兩份管牙標準只差一個 not,而帶著那個字的那一份直接告訴你密封放哪裡

這個月有人在工程討論串上問:平行牙要怎麼密封?他說自己最壞的直覺是把矽利康抹在牙上。十二則之後,那串收斂到「螺帽底下放一片密封墊圈」。那是對的答案,而它從 2000 年起就寫在一份標題裡帶著 not 這個字的標準的適用範圍裡。把它跟它的兄弟篇並排讀,順便會解決第二件事:錐管牙其實也不是自己就會密封的。

ISO 有兩份管牙標準,標題幾乎一樣。 ISO 7-1《壓力密封做在牙上的管牙》, 以及 ISO 228-1《壓力密封不做在牙上的管牙》。 同一個委員會、同一條輪廓公式、同一組大徑。而第二份在它的適用範圍裡就把問題答完了: 這類接合若必須做到壓力密封, 「應以壓緊螺紋以外的兩個緊固面,並在其間置入適當的密封件來達成」

討論串問的是引擎護蓋上的螺柱,那是一般的緊固牙不是管牙,所以兩份標準都管不到它。 但那句話給的是通則,而且正是串上沒有引用任何依據就自己收斂到的答案: 把密封墊圈放在螺帽坐的位置。我們不會去診斷別人的引擎, 而且那串到後來,發問者自己的懷疑對象也已經轉到墊片與搖臂軸上了。 值得帶走的是那個原則,而那個原則有出處。

寫著 not 的那一份

ISO 228-1:2000 是第四版、八頁,由 ISO/TC 5/SC 5 制定, 2022 年複審確認仍現行。它的適用範圍短到可以整段讀完,而有用的是後半段。

「本部規定緊固用管牙的牙型、尺寸、公差與標註,尺寸 1/16 至 6。 內外牙皆為平行牙,供配件、旋塞、閥類與附件等零組件之 機械組裝之用。 此類螺紋不適合作為在牙上做壓力密封的接合螺紋。若使用此類螺紋的組件必須做到 壓力密封,應以壓緊螺紋以外的兩個緊固面,並在其間置入適當的密封件來達成。

兩個緊固面、在螺紋外面、中間夾一個密封件。那就是螺帽底下的一片墊圈、 接頭上的一個端面密封,或是一片複合墊圈。不是螺紋。 這類螺紋的符號是 G,外牙有兩個公差等級, A 較緊、B 較鬆;A 級全部是負公差、 數值等於對應內牙的公差,B 級是它的兩倍

寫著 are 的那一份,還是要你上填料

ISO 7-1:1994 是第三版、七頁,同一個分委員會, 而且它今年才剛複審確認仍現行。它管的是接合用管牙, 用於靠螺紋互相咬合做到壓力密封的接頭,共三種型式: R 錐形外牙、Rc 錐形內牙、Rp 平行內牙。 錐度是 1 比 16

接下來這句話大家不太預期會看到。它自成一段,就緊接在適用範圍那一段後面, 而這份標準存在的全部理由,就是「在牙上密封的螺紋」。

「應於螺紋上使用適當的填料,以確保壓力密封的接合。」

錐管牙不是一種會自己密封的螺紋。它是一種被設計來「被密封」的螺紋, 而標準在講到任何一個尺寸之前就先說了這件事。 「錐牙因為有錐度所以會緊,上填料是補救」這個說法,把兩者的關係講反了。

接著,注解裡那一句,直接把討論串的問題關上了。

「注 1:平行外管牙不適合作為接合螺紋。」

所以在這套系統裡,根本沒有「在牙上密封的平行公牙」這種東西。 不是做壞的那種,是沒有這個類別。ISO 7-1 唯一定義的平行型式是 Rp, 而那是內牙,用來讓一支錐形公牙旋進去。

牙型完全相同,所以差別不在螺紋

很容易以為這兩族的牙形狀不一樣。ISO 228-1 第 4 條用一句話否掉: 「此類螺紋的輪廓與 ISO 7-1 所規定的平行牙輪廓完全相同。」 兩份都給 h = 0,640 327 P,而兩張表的大徑在每一個共同尺寸上都到最後一位相同, 從 1/16 的 7,723 公厘到 6 的 163,830 公厘。

不同的不是螺紋,是「有沒有人指望這兩道牙咬在一起能撐住壓力」。 同尺寸的 G 牙與 Rp 牙是同一個形狀在做不同的工作。

陷阱也就在這裡,而 ISO 7-1 用一整條專門標出來,標題叫〈與緊固螺紋的組合〉。

「將符合 ISO 228-1、公差等級 A 或 B 的外平行牙 G, 與符合 ISO 7-1 的內平行牙 Rp 組合,需要特別考量⋯⋯ 此種螺紋組合未必能達成不漏的接合。

一支 G 公牙旋得進 Rp 母牙,同一個牙型、同一個直徑。 而擁有 Rp 這個牙的那份標準說,結果未必會密封,並把責任推給相關產品標準去想。 那是在警告一種「組得起來、拆不出問題、要到很下游才會被驗出來」的組裝。

兩張表裡沒人引用的兩件事

第一件關於尺寸。ISO 7-1 列了十五個,1/16 到 6。 ISO 228-1 在同樣的範圍裡列了二十四個。 多出來的九個,5/8、7/8、1 1/8、1 3/4、2 1/4、2 3/4、3 1/2、 4 1/2 與 5 1/2,只存在於「不在牙上密封」那一份。 這是我們自己對兩張表做的比對;如果一張圖面把那幾個尺寸當接合螺紋來標, 那個尺寸在 ISO 7-1 裡根本不存在。

第二件關於螺距。那十五個尺寸總共只有四種螺距, 而最粗的那一種,25,4 公厘裡 11 牙, 一路涵蓋了 1 吋到 6 吋。九個尺寸,一種螺距。 六吋管上的牙跟一吋管上的牙螺距一樣,變大的只有直徑。

這些表本身也是換算來的,而且它自己講了: 「主要尺寸是以 1 吋 = 25,4 公厘為基礎換算成公厘的, 從每吋牙數開始」,而每吋牙數決定螺距,螺距再決定其後的一切。 同一張表的欄位標題卻寫著25,4 公厘裡的牙數。 兩份標準的那一欄都是這樣寫的,而兩份講的都是穿著公制外衣的每吋牙數。

兩份標準對不上的那一絲

ISO 228-1 說它的內牙節徑公差 「對應到 ISO 7-1 中直徑公差的正偏差,惟尺寸 1/16、1/8、1/4 與 3/8 例外, 該四者採用略高的數值」。所以我們去對了一遍,下面的算術是我們算的。

先讓 ISO 7-1 對自己。它自己的腳註說,平行內牙的直徑公差 = 量規平面公差(以牙數計)× 螺距 × 錐度 1/16。算出來是:

尺寸牙數 × 螺距 × 1/16算得表上所印
1/16、1/81,25 × 0,907 ÷ 160,070859±0,071
1/4、3/81,25 × 1,337 ÷ 160,104453±0,104
1/2、3/41,25 × 1,814 ÷ 160,141719±0,142
1 到 21,25 × 2,309 ÷ 160,180391±0,180
2 1/2 到 61,5 × 2,309 ÷ 160,216469±0,216

五個尺寸群全中。ISO 7-1 對自己的規則是自洽的。

換成兩份標準互相對。1/2 到 2 這一段,ISO 228-1 印 +0,142+0,180,完全吻合。 宣告的那四個例外也確實比較高,+0,107 對 0,071、 +0,125 對 0,104。然後從 2 1/4 起, ISO 228-1 印 +0,217,而 ISO 7-1 印 ±0,216

差一絲,而且是在那四個例外以外的尺寸上。我們照兩份文件所印的報告, 兩邊都跟印出頁面的算圖對過。我們不說它是錯的,也沒有解釋。 ISO 7-1 確實有一份技術勘誤,而那份勘誤沒有動到這個數字。

那份勘誤,內容是一張圖

ISO 7-1:1994/Cor.1:2007 於 2007 年 8 月 1 日發布, 距離它所更正的那一版十三年。全文兩頁,而它的指令全部就是這一句:

「第 6 頁,Figure 5,以下圖取代原圖:」

一張圖。那是畫出量規平面、基準平面與有用牙長, 在錐形內牙、平行內牙與錐形外牙三者上各自落在哪裡的那張圖。 我們把 1994 的圖與 2007 的替換圖都算成圖檔並排比對, 看不出改了什麼。兩張都是同樣三個視圖、同樣的標註、 同樣的 0,5 P 尺寸;2007 那張是重畫得比較乾淨的版本。 這是在報告我們比對的結果,不是在主張它什麼都沒改。

倒是有一件事確實變了,而且白紙黑字。1994 年那個分委員會叫 螺紋式或平端對焊配件、螺紋、螺紋量測;到了 2007 年, 同一個 SC 5 叫做螺紋配件、焊錫配件、熔接配件、管牙、螺紋量規

回到那支螺柱

一支鎖在盲孔裡、後面有油的螺柱,這兩份標準誰都管不到。它是一般的緊固牙, ISO 7-1 與 ISO 228-1 對它都沒有直接的話可說。 但 ISO 228-1 適用範圍裡那句指令是可以乾淨地推廣的, 而且值得寫在圖面上,而不是在停車場才發現: 如果那是緊固牙,密封就是它外面的兩個面,中間夾一個壓得動的東西

螺帽底下的複合墊圈在做這件事,軟金屬壓潰墊圈在做這件事, 接頭上的端面密封也在做這件事。把密封膠抹進緊固牙的螺紋裡, 是在要求那個螺紋去做一件「該類螺紋的標準明講它不適合」的工作。 那有時候有效。但沒有任何東西是照那樣設計的。

我們也很想給你密封墊圈本身的尺寸標準,但給不了。 複合墊圈與壓潰墊圈的尺寸,我們沒有找到讀得到的公開原文, 所以這一頁對它們的尺寸與材質一個字都不寫。 底部帶 O 形環的平行牙端口系統也一樣,那是這個問題的一個真實而且標準化得很好的答案, 而我們沒讀過。等哪天讀得到,那會是它自己的一頁。

有一套系統確實把密封放在錐面上,而且兩邊都寫下來了:氣瓶閥出口。 它的標準用的是同一種惠氏牙型,螺距 2 公厘,密封在錐面上、由聯結螺帽壓住, 而它全部的力氣都花在確保「錯的兩個零件配不上」: 每一種氣瓶接頭,跟隔壁那一種只差零點七公厘

怎麼用

  • 先讀你引的那份標準的標題。一份寫「壓力密封做在牙上」,另一份寫「不做在牙上」。那個字就是規格本身
  • 不要指望錐管牙乾的就會密。ISO 7-1 在適用範圍裡、在任何尺寸之前,就要求在螺紋上使用適當的填料
  • 不要去找「會密封的平行公牙」。ISO 7-1 寫明平行外管牙不適合作為接合螺紋;它定義的平行型式 Rp 是內牙
  • 看到 G 公牙鎖進 Rp 母牙要標出來。它組得起來、牙型一樣,而 ISO 7-1 說這種組合未必能達成不漏的接合
  • 確認你標的那個尺寸在那份標準裡存在。1/16 到 6 之間有九個尺寸只出現在 ISO 228-1
  • 緊固牙的密封放到牙外面。兩個緊固面、中間夾密封件,那是 ISO 228-1 適用範圍裡的那一句,也是討論串自己走到的答案

這一篇屬於第 2 步,牙。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

ISO 7-1 跟 ISO 228-1 差在哪裡?

差在標題。ISO 7-1 是「壓力密封做在牙上的管牙」,ISO 228-1 是「壓力密封不做在牙上的管牙」。牙型完全相同,ISO 228-1 第 4 條自己講了,而兩張表的大徑在每一個共同尺寸上都相同。不同的是有沒有人指望那兩道牙咬在一起能撐住壓力。

平行管牙要怎麼密封?

不在牙上密。ISO 228-1 的適用範圍寫明,若使用此類螺紋的組件必須做到壓力密封,應以壓緊螺紋以外的兩個緊固面、並在其間置入適當的密封件來達成。實務上那就是螺帽底下的一片墊圈、接頭上的端面密封,或一片複合墊圈。

錐管牙會不會自己密封?

ISO 7-1 沒有這樣說。它在適用範圍那一段之後緊接著寫:應於螺紋上使用適當的填料,以確保壓力密封的接合。一比十六的錐度讓牙側產生干涉,而標準仍然預期螺紋上有東西。

有沒有「在牙上密封的平行公牙」這種東西?

在這套系統裡沒有。ISO 7-1 適用範圍的注 1 寫明,平行外管牙不適合作為接合螺紋。ISO 7-1 唯一定義的平行型式是 Rp,那是內牙,用來讓錐形公牙旋進去。

G 牙可以鎖進 Rp 牙嗎?

機械上可以,因為牙型與直徑都一樣。ISO 7-1 有一整條就在講這個情況,而它最後一句是:此種螺紋組合未必能達成不漏的接合,而且內牙的公差必須在相關產品標準中一併考量。

R、Rc、Rp、G 各是什麼?

在 ISO 7-1 裡,R 是錐形外管牙、Rc 是錐形內管牙、Rp 是平行內管牙,三者都用於在牙上做壓力密封的接合。在 ISO 228-1 裡,G 是壓力密封不做在牙上的管牙,而外部 G 牙有兩個公差等級:A 較緊、B 較鬆。

管牙一共有幾個尺寸?

ISO 7-1 列了十五個,1/16 到 6;ISO 228-1 在同樣範圍裡列了二十四個。只出現在 ISO 228-1 的那九個是 5/8、7/8、1 1/8、1 3/4、2 1/4、2 3/4、3 1/2、4 1/2 與 5 1/2,這是我們自己對兩張表做的比對。

為什麼一吋管牙跟六吋管牙的螺距一樣?

因為整張 ISO 7-1 的表只有四種螺距,而最粗的那一種、25,4 公厘裡 11 牙,涵蓋了 1 吋到 6 吋的每一個尺寸。這些尺寸是從英制值換算過來的,標準在表底的注解裡自己講了。

一般螺栓或螺柱的螺紋裡該不該上密封膠?

這兩份標準都不管一般緊固牙,所以這裡沒有任何一句在規範那個情況。ISO 228-1 對它所涵蓋的管牙說的是:要做到壓力密封,應該來自螺紋以外的兩個緊固面、中間夾一個密封件。那個原則正是螺帽底下的複合墊圈或軟金屬壓潰墊圈在提供的東西。

參考資料

ISO 7-1:1994 與 ISO 228-1:2000 讀的是 iTeh 的公開預覽。ISO 7-1 是第三版、七頁、ISO/TC 5/SC 5、stage 90.93、2026 年複審確認仍現行;ISO 228-1 是第四版、八頁、同一分委員會、2022 年確認。本頁引用的 ISO 228-1 適用範圍,同時逐字出現在它的 ISO 目錄頁摘要上,等於那一句有兩個獨立來源。ISO 7-1 的預覽是掃描件,文字層錯得很嚴重,所以取自它的每一個數字都跟印出頁面的算圖核對過。勘誤是從日本規格協會的公開連結取得的完整兩頁 PDF。下列各項是我們自己的算術,不是任何一份標準的陳述:用 ISO 7-1 自己的腳註去驗證它的直徑公差欄、把該欄與 ISO 228-1 的內牙節徑公差對照、清點只出現在 ISO 228-1 的九個尺寸,以及「九個尺寸共用一種螺距」這個觀察。ISO 228-1 的 0,217 與 ISO 7-1 的 0,216,是照兩份文件所印報告的;我們不說它是錯的,也沒有提出解釋。我們把兩個版本的 Figure 5 都算成圖檔並排比對而看不出差異,那是對我們這次比對的陳述,不是主張勘誤什麼都沒改。除了母標準提到它們的那一句之外,本頁不引 ISO 7-2 與 ISO 228-2 的任何內容,也完全不引 ISO 6149、ISO 1179、SAE J514 或 DIN 7603,那些我們都沒有讀過;因此這一頁對 O 形環端口、以及密封墊圈與壓潰墊圈的尺寸,什麼都沒有說。牙型角度沒有寫,因為預覽裡沒有印出來。本頁不診斷任何引擎,不寫車型或引擎代號,不寫任何密封膠或墊圈的品牌名。討論串僅作為題目來源引用;到那一串結束時,發問者自己的懷疑對象已經離開螺紋了。

詢價

如果圖面上要標管牙,請把標準與符號一起標出來,R、Rc、Rp,或 G 加上它的等級, 因為這兩份標準共用同一個牙型,差別在那個接合密不密。 如果那是緊固牙而接合必須擋住流體,請寫清楚密封件坐在哪裡、坐在什麼面上。

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