کاربرد بسیار وسیع پیچ و مهره در صنایع مختلف

در صنایع مختلف جهت اتصال قطعات از روشهای متعددی مانند چسب، میخ، پرچ، بست، پیچ و مهره، جوش و غیره استفاده می شود که هر یک در صنایع مختلف کاربرد بیشتری داشته و مزایا و معایب خود را دارند. آنچه روشن است صنعت فلزات گسترده ترین نوع صنعت بوده که اتصالات در این صنعت بیشتر از اتصالات جوشی و اتصالات پیچ و مهره ای است. این اتصالات از آنجا که اولا قابل تعویض هستند و مهمتر از آن از آنجا که میتوانند از گریدی بالاتر از گرید دو قطعه قابل اتصال باشند به عنوان پرکاربرد ترین نوع اتصالات در صنعت فلزات هستند. از پیچ مهره استفاده بسیار گسترده ای بالاخص در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی البته بیشتر بصورت استاد بولت، صنعت ساختمان و سوله سازی، صنعت آب و فاضلاب، پل سازی و سد سازی می شود.

مهره های شش گوش که در اتصال پیچ شش گوش و استاد بولت ها مورد استفاده قرار می گیرند از داخل رزوه شده و در واقع قطر داخلی قابل اندازه گیری آنها معرف قطر اسمی مهره نبوده چرا که از هر طرف 0.65 میلیمتر در سیستم متریک یعنی در مجموع 1.3 میلیمتر کمتر از قطر اسمی مهره قابل اندازه گیری هستند. مهره های شش گوش نحوه اتصال بسیار مناسب با مقاومت کششی، فشاری و پیچشی بسیار بالایی را در اتصالات به وجود می آورند و در نتیجه اتصالات همواره بعنوان مناسب ترین و اولین انتخاب مهندسین و تکنسین ها در صنایع مختلف مطرح هستند. بر خلاف پیچ ها که معمولا به روش فورج سرد تولید می شوند مهره ها از روش فورج گرم از مفتول هایی با متریال مختلف از فولاد کم کربن کلاس 5 تا فولاد پر کربن کلاس 12 تولید می شوند و همین کلاس نیز بصورت تک عددی بر روی سطح مهره قید می گردد. از نظر مهندسی پیشنهاد می شود مهره ای که روی پیچ بسته می شود از کلاس خود پیچ بوده و یا یک کلاس بالاتر باشد. موضوعی که متاسفانه در بسیاری از صنایع نادیده گرفته شده برای کاهش هزینه ها کلاس مهره چندان مورد توجه قرار نمی گیرد. مهره ها طبق استاندارد های مختلف ساخته می شوند که این استاندارد ها بیانگر نوع دنده ریز و درشت، متریک و غیر متریک و همچنین گوشت و ضخامت مهره ها، پوشش سطحی و متریال آنها می باشد. معروف ترین استاندارد های مهره ها در اتصال پیچ شش گوش DIN934 و در اتصال استاد بولت ها استاندارد ASTM A194 می باشد.

پیچ ها را بسته به نوع کاربری معمولا از جنس آهن کم کربن کلاس 4.6 و 5.6 ، آهن پر کربن خشکه کلاس 8.8 و بالاتر ، استیل و تیتانیوم می سازند. هر یک از این مواد اولیه مزایا و معایب خود را دارند که ویژگی منحصر به فردی برای کاربری ویژه به پیچ می دهند. بطور کلی پیچ های استیل و گالوانیزه به دلیل مقاومت بالایی که در برابر زنگ زدگی و خوردگی دارند انتخاب مناسبی برای مناطق مرطوب و یا در صنعت و شرایط محیطی اسیدی و خورنده دارند. گرید و یا کلاس مهمترین فاکتور در تعیین میزان سختی، تنش کششی، تنش برشی، پیچش و در واقع خواص فیزیکی و ذاتی پیچ دارند و در واقع آنچه در هند بوک های مهندسی برای انتخاب پیچ و مهره ها قید شده معمولا بیشتر در رابطه با ویژگی های ابعادی و کلاس یا گرید است. کلاس پیچ و مهره با دو عدد مشخص می شود و در سیستم استاندارد بین المللی می باشد. عدد اول ضرب در 10 میزان بار کششی است بر حسب کیلوگرم که یک میلی متر مربع از سطح مقطع پیچ می تواند تحمل کند. عدد دوم ضربدر 100 میزان درصدی از بار اول است که پیچ بدون تغییر فرم در حالت کششی میتواند تحمل کند.

به پیچ آهن نیز معروف هستند و همراه با مهره کلاس 5 و یا 5 به بالا بسته می شوند در دستگاه های استاندارد DIN طبق DIN931 بصورت نیم دنده و DIN933 بصورت تمام دنده تولید می شوند. این کلاس از پیچ و مهره ها در ساختار مفتولشان کربن کمتری نسبت به کلاس های بالا تر دارند از نظر انعطاف بهتر هستند اما استقامت کمتری دارند. هر میلی متر مربع از سطح مقطع این پیچ قادر به تحمل بار 50 کیلوگرم بار است و تا 60 از بار وارد شده را نیز بدون تغییر شکل تحمل می کند. پیچ های کلاس 5.6 معمولا با دنده درشت بصورت Coarse Thread تولید می شوند و مصرف اصلی آنها اتصالات معمولی است که نیاز به مقاومت کششی بالایی نیست. این نوع پیچ و مهره در دسته پیچ های متریک دسته بندی می شود و در دستگاه استاندارد ایزو از استاندارد ISO 898 تبعیت می کند. در ساختار کلاس 5.6 حداکثر 0.55 درصد کربن، 0.05 درصد فسفر و 0.06 درصد گوگرد وجود دارد. صنایع پیچ و مهره آژاکس تولید کننده انواع پیچ و مهره شش گوش کلاس 5.6 نیم دنده و تمام دنده سایز M6-M34 می باشد. کاربرد پیچ و مهره 5.6 در صنعت بسیار زیاد است.

به نام پیچ خشکه نیز در بازار معروف است یکی از پرکاربرد ترین نوع اتصالات پیچ و مهره شش گوش محسوب می شود. برای اتصال پیچ های کلاس 8.8 از مهره کلاس 8 و یا 8 به بالا استفاده می شود. این کلاس حد متوسطی از سختی و استقامت کششی را از خود نشان می دهد و در هر میلی متر مربع از سطح مقطع خود بار 80 کیلوگرم را بصورت کششی تحمل می کند. البته باید خاطر نشان کرد که محاسبه بار ترکیبی وارد به مقطع پیچ علاوه بر تقسیم کل بار به زاویه قرارگیری بار و پخش بار، توازن و یا عدم توازن بار و غیره بستگی دارد و صرفا تقسیم بار بر روی پیچ و مهره ها بیانگر بار وارده بر هر یک نیست. پیچ های خشکه تا 80 درصد نیروی کششی قید شده بدون تغییر شکل بار تحمل می کنند.

پیچ و مهره های کلاس 10.9 از فولاد با درصد کربن متوسط تولید شده و تنسایل و مقاومت نسبتا بالایی دارند. طبق استاندارد ASTM A324 تولید میشوند و طول گام آنها از 1 میلیمتر برای پیچ با قطر خارجی 6 میلیمتر تا 6 میلیمتر برای پیچ با قطر خارجی 72 میلیمتر متغییر است. پیچ و مهره کلاس 10.9 تنسایل 1040 مگا پاسکال و مقاومت خستگی 940 دارد و بر روی آن مهره کلاس 10 و یا بالاتر از 10 بسته می شود. از آنها در سازه های ساختمانی، سوله سازی ها، دکل های مخابراتی، پل سازی، سد سازی و صنایع نفت و گاز به وفور استفاده می شود و معمولا با پوشش گالوانیزه و یا داکرومات عرضه می شوند.