?
因為除了螺絲尺寸與強度等級外,螺紋狀態、表面處理、材質、墊片、潤滑條件與接觸面都會影響摩擦力與實際預緊力。
Q2:潤滑螺紋和乾式螺紋可以使用相同扭力值嗎?
通常不建議直接共用。潤滑會降低摩擦力,使相同扭力產生較高的預緊力,因此應依照對應的扭力資料或原廠規範進行設定。
Q3:舊螺絲可以直接按照原本的扭力值重複使用嗎?
需要依照螺絲狀況與原廠規範判斷。如果螺紋已有磨損、生鏽、變形,或屬於不建議重複使用的拉伸螺絲,就應更換新品。
Q4:扭力不足或過大會造成哪些問題?
扭力不足可能造成螺絲鬆脫、零件位移、漏油或漏氣;扭力過大則可能造成滑牙、螺絲伸長、斷裂或工件變形。
Q5:為什麼要依照原廠規範設定扭力?
原廠規範通常已經考量材料、結構、潤滑狀態與安全裕度,尤其是汽修、機械設備與安全關鍵部位,依照原廠數值操作可以降低設備損壞與安全風險。