虎牌螺絲
螺絲鎖進塑膠：先壞的是柱子，不是螺絲
結論先講：在塑膠上，壞掉的幾乎從來不是螺絲。 是柱子（boss）裂開，或是接合悄悄鬆掉。兩者來自同一個地方—— 牙就是一個楔子，把它鎖進塑膠柱裡，柱壁會承受環向拉應力。 這就是為什麼塑膠專用螺絲的牙型角小於標準公制牙的 60°。 而第二種失效根本看不出原因： 塑膠在牙的周圍鬆弛，於是第一天正確的接合，六個月後變鬆，而什麼都沒壞。
牙型角就是楔角
把牙擠進柱子裡，材料會被往外推。柱壁用環向拉應力去抵抗它 ——那是繞著圓周走的應力，而塑膠承受這種應力的能力相對差。
- 標準公制牙的夾角是 60°。 那是一個相對鈍的楔子，在塑膠柱裡產生的徑向力超出必要
- 塑膠專用螺絲用比較窄的夾角——常見在 30° 附近 ——正是為了降低那個徑向分量
- 牙距比較粗也是刻意的。 牙少而深，牙與牙之間留下的材料就多，而這在剪力強度低的材料上很重要
- 非對稱與多角形牙型存在的理由相同： 在同樣的牙深下，它們推開材料所需的向外壓力比對稱牙型小
所以「我們用 M3 機械牙，因為手邊就是這個」是一個真實的設計決定，不是中性的。 它把一個比較鈍的楔子，塞進一個因為完全無關環向強度的理由而被選中的材料裡。
那個看不出原因的失效
第二種失效不會把任何東西弄裂。它是應力鬆弛，而且是材料的固有性質，不是不良：
- 塑膠長期受力會流動。被牙擠壓的柱子材料慢慢重新分布，夾持力跟著下降
- 沒有東西在轉，也沒有東西裂開，所以檢查時只會看到一個「比原來鬆」的接合
- 夾持力越大越糟，不是越好。應力越高，鬆弛越快——這跟「鬆了就再鎖緊一點」的直覺相反
- 溫度會加速它，所以在使用中會發熱的機殼，預力流失得比桌上測試看到的快
這跟金屬接合的嵌入是同一種形狀的問題—— 螺絲根本沒轉，預力就沒了 ——後果也一樣：任何防鬆元件都沒用，因為沒有東西在轉。 在頭上畫一條線，你會看到它從來沒動過。
該被設計的是柱子
塑膠鎖付的問題多數是柱子的問題。下面的尺寸是 常見的起點，不是規格—— 不同樹脂差很多，而樹脂供應商自己的資料表優先於任何通則：
- 柱子外徑常見的說法是約為螺絲直徑的兩倍。太薄會裂，太厚則會在成型面上縮水
- 孔徑對擠壓成牙的螺絲而言小於螺絲外徑、大於牙底徑——而正確的定法是量鎖入扭力與剝牙扭力，不是挑一個直徑
- 孔口要有夠大的導入倒角，它降低「牙開始成形那一瞬間」的尖峰力，而柱子通常就是在那時候裂的
- 柱子不要貼著側壁或邊緣。直接連在側壁上的柱子沒辦法均勻膨脹，環向應力會集中在被拘束的那一側
- 注意結合線落在哪裡。一條沿著柱子而下的結合線，正是裂縫會從那裡開始的位置——而那是模具澆口的決定，不是扣件的決定
擠壓成牙還是切削成牙，看樹脂
| 材料 | 建議 | 為什麼 |
|---|---|---|
| 軟、有延展性的熱塑料 | 擠壓成牙 | 材料乾淨地被推開；沒有切屑，而且被推開的材料仍在承載 |
| 硬質、含填料或脆性樹脂 | 切削成牙 | 用擠的會裂。切削是把材料移除而不是推開，因而卸掉環向應力 |
| 會被反覆打開的 | 金屬襯套 | 每一次重新組裝都會再成形一次塑膠牙，而被移除的材料回不來 |
切屑在這裡不是清潔問題。 在密閉的電子機殼裡，一捲掉進去的塑膠切屑是一個沒有出口的污染問題 ——這本身就是「即使機械上切得動也該優先用擠的」的理由。 不過那是要控制的風險而不是禁令，而且 ASME 正式列給塑膠的那一型其實是切削型—— Type BT，也就是型錄上寫 25 的那個。
扭力窗口才是規格
在金屬上，常常鎖到一個扭力就可以不用再想。在塑膠上有兩個扭力， 而有用的數字是兩者之間的距離：
- 鎖入扭力——成形出牙並把頭拉到定位所需的扭力
- 剝牙扭力——把剛剛成形的牙破壞掉所需的扭力
- 兩者的比值就是製程窗口，而在塑膠上，它可能窄到手動設定的離合器 無法穩定地落在裡面
兩個數字都要，而且要在你的樹脂、你的柱子上量。 只給扭力值而沒有剝牙扭力的供應商，給的是半份規格 ——何況扭力與夾持力的關係本來就不是固定的。
塑膠的膨脹速度是鋼的五到十倍，零件每次變熱都會移動預力：溫度會移動預力。
開模前先回答的五題
- 什麼樹脂，有沒有填料？加了玻纖，這裡其他每一題的答案都會變
- 會被打開幾次？超過幾次，那從一開始就該用襯套——但它是把失效搬到柱子上，不是把失效拿掉
- 它會不會發熱？鬆弛隨溫度加速
- 柱子是獨立的還是連著壁？被拘束的柱子會集中環向應力
- 有沒有人在實際射出件上量過鎖入與剝牙扭力？不是算的——是量的
這五題在開模前都很便宜，開模後都很貴。 改柱子直徑是改模具，換螺絲只是下一張採購單 ——這就是為什麼「問題明明住在柱子裡，被換掉的卻總是螺絲」。
這一篇屬於第 1 步，母材。完整的順序是母材、牙、頭型、驅動、表面處理、文件；至於為什麼順序做反了是重工而不是微調，見指定一顆螺絲。
常見問題
為什麼螺絲鎖進塑膠柱子會裂開？
因為牙就是一個楔子。鎖進去會把材料往外推，柱壁以環向拉應力去承受，而塑膠抵抗這種應力的能力相對差。標準公制牙夾角 60 度，是相對鈍的楔子；塑膠專用螺絲用比較窄的角度，常見在 30 度附近，正是為了降低徑向分量。粗牙距與非對稱、多角形牙型也是同一個理由。
為什麼塑膠件上的螺絲過幾個月就變鬆？
那是應力鬆弛。塑膠長期受力會流動，被牙擠壓的柱子材料慢慢重新分布，夾持力跟著下降。沒有東西在轉、也沒有東西裂，所以檢查只會看到一個比較鬆的接合。鎖更緊會更糟不會更好，因為應力越高鬆弛越快，而溫度還會再加速。任何防鬆元件都沒用，因為沒有東西在轉。
塑膠件該用擠壓成牙還是切削成牙的螺絲？
軟而有延展性的熱塑料用擠壓成牙：材料乾淨地被推開、沒有切屑，而且被推開的材料仍在承載。硬質、含填料或脆性樹脂用切削成牙，因為用擠的會裂，而切削是把材料移除而非推開，因而卸掉環向應力。至於會被反覆打開的接合，兩種都不對——每次重新組裝都會再成形一次塑膠牙，而被移除的材料回不來，所以從一開始就該用金屬襯套。
塑膠柱子的孔要開多大？
小於螺絲外徑、大於牙底徑，但具體數值在不同樹脂之間差很多，而樹脂供應商的資料優先於任何通則。可靠的定法是在實際射出件上量鎖入扭力與剝牙扭力，因為那兩者的比值才是真正的製程窗口；只挑一個直徑定不下來。
塑膠柱子的壁厚該多少？
常見的起點是外徑約為螺絲直徑的兩倍，但那是起點不是規格，而且隨樹脂而變。太薄會裂，太厚會在成型面上縮水。同樣重要的是柱子應該獨立，不要直接連在側壁上——被拘束的柱子沒辦法均勻膨脹，環向應力會集中在被拉住的那一側。
參考資料
詢價
柱子在裂，或是接合在使用中變鬆？ 把樹脂、柱子尺寸，以及目前指定的螺絲一起寄過來。 我們會回覆換一種牙型能不能解決—— 而如果不能，我們會直說，因為問題在柱子上，換任何螺絲都修不好。