兩道痕都叫裂痕,而標準只禁掉其中一種,不論多小

r/DIY 上有人的螺絲在灰泥牆裡斷掉,而且是兩家不同公司的兩個產品附的螺絲,每一次他都有先鑽導孔。他問的是每個人最後都會問的那個問題:是我做錯了什麼,還是現在的廠商就是隨盒附便宜螺絲?那一串投給了便宜螺絲,最高票 196 分。原 po 後來自己傾向於「我的導孔太小」。兩個判決都合理,而且兩個都查不了,因為一百一十六則留言裡沒有人指名任何一份文件。文件是有的,而它對「缺陷」這個詞的說法,比兩邊預設的都更奇怪。

淬火裂痕,任何深度、任何長度、任何位置,都不允許。 鍛造裂痕,允許到一個公稱螺紋直徑那麼長。 同一份標準、同一頁,兩個都叫 crack。分開它們的不是有多大, 而是它從哪裡來的。這也意味著「這道裂痕可以接受嗎」,用尺量不出答案。

文件是 ISO 6157-1:1988,Fasteners,Surface discontinuities, Part 1。那是 1988 年的第一版,而它至今仍然掛在「已確認的國際標準」上, 這件事值得在有人因為年份就把它放掉之前先講。它只做一件事: 替每一種會出現在螺栓上的痕跡命名,說出它的成因,然後給一個限度。

在看限度之前,先看管住全部限度的那一句。1.3 說:當第 3 條所列的允許限度出現時, ISO 898-1 所規定的機械與功能性質最小值仍應被滿足。 所以「被允許」從來不等於「可以比較弱」。它的意思是: 那個瑕疵預期會在那裡,而那些數字預期照樣成立。

那兩種裂痕

標準把 crack 定義成一個乾淨的、結晶狀的破斷,穿過或橫越晶界; 通常是鍛造或其他成形作業、或熱處理時把金屬應力操過頭造成的。 然後它把這個字劈成兩半。

淬火裂痕鍛造裂痕
成因硬化時,過高的熱應力與相變應力切斷或鍛造作業
位置任何地方;標準畫的例子包含頭頂、頭部的角、承壓面、圓角與牙底頭頂,以及凹頭件的凸起周邊
外觀通常在表面上呈不規則而散亂的走向
限度任何深度、任何長度、任何位置:不允許長度 l < d;深度或寬度 b ⩽ 0,04 d

在 M10 上,鍛造裂痕那個限度是一道最長十毫米、最深零點四毫米的痕跡, 長在頭頂上,而它合格。一道只有它幾分之一大、長在同一個位置的淬火裂痕,不合格。

標準也給了一個現場可用的線索,值得帶著:零件如果經過顯著的再加熱, 裂痕通常會被氧化皮染色。 那是它在這個問題上提供的唯一一個觀察上的幫助, 而這個區別剩下的部分,住在製程裡而不是住在零件上。

其餘的詞彙,連同它們的數字

以下全部用 d 表示公稱螺紋直徑, d1 表示頭部或凸緣直徑。

名稱是什麼限度
鍛裂(forging burst)鍛造時在頭部的平面或角、或凸緣與圓頭件的周邊裂開六角頭上,不得延伸進入頭頂面的倒角圓或頭下承壓面;發生在兩個扳手平面交界處的,不得使對角寬度低於規定最小值。凸緣與圓頭上,單一處寬度 0,08 d1;兩處以上時 0,04 d1,其中一處可以到 0,08 d1
剪裂(shear burst)同一家族,走向大約與產品軸線成 45 度與鍛裂相同
縫與疊(seam / lap)在牙、桿身或頭部上縱向延伸的一條細的直線或平滑曲線。標準說這些是原料本身固有的允許深度 0,03 d;若延伸進頭部,改用鍛裂的限度
缺料(void)鍛造或鐓鍛時金屬沒有填滿留下的淺坑,常來自被壓進去的切屑或原料上的鏽深度 h ⩽ 0,02 d,且最大 0,25 mm。另外還有一條「承壓面上所有缺料的合計面積」的限度,在我們的複本裡讀不到
折疊(fold)鍛造時金屬自己折了過來外角:允許。內角、位於承壓面或其以下:不允許,除非另有特別准許
刀痕(tool mark)工具在表面移動留下的淺溝在桿身、圓角或承壓面上由機械加工造成的,依 ISO 468 試驗時不得超過 3,2 µm 的表面粗糙度

裡面有兩列值得回頭再看一次。縫與疊那一列直接說了這些是隨線材一起進來的、 不是鍛造廠弄出來的,而這跟本站 滾牙補不了什麼 從另一頭講的是同一件事:不好的線材裡的縫,會連同其他東西一起被滾進牙裡。 而六角頭那條鍛裂限度,轉的是「對角寬度不得低於最小值」, 那正是扳手尺寸那張表的第二欄, 也是那一欄之所以會被列出來的理由。

這就繞回那盒螺絲

現在讀適用範圍。它排在文件的最前面,而通常是最後才有人去看的東西。 它適用於公稱螺紋直徑 5 mm 及以上product grades A 與 B性能等級至 10.9 為止的螺栓、螺絲與螺樁, 除非產品標準另有規定,或雙方另有約定。

用膠帶黏在兒童門欄上的那包螺絲,多數時候光在第一關就出局了, 另外兩關還沒開始吵。這意味著那一串在問的,是一個背後沒有文件的問題。 對那些螺絲,沒有任何一張「允許的瑕疵」表可以查, 所以「它們是不是不良品」,任何人往哪個方向都定不了案。 這跟在沒有講定樣品的情況下吵一個表面處理 是同一種結構:不是對事實有歧見,而是這個歧見沒有地方可以查。

而 1.2 講了在意的時候該怎麼辦。如果應用的工程要求需要更嚴格控制表面不連續, 應在各該產品標準中規定,或由買方在詢價與訂購單中指定適用的限度。 自動組裝之類特殊要求的較嚴限度在 ISO 6157-3,那一部我們沒有讀,也不引用它的任何內容。

這一頁不會告訴你的事

它不會說那幾支螺絲到底是不是不良品。這份文件裡沒有任何東西在診斷一支在使用中斷掉的螺絲, 而那一串裡的兩個候選解釋,都住在別的地方。 最高票那則的建議是「導孔鑽螺絲的直徑減掉牙」,那是用白話講的牙底直徑, 而它正好就是公開的導孔規則所掛的那個直徑, 只是那個百分比會隨木材種類改變。原 po 自己的結論「導孔太小」,也是同一頁的事。

這份標準真正做的,是把「缺陷」這個詞從眼睛手上拿走,交給製程。 一個你看得見也量得到的痕跡可能是被允許的; 一個你幾乎找不到的更小的痕跡可能不是。 如果你希望這個判斷是你自己也拿得到的、而不是只有製造者拿得到, 取得它的方法很無聊,而且就寫在標準裡:把那個編號寫進訂單。

這一篇屬於第 6 步,文件。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

螺栓頭上有裂痕就一定是缺陷嗎?

依照定義它們的那份標準,不一定。ISO 6157-1 把淬火裂痕與鍛造裂痕分開:淬火裂痕來自硬化,任何深度、任何長度、任何位置都不允許;鍛造裂痕來自切斷或鍛造作業,允許到長度一個公稱螺紋直徑、深度或寬度到該直徑的 0,04。兩者是按成因分的,不是按大小,所以把那個痕跡量出來並不會回答這個問題。

要怎麼分辨淬火裂痕跟鍛造裂痕?

標準給了一個觀察上的線索,其餘的把區別放在製程裡。它說淬火裂痕在表面上通常呈不規則而散亂的走向;並說零件如果經過顯著的再加熱,裂痕通常會被氧化皮染色。鍛造裂痕的位置在頭頂,以及凹頭件的凸起周邊。除此之外,差別在於這顆零件是怎麼被做出來的,不在於那個痕跡長什麼樣。

什麼是縫或疊,它被允許嗎?

是在牙、桿身或頭部上縱向延伸的一條細的直線或平滑曲線。ISO 6157-1 說縫與疊是製作扣件所用原料本身固有的,不是鍛造帶進來的東西,並允許到公稱螺紋直徑的 0,03 這個深度。如果一條縫往上延伸進了頭部,就要改用鍛裂那組限度。

這份標準適用於平整包裝盒裡附的那種螺絲嗎?

通常不適用,而理由就在適用範圍的第一行。ISO 6157-1 適用於公稱螺紋直徑 5 mm 及以上、product grades A 與 B、性能等級至 10.9 為止的螺栓、螺絲與螺樁。跟著五金件一起包起來的小螺絲,光在直徑那一關通常就出局了。那不代表它是壞螺絲;那代表沒有一張「允許的瑕疵」表可以訴諸,所以「它是不是不良品」這個問題背後沒有文件。

如果一個瑕疵是被允許的,那顆螺栓是不是就比較弱?

標準說不應該。1.3 寫明:當表面不連續的允許限度出現時,ISO 898-1 所規定的機械與功能性質最小值仍應被滿足。所以那些限度是畫在「瑕疵預期會在那裡、而強度數字預期照樣成立」的地方,而不是當成一個被容忍的折減。

要怎麼把表面瑕疵管得更嚴?

用寫的去要。1.2 說:當應用的工程要求需要更嚴格控制表面不連續時,應在各該產品標準中規定,或由買方在詢價與訂購單中指定適用的限度。自動組裝之類特殊要求的限度在 ISO 6157-3,那是另外一部。

參考資料

ISO 6157-1:1988 讀的是公開預覽,該預覽把文件帶到 3.5 條,上面引用的每一個限度都出自那份原文。目錄條目另外在 ISO 網站上確認過,儘管年份是 1988,它仍然停在 90.93、國際標準已確認。承壓面上所有缺料合計面積的那條限度,在我們的複本裡讀不到,刻意不引用刀痕那一條的粗糙度參數符號同樣沒有存活下來,所以只給數值而不指名那是哪一個參數。預覽止於 3.5 條,之後的內容沒有讀到。本頁不出現 ISO 6157-3 的任何限度,因為我們沒有讀那一部。本頁不診斷來源討論串裡的那幾支螺絲,也不對它們是不是不良品表態;那個問題的導孔與母材那一側在本站先前的頁面上,這裡不重述。本頁不對任何消費性產品附帶螺絲的性能等級或 product grade 做出宣稱;標準裡的圖只被描述,沒有被重製。

詢價

如果扣件的表面狀態對你的製程有影響,請把它寫在訂單上而不是留到進料檢驗, 並且指名你要套用哪一份標準。那是「一個你做得出來的判斷」 跟「一個你只能拿去爭」之間的差別。

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