TWI522476B - Method of manufacturing double - tightening screws - Google Patents

Description

雙重迫緊螺絲的製造方法

本發明是有關於一種螺絲的製造方法，特別是指一種雙重迫緊螺絲的製造方法。

螺絲做為一種結合固定工具，在現代社會中的應用十分廣泛且普遍。一般來說，常見的螺絲製造方法都是將準備好的母材成型出一頭部、一形成有螺牙的桿身部，及一連接於該桿身部相反於該頭部之一端的螺尾部，然後再對該桿身部及該螺尾部進行滲碳處理及淬火處理，以完成螺絲的製造。

而為了達到最佳的鎖固效果，螺絲之形態及硬度需要針對所欲鎖固之被鎖合物的材質特性，進行不同的設計，其中，用於鎖固水泥或混凝土材質的水泥螺絲為了能在硬質的被鎖合物上達到更好的鎖固效果，其對水泥螺絲本身的硬度要求通常與一般螺絲有所區別，以便能適應水泥或混凝土等材質硬度較高之被鎖合物的特性。

然而，由於前述製造方法的母材是選用同一材質，且是同時對該桿身部及該螺尾部進行滲碳處理與淬火處理，因此所製成的螺絲，其桿身部及螺尾部會有相同的硬度。換言之，若該桿身部及該螺尾部在進行滲碳處理與 淬火處理後的硬度過低，不但會導致該螺尾部的鑽削能力不足，該桿身部也容易發生磨損；而若該桿身部及該螺尾部在進行滲碳處理與淬火處理後的硬度過高，則容易造成鎖合後介於兩個被鎖合物間的桿身部因兩材料之間相互錯動所產生的剪力，而發生斷裂。

為解決此一問題，參閱圖1，為中華民國公告第I318269號「複合材質螺絲之製造方法」發明專利案所揭露之一種製作一複合材質螺絲之方法，依序包含一備料步驟11、一焊接步驟12、一切削步驟13，及一成型步驟14。簡言之，在該備料步驟11中，先準備兩種不同材質之母材，並分別成型出一桿身部及一螺尾部，然後再經該焊接步驟12，將該桿身部及該螺尾部相接形成一複合胚料，並經該切削步驟13將焊接處所形成的多餘材料去除使其平整化，最後再以該成型步驟14於該複合胚料上成型出螺牙，即完成該複合材質螺絲之製作。

透過上述方法，雖然可改善以同一材質的材料製造螺絲的缺點。然而，同時準備兩種不同材質的母材，不但原料成本高，且兩種不同母材間的結合效果與結合強度都容易受到焊接品質的影響，因而提高了不良品產生之機率。此外，在該焊接步驟12中，該桿身部及該螺尾部相焊接處會產生多餘材料，因此還需要該切削步驟13將這些多餘材料進行清除和整平作業，整體來說，不但在製作工序上較為繁瑣，也增加製造成本並影響生產效率。

因此，本發明之目的，即在提供一種製造程序簡便，並能有效降低材料成本與製造成本，又能提升生產效率之雙重迫緊螺絲的製造方法。

於是，本發明雙重迫緊螺絲的製造方法，包含下列步驟：(A)準備一母材；(B)將該母材成型出一頭部、一自該頭部沿著一中心軸線延伸的桿身部、一連接於該桿身部相反於該頭部之一端的螺尾部，及一螺旋環設於該桿身部上的螺紋單元，該螺紋單元具有多個接連環設於該桿身部上的螺牙段；(C)對該桿身部與螺尾部進行滲碳硬化，使該桿身部與該螺尾部位於中心軸線處的硬度介於HRC28至HRC37之間；及(D)對該螺尾部與鄰近該螺尾部的該等螺牙段進行高週波淬火硬化處理，使該螺尾部與該螺紋單元中鄰近該螺尾部的該等螺牙段的硬度介於HRC55至HRC90之間。

本發明之功效在於：藉由上述方法，無需準備兩種以上的母材，因此不需焊接更無需進行焊接處的後續處理，即可使所製成的雙重迫緊螺絲具有複合的機械性質，不但製作程序簡便且品質良率高，還能有效降低備料成本與製造成本，並提升生產效率。

21‧‧‧步驟

22‧‧‧步驟

23‧‧‧步驟

24‧‧‧步驟

3‧‧‧母材

4‧‧‧雙重迫緊螺絲

41‧‧‧頭部

42‧‧‧桿身部

43‧‧‧螺尾部

44‧‧‧螺紋單元

441‧‧‧螺牙段

L‧‧‧中心軸線

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一流程圖，說明中華民國公告第I318269號「複合材質螺絲之製造方法」發明專利案所揭露之一種製作一 複合材質螺絲之方法；圖2是一流程圖，說明本發明雙重迫緊螺絲的製造方法之一較佳實施例；圖3是一示意圖，用以輔助說明圖2；及圖4是一立體圖，說明該較佳實施例所製得之一雙重迫緊螺絲。

參閱圖2、圖3及圖4，本發明雙重迫緊螺絲的製造方法，用於製造一適用於鎖固像是水泥、混凝土之類硬度較高之被鎖合物的雙重迫緊螺絲4。該雙重迫緊螺絲的製造方法之一較佳實施例，首先是如步驟21所示，準備一母材3。於本較佳實施例中，該母材3是選自碳鋼或合金鋼，詳細地說，是以由低碳鋼盤元所切割下來設定長度的低碳鋼棒材做為該母材3。

接著進行步驟22，是將該母材3成型出一頭部41、一自該頭部41沿著一中心軸線L延伸的桿身部42、一連接於該桿身部42相反於該頭部41之一端的螺尾部43，及一螺旋環設於該桿身部42上的螺紋單元44。其中，該螺紋單元44具有多個接連環設於該桿身部42上的螺牙段441。需特別說明的是，在本較佳實施例中，該螺尾部43是呈朝遠離該頭部41之方向漸次收束的截頭平錐狀，以利於切削硬質的被鎖合物。

然後進行步驟23，對該桿身部42與螺尾部43進行滲碳硬化，使該桿身部42與該螺尾部43位於中心軸 線L處的硬度介於HRC28至HRC37之間。

最後，進行步驟24，對該螺尾部43與鄰近該螺尾部43方向的該等螺牙段441進行高週波淬火硬化處理，使該螺尾部43與該螺紋單元44中最鄰近該螺尾部43的兩個螺牙段441的硬度介於HRC55至HRC90之間。進一步說明，在該步驟24中，高週波淬火硬化處理是將該螺尾部43與鄰近該螺尾部43的該等螺牙段441加熱到800℃至1000℃間，並持續10至30秒後再以液體冷卻。在本較佳實施例中，液體冷卻所使用的方式為水冷或油冷的方式進行。

另外，在本較佳實施例中，受高週波淬火硬化處理的該等螺牙段441之數目為二，但實際製作時並不以此為限，而也可以是一或是二以上個螺牙段，視使用情況需要而定。

藉由以上所述之結構設計，本發明雙重迫緊螺絲的製造方法之較佳實施例，於實際使用時具有以下所述優點：

(1)製造具有複合機械性質的雙重迫緊螺絲4：利用步驟23的滲碳硬化使該桿身部42與螺尾部43位於該中心軸線L處的硬度介於HRC28~HRC37之間，再配合步驟24僅針對該螺尾部43，與最接近該螺尾部43的兩個螺牙段441進行高週波淬火硬化處理，使該螺尾部43與最接近該螺尾 部43的兩螺牙段441之硬度能提升至HRC55~HRC90之間，因此該雙重迫緊螺絲4可具兩種不同之硬度，進而產生複合的機械性質。

(2)高抗扭力及高抗拉強度：具有較高硬度之該螺尾部43與最接近該螺尾部43的兩個螺牙段441，不但有利於鑽切作業的進行，還能減少磨耗的發生；而該桿身部42的其餘部分則仍維持適當的硬度與韌性，以提供鎖合時所需的抗扭力與抗拉強度，避免發生斷裂的情況。

(3)降低生產成本，提高生產效率：此外，由於該雙重迫緊螺絲4之螺尾部43及桿身部42是以同樣材質的母材3一體製成，因此無需進行焊接作業以及後續的處理流程，使得本發明所使用的製作程序較為簡便，且品質良率高，還能有效降低備料成本與製造成本，提升生產效率。

進一步，為使本按所選用之母材3能夠兼顧該桿身部42、該螺尾部43以及該螺紋單元44之硬度，因此，在該母材3材質的合金選用上，以該母材3的總重量為100wt%計，其中包含0.18至0.42wt%的碳、0.35wt%以下的矽、0.70至1.00wt%的錳、0.03wt%以下的磷、0.035wt%以下的硫，及0.0005wt%至少的硼。

而在最佳化的情況，以該母材3的總重量為100wt%計，其中包含0.18至0.23wt%的碳、0.10wt%以下的矽、0.70至1.00wt%的錳、0.03wt%以下的磷、0.035wt%以下的硫，及至少0.0005wt%的硼。

藉由上述的比例調配，該雙重迫緊螺絲4的桿身部42與該螺尾部43位於中心軸線L處，及該螺紋單元44中靠近該螺尾部43的該等螺牙段441，皆可擁有不同的硬度，因此即便是用於鎖固像是水泥或混凝土等材質較硬的被鎖合物，也不用擔心切削能力不足或是因剪力過高而發生斷裂的情形。

綜上所述，本發明雙重迫緊螺絲的製造方法利用步驟23的滲碳硬化，將該桿身部42與螺尾部43位於該中心軸線L處的硬度控制在HRC28至HRC37之間，再以步驟24的高週波淬火硬化處理使該螺尾部43與最接近該螺尾部43的兩個螺牙段441之硬度提升至HRC55到HRC90之間，因此，無需焊接也無需進行焊接處的清理與後續處理，即可使所製成的雙重迫緊螺絲4具有複合的機械性質，不但製作程序簡便且品質良率高，還能有效降低材料成本與製造成本，並提升生產效率，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

21‧‧‧步驟

22‧‧‧步驟

23‧‧‧步驟

24‧‧‧步驟

Claims (8)

1. 一種雙重迫緊螺絲的製造方法，包含：(A)準備一母材；(B)將該母材成型出一頭部、一自該頭部沿著一中心軸線延伸的桿身部、一連接於該桿身部相反於該頭部之一端的螺尾部，及一螺旋環設於該桿身部上的螺紋單元，該螺紋單元具有多個接連環設於該桿身部上的螺牙段；(C)對該桿身部與螺尾部進行滲碳硬化，使該桿身部與該螺尾部位於中心軸線處的硬度介於HRC28至HRC37之間；及(D)對該螺尾部與鄰近該螺尾部的該等螺牙段進行高週波淬火硬化處理，使該螺尾部與該螺紋單元中鄰近該螺尾部的該等螺牙段的硬度介於HRC55至HRC90之間。
2. 根據請求項1所述之雙重迫緊螺絲的製造方法，其中，在該步驟(D)中，高週波淬火硬化處理是加熱到800至1000℃間，持續10至30秒後再以液體冷卻。
3. 根據請求項1所述之雙重迫緊螺絲的製造方法，其中，在該步驟(A)中，該母材是選自碳鋼或合金鋼。
4. 根據請求項1所述之雙重迫緊螺絲的製造方法，其中，在該步驟(D)中，是使該螺尾部與該螺紋單元中最鄰近該螺尾部的兩個螺牙段的硬度介於HRC55至HRC90之間。
5. 根據請求項3所述之雙重迫緊螺絲的製造方法，其中，以該母材的總重量為100wt%計，該母材包含0.18至0.42wt%的碳、0.35wt%以下的矽、0.70至1.00wt%的錳、0.03wt%以下的磷，及0.035wt%以下的硫。
6. 根據請求項5所述之雙重迫緊螺絲的製造方法，其中，以該母材的總重量為100wt%計，該母材是包含0.18至0.23wt%的碳、0.10wt%以下的矽、0.70至1.00wt%的錳、0.03wt%以下的磷，及0.035wt%以下的硫。
7. 根據請求項5或6所述之雙重迫緊螺絲的製造方法，其中，以該母材的總重量為100wt%計，該母材還包含至少0.0005wt%的硼。
8. 根據請求項1至6所述之雙重迫緊螺絲的製造方法，其中，在該步驟(B)中，該螺尾部是連接於該桿身部遠離該頭部之一端，並呈朝遠離該頭部之方向漸次收束的截頭平錐狀。