螺絲發明了五百年,改變人類的基礎工藝,螺絲到現在一直還是產品組裝最重要的一環。

螺絲的材質有很多種,大部分是用鋼,強度是看它的含碳量,隨著含碳量而增加強度。低碳鋼的螺絲不能作熱處理強化,中高碳鋼的螺絲才可以熱處理強化,最強硬的螺絲是不銹鋼螺絲。

 

生產線經常有一個問題,會把螺絲鎖斷。螺絲鎖斷在裡面,那就不知該如何是好。甚至於設計,用螺絲橫切剪力當作支撐結構,久了之後,從應力集中處而斷裂。這兩個問題都是可以從設計上來預估強度,但是卻經常碰到螺絲品質控管問題。

要怎麼解決問題呢?可以使用較高規格的螺絲,斷裂的螺絲通常發生於低碳鋼,那就可以使用較高規格的中碳鋼螺絲,或是不鏽鋼螺絲。製作螺絲的原材料是一整捆進料的「盤元」,所謂「盤元」,是把一條鋼線捆成圓圈圈,所以它是很軟的。在製程中,必須要好好做熱處理才行。在螺絲廠端,經常會發生處理草率,而降低良率。對於使用者來說,只要一顆螺絲不良,就造成很大的困擾。

話說螺絲大批量生產,只能靠抽檢,難以去控管螺絲的品質。唯一能輕易分辨的,只有不鏽鋼螺絲,因為磁鐵吸不住。換句話說,保證螺絲100%符合規格,是品質檢驗的能力之外。螺絲很難100%檢驗,如果致使整批螺絲有不良品混雜其中,那結果是很危險的,因為一根螺絲會影響到整個產品的安全。

 

即使在生產過程中,螺絲沒有鎖斷,而且有鎖緊,但是也不能擔保未來使用過程中不會有問題。很多的工安意外事件的發生,追究原因,發現是螺絲的問題。2015年的其中兩大工安意外事件,都是起因於螺絲鬆脫而造成意外。20151月份國際大導演「馬丁史柯西斯」來台拍片,劇組人員在進行一棟老舊建築翻修工程,由於螺絲鬆脫,樑柱無法支撐,屋頂崩塌,造成1死兩傷的悲劇。20157月份桃園機場捷運工程,鋼架掉落壓死工人,判斷原因為螺絲鬆脫釀禍。而這兩起螺絲鬆脫事件,又是「Another Story」。

很多人以為把螺絲鎖的很緊就沒有事了,如果把產品放到震動試驗機測試,到最後可以發現,沒有作防止鬆脫設計螺絲都會掉落。防止鬆脫有幾種方法,第一個是加上彈性墊圈(Spring Washer),增加螺絲逼緊咬合的力量;還有使用螺絲膠,填補螺紋間隙;另一種使用耐落螺絲(Nylok)。彈性墊圈有時候會受限於空間,像是皿頭螺絲就無法使用彈墊。螺絲膠是一種厭氧膠(缺氧膠),所以久了之後會脆化,而且在製程中使用螺絲膠,不幸滲膠,會造成電路板的腐蝕。耐落螺絲是一般的解決方法,在螺紋包覆一層軟質塑膠,填補螺紋間隙。耐落螺絲當然比一般螺絲還貴,但是全面的大量導入,所增加的成本也不過是那一點點。

螺絲鎖緊之後,即使不運送(避免震動過程),那是否會鬆脫呢?舉一個例子:台電每年都要去維修電塔,把螺絲重新鎖緊。每個螺絲在重新鎖緊時,可以再多鎖個一兩圈以上。畢竟大自然的現象,是朝向自然的趨勢在走,例如金屬會朝向氧化的趨勢、鎖緊元件會朝向鬆脫的趨勢。所以說,螺絲鬆脫的問題,絕對不是肉眼可以看見的。

 

由此可見,螺絲除了肩負起整個產品的安全,也關係到人身安全,因此,為了保障產品的安全,在生產過程中,需要確保螺絲栓緊,在使用過程中,也要檢查螺絲保固,當然也可以考慮一勞永逸的做法,就是在關鍵性的地方避免使用螺絲,可以設計另外一種結構來支撐,例如栓銷、堆疊等方式。

 

品質是一種團隊合作,既然此時品質無法檢驗出來,那麼品質是設計出來的。設計者要扮演偉大的溝通者的角色,必須要去了解所有製程方面的事情,從前端的元件生產、一直到生產線任何動作、一直到客戶使用端,都必須要了解才能做出正確的設計。

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