معرفی انواع پیچ و مهره های صنعتی:

 

پیچ و مهره‌ها  یکی از پرکاربردترین قطعات صنعتی هستند که به منظور ایجاد اتصال بین قطعات و تجهیزات مورد استفاده قرار می گیرند. برتری پیچ و مهره ها نسبت به روش های اتصال دائم از جمله جوشکاری این است که اگر تعمیر قطعه نیاز باشد به راحتی قابل باز و بسته کردن و تعمیر کردن هستند. پیچ و مهره‌ها دارای کاربردهایی بسیار گسترده در بسیاری از صنایع هستند که این کاربردهای گسترده این محصول، سبب طراحی آن در انواع مختلف شده است. پیچ و مهره‌ها در مدل، سایز و جنس‌های مختلفی تولید می‌شوند.

در صنایع از پیچ و مهره ها بعنوان اتصالات اصلی صنعتی یاد می شود که در شکل های بسیار متنوع با گرید ها، سایز ها و قابلیت های مکانیکی و شیمیایی مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند.  پیچ و مهره های فلزی در کنار جوش های فلزی دو روش برای اتصالات قطعات، صفحات و سازه های فلزی به یکدیگر محسوب می شوند که هر یک دارای مزایا و معایب مربوط به خود می باشند اما در کل مزایای استفاده از پیچ و مهره ها در قیاس با جوش فلزات بسیار گسترده تر است . بعنوان مثال از پیچ و مهره ها می توان برای اتصال سطوح با جنس های مختلف و گرید های مختلف بعنوان مثال سطوح فلزی فولادی به سطوح برنزی استفاده نمود حال آنکه اتصال دو سطح با جنس مختلف از طریق جوشکاری مقدور نمی باشد . البته برای اتصال دو سطح با بکارگیری پیچ و مهره ها نیاز به ایجاد سوراخ سطحی در داخل سطح می باشد که این امر سبب تمرکز تنش در این نقاط شده و مقاومت سطح در برابر انواع تنش های کششی، برشی و پیچشی را کاهش می دهد.

پیچ و مهره های صنعتی بر حسب نوع کاربری که دارند در شکل های مختلفی تولید می شوند که متناسب با صنایع قابلیت های متفاوتی نیز از خود نشان می دهند. نوع متریال بکار گرفته شده در تولید پیچ و مهره ها نیز که می تواند از جنس ها و گرید های پایین آهنی گرفته تا گرید های بالای فولادی در کنار گرید های مختلف پیچ و مهره های استنلس استیل، تیتانیوم و متریال های خاص تر باشد هر یک مشخصات مکانیکی و شیمیایی ویژه ای را به پیچ و مهره ها می دهند که برای صنایع مختلفی مناسب می باشند.  در زیر به بررسی انواع پیچ و مهره های صنعتی می پردازیم.

پیچ و مهره های شش گوش Hex bolt  جزء اولیه ترین و پر کاربردترین نوع پیچ و مهره های صنعتی محسوب می شوند که در آن قطر جان پیچ در طول ثابت بوده و بسته به گرید و متریال می توانند با دنده درشت  COARSE THREAD  یا دنده ریز FINE THREAD  تولید شوند.  پیچ و مهره های شش گوش هم با سایز گل معمولی با استاندارد های DIN933  تمام دنده و DIN931  نیم دنده تولید   می شوند و هم با گل درشت برای کاربری های سازه ها معروف به پیچ و مهره سازه و استاندارد DIN6914  در بازار عرضه می شوند. یکی دیگر از انواع پیچ، پیچ استوانه‌ای است که دارای کاربردهای زیادی در صنایع است. این پیچ که به پیچ ماشینی هم شناخته می‌شود، دارای سر استوانه‌ای شکل است. پیچ استوانه دارای بدنه رزوه شده است که این رزوه‌ها در ابعاد مختلف ریز، استاندارد و درشت موجود هستند. پیچ‌های استوانه‌ای در ابعاد مختلف تولید و عرضه می‌شوند که این ابعاد توسط استانداردهای مختلف تعریف می‌شوند. همچنین باتوجه به کاربرد این پیچ‌ها از گریدهای مختلف فولاد، استیل و پلاستیک ساخته می‌شوند.

پیچ آلنCap head screw  که در واقع نوع مدرن پیچ و مهره های صنعتی محسوب می شود که کاربری شبیه به پیچ و مهره های شش گوش و در اتصالات ماشین آلات صنعتی دارد.  پیچ آلن طبق استاندارد تنها بصورت نیم دنده تولید می شود اما بنا به درخواست بازار نمونه های تمام دنده آن نیز تولید شده است.  پیچ آلن استاندارد DIN912  در دو گرید فولادی خشکه 8  و فولادی پر کربن 12.9  تولید می شود و بصورت آبکاری شده به بازار عرضه می شود.  پیچ آلن استیل نیز در دو گرید A2 , A4  در بازار موجود می باشد.  پیچ آلن یکی از پرکاربردترین انواع پیچ است که دارای حفره‌ای شش گوش در قسمت سر یا گل پیچ است. نکته  قابل توجه در رابطه با پیچ آلن این است که برای باز و بسته کردن آن از نوعی آچار مخصوص که کلید آلن نام دارد، استفاده می‌شود و نیازی به استفاده از آچارهای معمولی و چرخاندن سر پیچ نیست؛ بنابراین برای کاربردهای با فضای نصب محدود بسیار مناسب است. پیچ آلن استحکام کششی بالایی را فراهم می‌کند، بنابراین در کاربردهایی که استحکام بالا نیاز است به وفور استفاده می‌شود. پیچ آلن انواع مختلفی دارد که هر نوع در سایزهای مختلف موجود هستند. پیچ آلن استوانه‌ای، سرتخت، مغزی، شولدری از جمله پرکاربردترین انواع پیچ آلن هستند.

استاد بولتStud Bolt  در واقع دسته ای از پیچ و مهره های صنعتی را شامل می شود که بصورت تمام دنده یعنی به شکل میله بدون گل دنده شده می باشد و با دنده های درشت و اغلب با دنده های اینچی در بازار یافت می شود. استاد بولت ها هم در گرید های مختلفی فولادی و هم به شکل استاد بولت استیل تولید می شوند و دارای کاربری عمده در اتصالات لوله ها و فلنج ها، شیر آلات صنعتی و در کل در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی و صنایع آب و فاضلاب می باشند.

پیچ متری Threaded Rod  دارای شباهت هایی با استاد بولت ها می باشند اما استاندارد تولید پیچ متری متفاوت و دارای حساسیت های کمتری نسبت به استاد بولت ها است. پیچ متری هم از گرید های مختلف آهنی و بصورت آبکاری شده مورد استفاده قرار می گیرد و هم از جنس استنلس استیل تولید می شود.  پیچ متری دارای کاربری عمده ای در صنایع ساختمانی و برای اتصالات کانال ها و صفحات فلزی است.

پیچ خشکه همان پیچ فولادی است که در صنعت پیچ و مهره تحت عنوان پیچ خشکه شناخته می‌شود. این پیچ در گریدهای مختلف استحکامی ساخته می‌شود. گریدهای پرکاربرد این نوع پیچ شامل گریدهای 8.8، 10.9 و 12.9 است. مفهوم این اعداد به این صورت است که مثلا گرید 10.9 دارای استحکام کششی 10 مگاپاسکال است و استحکام تسلیم آن ۹۰ درصد استحکام کششی آن است. با این تفاسیر گریدهای 10.9 و 12.9 استحکام بالاتری دارند و برای موقعیت‌هایی که استحکام بالا نیاز است استفاده می‌شوند.

پیچ خودکار به دسته‌ای از پیچ‌ها گفته می‌شود که به پیش حفاری نیازی ندارند و مستقیما وارد سطح اتصال می‌شوند. پیچ‌های خودکار شامل دو دسته پیچ‌های نوک تیز و پیچ‌های سرمته‌ای می‌شوند. در پیچ‌های نوک تیز، تیز بودن سر آن موجب می‌شود به راحتی و بدون نیاز به سوراخ اولیه در محل اتصال وارد شود. این نوع پیچ به‌طور عمده در کاربردهای چوبی مورد استفاده قرار می‌گیرد. پیچ سرمته‌ای هم به عنوان پیچی خودکار دارای سرمته مانند است که درهنگام اتصال در سر ابزار مناسب مانند دریل قرار می‌گیرد و مستقیما در محل اتصال قرار می‌گیرد. کاربرد اصلی پیچ‌های سرمته در ساختمان سازی و انواع سازه‌هاست. پیچ خودکار هم همچون سایر پیچ‌ها در سایزهای مختلف و از مواد مختلف ساخته می‌شود. انتخاب سایز آن و نوع مواد سازنده به کاربردی که پیج در آن استفاده می‌شود، بستگی دارد.

پیچ سازه ساختمانی منظور از این نوع پیچ درواقع پیچ‌هایی است که در ساختمان سازی و یا در واقع اسکلت فلزی انواع سازه‌ها اعم از ساختمان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. پیچ و مهره‌ها نقشی اساسی در ایجاد اتصالات سازه‌های فلزی دارند. این نوع پیچ‌ها تحت بارگزاری هستند و در واقع مقداری از بار سازه را تحمل می‌کنند، بنابراین باید از استحکام و دوام بالایی برخوردار باشند. بنابراین از پیچ‌های با گریدهای استحکامی بالا برای این کاربردها استفاده می‌شود. از انواع پیچ سازه ساختمانی می‌توان به پیچ شش گوش سنگین، پیچ سرمته، پیچ کنترل تنش و… اشاره کرد.

پیچ و مهره استنلس استیل

پیچ و مهره استیل که به رنگ نقره ای مایل به زرد دیده می شوند نمونه ای از پیچ و مهره های صنعتی هستند که در شکل های مختلف و معمولا در دو گرید A2 , A4  تولید می شوند.  پیچ و مهره استنلس استیل به سبب وجود عناصر فلزی قدرتمند با قابلیت آزاد سازی الکترون بالا مانند کروم و نیکل در ساختار خود دارای سرعت زنگ زدگی بسیار کند در مقایسه با پیچ و مهره های آهنی و فولادی هستند . از این رو در مواردی که پیچ و مهره در تماس با آب، رطوبت و بسیاری از خورنده های صنعتی قرار می گیرد استفاده از پیچ و مهره استیل طول عمر اتصال را افزایش قابل توجهی می دهد.  پیچ و مهره استیل آبکاری نمی شوند و مقاومت آنها در برابر خوردگی و زنگ زدگی ناشی از ترکیبات شیمیایی درونی آنها می باشد.  سایز ها و شکل های مختلفی از پیچ و مهره استیل بصورت پیچ و مهره شش گوش استیل، پیچ آلن استیل، استاد بولت استیل، پیچ متری استیل و حتی انواع پیچ های ریز و واشر آلات از جنس استیل تولید می شوند.

قیمت پیچ و مهره استیل در مقایسه با پیچ و مهره های فولادی بالاتر می باشد چرا که دو عنصر یاد شد یعنی کروم که با درصدی نزدیک به 18% و نیکل که نزدیک به 8% در ترکیبات پیچ و مهره های استیل بکار گرفته می شوند دارای قیمت بالایی هستند. در مقایسه بین قابلیت های پیچ و مهره های استیل و فولادی می بایست به مقدار استحکام کششی اشاره نمود که در مورد پیچ و مهره استیل دارای مقدار عدد حدود 700  نیوتن بر میلیمتر مربع N/mm2  و در پیچ و مهره های فولادی در کمترین میزان برای پیچ خشکه کلاس 8.8  و حدود 800 N/mm2  بوده که در گرید های بالاتر فولادی 10.9 حدود  1040  و 12.9 حدود 1200 N/mm2 می باشد و از این لحاظ قابلیت های مکانیکی پیچ و مهره فولادی بالاتر از پیچ و مهره های استیل می باشد.  در زیر به معرفی گرید های کاربردی پیچ و مهره استیل می پردازیم.

1. پیچ و مهره استیل A2  که معروف به استیل بگیر نیز می باشند و به میزان انبوهی در انواع شکل های پیچ و مهره تولید و عرضه می شوند.  پیچ و مهره استیل  A2  از استیل گرید 304  تولید می شوند و اندکی قابلیت جذب تحت میدان مغناطیسی آهنربا را دارند و از همین رو به استیل بگیر شهرت دارند.
2. پیچ و مهره استیل A4  معروف به استیل نگیر می باشند و شاید بالاترین میزان مقاومت محیطی در برابر زنگ زدگی را در میان گرید های پیچ و مهره استیل دارند.  از مفتول استیل 316  در تولید پیچ و مهره استیل A4  استفاده شده است که علاوه بر کروم و نیکل از عنصر فلزی مولیبدنیوم نیز در ترکیبات آن استفاده شده است.  پیچ و مهره استیل A4  تحت تاثیر میدان مغناطیسی قرار نمی گیرند و از همین رو نیز به استیل نگیر شهرت دارند.
3. پیچ و مهره استیل 312  قابلیت های این گرید از پیچ و مهره استیل که بصورت کاملا خاص و اغلب طبق درخواست مشتریان تولید می شود بیشتر از نوع مقاومت حرارتی می باشد.

 

مقایسه پیچ و مهره استیل و پیچ و مهره گالوانیزه گرم

در بسیاری از مواقع برای کاربران سوالاتی در استفاده از پیچ و مهره استیل در مقایسه با پیچ و مهره گالوانیزه گرم بالاخص با توجه به قیمت بالاتر پیچ و مهره استیل بوجود می آید.  واقعیت امر این است که پیچ و مهره گالوانیزه گرم با وجود استفاده از عنصر فلزی روی یا زینک بر روی سطح بیرونی با توجه به اینکه مقاومت آنها در برابر زنگ زدگی یک مقاومت سطحی می باشد در مقایسه با پیچ و مهره استنلس استیل که مقاومت ذاتی و به سبب عناصر ترکیبی در ساختار در برابر زنگ زدگی مقاومت می کنند دارای مقاومت محیطی کمتری است . اما در مقابل با توجه به خواص مکانیکی بالاتر فولاد در برابر نیروهای مکانیکی شامل انواع تنش های کششی، پیچشی و برشی، برتری مکانیکی در میان دو نوع پیچ و مهره ذکر شده از آن پیچ و مهره فولادی گالوانیزه گرم می باشد.  از این رو این انتخاب می بایست با آگاهی کامل از شرایط کاری پیچ و مهره ها از نیرو ها و تنش های وارده و قابلیت خورندگی مواد در تماس با پیچ و مهره صورت پذیرد.