這是什麼
螺紋鎖固扭力計算器可幫你估算：要在螺栓接合處達到目標夾持力（預緊力），扳手需要施加多少扭力。它採用工程界廣泛使用的簡式扭力公式 \(T = K \cdot F \cdot d\)，其中 \(K\) 為無因次的摩擦係數（nut factor），\(F\) 為所需的夾持力，\(d\) 則是螺紋（螺栓）的公稱直徑。此關係式具有通用性，只要單位前後一致，套用任何單位系統都成立。
如何使用
輸入摩擦係數 \(K\)（一般出廠未處理的普通鋼螺栓約 0.2，有潤滑約 0.15，乾燥或鍍鋅表面約 0.3）、以牛頓（N）為單位的目標夾持力 \(F\)，以及以毫米（mm）為單位的公稱螺紋直徑 \(d\)。計算器會同時輸出以牛頓・米（\(\text{N}\cdot\text{m}\)）與牛頓・毫米（\(\text{N}\cdot\text{mm}\)）表示的扭力。由於摩擦對結果影響最大，請務必依照螺栓的實際表面狀況與潤滑條件，選擇對應的 \(K\) 值。
公式解析
施加的扭力中，約有 50% 用來克服螺帽／螺栓頭座面的摩擦，約 40% 用於克服螺紋摩擦，真正用來拉伸螺栓、產生預緊力的僅約 10%。摩擦係數 \(K\) 正是把上述所有效應整合成單一係數，因而得到簡潔的線性關係式 $$T = K \cdot F \cdot d$$ 由於 \(d\) 以毫米輸入，計算器會除以 1000 換算成米，再得出 \(\text{N}\cdot\text{m}\) 的扭力結果。完整關係式為 $$T = \text{K} \cdot \text{F (N)} \cdot \frac{\text{d (mm)}}{1000}$$
實際範例
當 \(K = 0.2\)、\(F = 10{,}000\ \text{N}\)、\(d = 10\ \text{mm}\) 時：$$T = 0.2 \times 10{,}000 \times \frac{10}{1000} = 0.2 \times 10{,}000 \times 0.01 = \mathbf{20\ \text{N}\cdot\text{m}}$$（等同於 20,000 N·mm）。
螺帽係數 (K) 值（依據緊固件條件）
螺帽係數 \(K\)（也稱為扭矩係數）將螺紋摩擦力、軸承（螺帽下）摩擦力和幾何螺距效應整合為單一無因次數字，用於 \(T = K \cdot F \cdot d\)。它是計算中變異性最大的輸入值——K 的微小變化會導致給定夾持力所需扭矩的相應變化。下表為典型的已發佈範圍；在可取得的情況下，應始終參考緊固件供應商或組裝規格。
| 緊固件/潤滑條件 | 典型 K（範圍） | 名義 K |
|---|---|---|
| 如收到之狀態的普通鋼（輕微油膩的軋製表面） | 0.18 – 0.22 | 0.20 |
| 乾淨乾燥，無潤滑劑 | 0.20 – 0.30 | 0.25 |
| 機器油潤滑 | 0.12 – 0.18 | 0.15 |
| 蠟/二硫化鉬（鉬） | 0.10 – 0.12 | 0.11 |
| 電鍍鋅 | 0.20 – 0.25 | 0.22 |
| 熱浸鍍鋅 | 0.25 – 0.35 | 0.30 |
| 鎘鍍層 | 0.12 – 0.20 | 0.16 |
| 黑色氧化物 | 0.15 – 0.20 | 0.18 |
| 不鏽鋼對不鏽鋼（無潤滑——有夾咬風險） | 0.25 – 0.50 | 0.30 |
| 聚四氟乙烯（PTFE）塗層 | 0.08 – 0.12 | 0.10 |
注意：這些 K 值是近似值，且強烈取決於來源和條件。表面粗糙度、電鍍厚度、重複重用、溫度和組裝速度都會改變有效螺帽係數。對於關鍵接頭，應在代表性硬體上通過實驗測定 K。
建議扭矩和夾持力（按螺栓尺寸和等級）
下表列出了常見標準螺距公制螺栓在螺帽係數 \(K = 0.20\)（乾淨、輕微油膩的鋼）下的指導緊固扭矩，目標夾持（預負荷）力約設為證明負荷的 65–70%——這是通用接頭的常見假設。扭矩由 \(T = K \cdot F \cdot d\) 計算。例如，M12 8.8 級螺栓，目標預負荷約為 28,800 N，給出 \(T = 0.20 \times 28800 \times 0.012 = \) 69.1 N·m。始終根據適用的設計標準或製造商資料進行驗證；下表中的值為典型值並已四捨五入。
| 尺寸 | 應力面積 (mm²) | 目標預負荷，8.8 級 (kN) | 扭矩 8.8 (N·m) | 扭矩 10.9 (N·m) | 扭矩 12.9 (N·m) |
|---|---|---|---|---|---|
| M6 | 20.1 | 7.3 | 9 | 13 | 15 |
| M8 | 36.6 | 13.3 | 21 | 31 | 37 |
| M10 | 58.0 | 21.1 | 42 | 62 | 73 |
| M12 | 84.3 | 30.7 | 73 | 108 | 126 |
| M16 | 157 | 57.2 | 180 | 265 | 310 |
| M20 | 245 | 89.4 | 360 | 510 | 600 |
| M24 | 353 | 129 | 620 | 880 | 1030 |
這些是根據常見的緊固件標準（例如 ISO 898-1 性能等級）為標準螺距在所述假設條件下得出的指導數值。10.9 級和 12.9 級欄按這些等級的更高證明強度進行比例調整。對於潤滑或塗層緊固件，請從上表中選擇相應的 K 來減少扭矩。
關鍵術語和變數
- T — 緊固扭矩 (N·m 或 N·mm)
- 應用於螺帽或螺栓頭的旋轉力矩，以產生所需的夾持力。在本工具中，\(T = K \cdot F \cdot d\)，其中 d 從 mm 轉換為 m。
- K — 螺帽係數/扭矩係數（無因次）
- 一個經驗因子，綜合了螺紋摩擦力、螺帽下軸承摩擦力和螺紋螺距幾何。通常為 0.10–0.30，取決於潤滑和表面處理。
- F — 夾持力/預負荷 (N)
- 螺栓杆軸向所開發的張力，用於夾持接頭。這是緊固的有效輸出；只有一小部分輸入扭矩（通常約 10–15%）轉換為預負荷，其餘部分用於克服摩擦。
- d — 名義直徑 (mm)
- 螺栓螺紋的名義大（外）直徑，例如 M12 螺栓的 12 mm。公式除以 1000 以轉換為公尺。
- 預負荷
- 組裝時安裝在緊固件中的初始張力，等於 F。適當的預負荷使接頭保持夾持，並抵抗鬆動和疲勞。
- 證明負荷 (N)
- 螺栓在沒有可測量永久變形的情況下能承受的最大拉伸負荷，按性能等級定義。目標預負荷通常設為證明負荷的百分比（通常為 65–75%）。
- 性能等級
- 公制螺栓的強度等級（例如根據 ISO 898-1 的 8.8、10.9、12.9）。第一個數字與抗拉強度有關，第二個與屈服強度與抗拉強度的比例有關。
- 螺紋摩擦
- 螺栓和螺帽的接合螺紋之間在緊固過程中滑動時的阻力；螺帽係數 K 的主要成分。
- 軸承（螺帽下）摩擦
- 旋轉的螺栓頭或螺帽面與夾持表面或墊圈之間的阻力；通常是所需扭矩的最大單一貢獻者。
常見問題
為什麼潤滑的影響這麼大？潤滑會降低 \(K\) 值，因此相同的扭力可產生更大的夾持力；反過來說，要達到同樣的夾持力所需的扭力也更小。請務必選用與實際狀況相符的 \(K\) 值。
這個結果準確嗎？並非如此。摩擦係數法只是一種近似估算，實際預緊力的離散範圍可能達到 ±25% 甚至更高。對於關鍵接合處，建議改用轉角法（angle-of-turn）或量測螺栓伸長量來控制。
可以使用英制單位嗎？可以，但需搭配完整版的扭力公式；本工具預設 \(F\) 以 N、\(d\) 以 mm 輸入，並以 \(\text{N}\cdot\text{m}\) 輸出。
