螺丝不良（凹陷、划痕、裂纹、起伏）的高效观察
螺丝对工业产品中部件之间的机械性接合来说，几乎是必不可少的元素。不仅是安全性取决于精度和耐久性的汽车、航空相关产品，从建筑到电子部件的许多产品，也要求螺丝具有高品质和可靠性。
下面将从螺丝的基础知识开始，介绍使用4K数码显微系统，实现高水平、高效地观察和检测螺丝不良位置，从而满足研发、品质保证等阶段要求的案例。
螺丝的基本（各部分的名称、尺寸、规格、材质）
螺丝是指在圆柱形轴的侧面设置螺旋状槽的固定部件。小螺丝一般也称为螺钉，与螺母配套使用的称为螺栓。此外，还会根据被接合的材料和用途，使用各种形状、规格和材质的螺丝，例如，木工用的螺丝会使用螺纹部前端尖锐的木螺丝等。普通螺丝各部分的名称、尺寸、规格等螺丝使用时的基本项目总结如下。
螺丝各部分的名称和尺寸
螺丝（外螺纹）代表性部分的名称和尺寸如下所示。
外螺纹的长度一般被称为“公称长度”，指螺脖下区域长度（图中的E）。但是，该定义因螺丝种类和头部形状而不同。例如，如果是接合时头部不会突出的埋头螺丝，全长（图中的F）即为公称长度。
除此之外，如果与头部相接的部分没有螺牙和牙谷，则该部分被称为“圆柱部”。加工时圆柱部和螺纹部之间出现螺牙的峰与谷不完整的“不完整螺纹部”属于圆柱部。
然后，将说明下图所示的螺纹部（外螺纹、内螺纹）的代表性尺寸。
- A
- 外径 外螺纹的螺牙之间的直径，是表示粗细的“公称直径”。
- B
- 有效直径 螺牙宽度和螺纹槽宽度相等时圆的直径。
- C
- 底径 外螺纹/内螺纹的谷底间直径。
- D
- 螺牙角度 从牙峰延伸到牙谷的角度。
- E
- 节距 相邻牙峰之间的距离。
- F
- 内径 内螺纹的牙峰间直径。
螺丝的规格
螺丝有各种规格，尺寸、定义和名称各有不同。下面将介绍代表性的规格、定义、标记方法等。
- 公制螺丝
- 指螺牙的角度为60°，用毫米来表示公称尺寸和螺牙节距的螺丝。根据螺牙节距的不同，可分为粗牙螺丝和细牙螺丝。
可标记为“螺丝名称 × 节距”，并在字母M后面加上螺纹部的最大直径（mm）。例如，“M10”表示螺丝的公称直径为10 mm。节距包括标准的“粗牙节距”和螺牙间隔狭窄的“细牙节距”，后者记为“M〇〇×节距”。 - 统一标准螺丝
- 螺牙角度和公制螺丝一样都是60°，公称尺寸用英寸表示的螺丝。螺牙节距用1英寸范围内的螺牙数量来表示。对于统一标准螺丝的规格，有时也被称为英制螺丝或美式螺丝，一般用于飞机等行业。统一标准螺丝包括普通尺寸的“统一标准粗牙螺丝（UNC）”和细牙的“统一标准细牙螺丝（UNF）”。
标记方法是，“螺丝外径（螺丝编号）-（连字符） 每英寸的螺牙数、螺丝种类（UNC或UNF）”。例如，“1/4-20UNC”是指外径为1/4英寸、每英寸的螺牙数为20的统一标准粗牙螺丝。
螺丝的材质和特点
根据用途，螺丝的头部和螺纹部有多种形状和规格，使用的材质也不尽相同。将说明代表性螺丝材质的种类和特点。
- 钢
- 螺丝使用的主要钢材如下所示。
- 碳钢：较为常见的螺丝钢铁材料。其中S45C（含碳量0.45%左右）是硬度和强度兼备的机械结构用碳钢材料，多用于螺丝。
- 合金钢：添加了Mo（钼）和Cr（铬），用于对强度有要求的螺栓等。
- 不锈钢：根据经过Cr系（Cr马氏体系/18Cr铁氧体系）或Cr-Ni系（18-8奥氏体系）等热处理后变化的组织进行分类，耐腐蚀性和机械性质一般都很好。这些不锈钢材料中，螺丝常用的是奥氏体系。
- 铜、铜合金
- 与其它金属材料相比，机械强度较低，不过容易成型，导电性、导热性、延展性和耐腐蚀性较强。常用作端子的固定螺丝。根据含氧量（铜的纯度）的不同，纯铜可分类为、韧铜（纯度99.5％）、脱氧铜（对韧铜采取抗氢脆措施）、无氧铜（99.995％的高纯度）。出于成本的考虑，螺丝的材质常采用韧铜。
- 铝、铝合金
- 铝制螺丝比钢制螺丝轻1/3左右。除此之外，它的优点还有，具有出色的耐腐蚀性和导热性，比较容易循环使用，利于环保。不过，它的强度低于钢材料，这一直是铝材料需要解决的课题，可用热处理提高表面硬度，或者提高材质强度，使用采取此类措施的铝制螺丝，不但可克服原有的缺点，而且可获取铝材料特有的优点。
- 钛、钛合金
- 钛制螺丝比钢制螺丝轻60%左右，拥有与碳钢几乎相同的强度，还具备较好的耐腐蚀性和耐热性。不过，钛材质难以加工，成本也相当高。钛（纯钛）和钛合金拥有不同的性质。主要用途如下所示。
- 钛：耐腐蚀性强，对人体无害。它具有良好的生物相容性，因此用于医疗用途的螺栓等。
- 钛合金：对于材质的重量来说，强度很高，因此被用于航空宇宙相关产品。加工十分困难，导致螺丝的单价变高。
- 镁、镁合金
- 镁材料的重量约为钢材料的1/4，铝材料的2/3，作为用于螺丝的金属材料来说非常轻。镁合金的优点有，品质轻，比强度高，具有出色的电磁屏蔽性、散热性和振动吸收性，在与同材质的外壳连接时不会发生电蚀。出于这些优点，镁合金被广泛地应用于汽车、飞机、电机产品等各个领域。不过，由于它具有耐腐蚀性低、加工难度高等性质，必须调整使用环境，或者考虑实施表面处理，弥补材料缺点。
- 树脂（塑料）
- 树脂的强度低，但是易成型，品质轻。此外，还可根据树脂的种类获取耐腐蚀性、耐药性等各种性质。例如，树脂中有比重低且耐水解性强的PP（聚丙烯），还有机械性质均衡且耐药性出色的POM（聚甲醛）等，结合螺丝的使用目的，可使用多种多样的树脂。
螺丝不良观察、测量的高水平、高效案例
螺丝、螺栓、螺母、垫片（垫圈）等基本上都是用金属制成，并且形状立体。因此在多数情况下，在观察损害品质的凹陷、划痕、裂纹等外观不良和三维形状不良时，往往会出现只可局部对焦、光泽或与背景之间的低对比度导致照明条件难以设定等问题。
基恩士的超高精细4K数码显微系统“VHX系列”采用高分辨率HR镜头、4K CMOS等先进技术和电动控制，自主研发出一套观察系统。使用这套系统，就可通过简单的操作对清晰的4K高分辨率图像进行观察，或者测量二维和三维尺寸。同时，还解决了过去的课题，实现观察的高水平化和测量的定量化，并缩短作业时间，提高作业效率。
观察螺牙凹陷的倾斜
运用4K数码显微系统“VHX系列”的“多方位观测系统”，无需改变目标物位置，就可以低倍率或高倍率从各种角度清晰地观察螺丝上细微的凹陷、划痕等不良。
相较于传统显微系统，实现约20倍的大景深，即使是立体目标物也无需花时间调焦，可用全幅对焦的清晰图像观察不良位置*。
与本公司旧VH系列产品的比较
观察螺母起伏
4K数码显微系统“VHX系列”利用Optical Shadow Effect Mode，通过抽真空等方法，只需操作按钮就可轻松获取接近SEM（扫描电子显微镜）的高对比度信息。由此便可进行仔细观察，连对比度低、难以观察的金属表面的细小凹凸也不放过。
可将目标物的颜色信息叠加在Optical Shadow Effect Mode图像上，同时显示凹凸信息和颜色信息。此外，如下图所示，使用以不同颜色显示凹凸信息的“色差图像”，连小螺母上的起伏等细微的凹凸信息也变得一览无余。
而且，“VHX系列”还可直接在高分辨率4K图像上进行二维和三维的尺寸测量。在测量三维尺寸时，还可获取各个位置的轮廓信息。仅用1台设备就可自动完成使用观察图像和测量值的报告制作。
螺丝观察、分析的新方法-4K数码显微系统
使用4K数码显微系统“VHX系列”，不仅通过清晰的4K图像提高了观察水平，还可利用丰富的观察系统和功能，大幅改进了观察和分析的方法。
“多方位观测系统”可轻松调节视野、旋转轴、倾斜轴这三根轴，实现了共心性，即使倾斜、旋转，视野亦不会偏离。即使是螺丝的不良位置等立体且细微的观察目标，也可流畅地倾斜观察。
除此之外，Optical Shadow Effect Mode可通过简单操作实现难以做到的观察，例如，获取高对比度信息，观察起伏等细微凹凸和细小划痕，并以可视化的方式呈现这些信息。
“VHX系列”拥有诸多优点，不仅使研发和品质保证阶段的观察和分析变得高水平化、定量化，还提高作业速度，简化操作流程，从而避免了只有特定人员才可操作等问题。如需了解相关详情，欢迎点击下列按钮，下载查阅产品目录或随时咨询。
