پیچ و مهره

یکی از عمده‌ترین روش‌های اتصال به خصوص اتصالات مکانیکی استفاده از پیچ و مهره است.

واژه بولت (Bolt) واژه‌ای عام است که به همه اتصال دهنده‌های رزوه‌دار مانند پیچ‌های دو سر رزوه‌ی بدون گل یا تمام رزوه (Stud Bolt) و نیز پیچ‌های خودکار (Machine Screws) گفته می‌شود.

بحث‌های گوناگونی در ارتباط با پیچ و مهره‌ها مانند مواد و آلیاژ‌های مصرفی، ابعاد موردنیاز آنالیز شیمیایی و خواص مکانیکی و فیزیکی، طراحی و هندسه، تعاریف تخصصی، روش تولید، بازرسی و کنترل کیفیت، کاربردها، پوشش دهی و رنگ، انواع پیچ و مهره و طبقه‌بندی آنها، نشانه گذاری، عیوب احتمالی، روش‌های اعمال گشتاور، استانداردهای مرتبط، خوردگی، انواع شکست، عملیات حرارتی، نمونه برداری و مستندسازی وجود دارد که در استاندارد ISO 1891 تعاریف و واژه‌های مربوط به پیچ و مهره‌ها بیان شده است.

Bolt به پیچی گفته میشه که به همراه مهره به کار رود (اغلب به صورت استوانه و با انتهایی تخت) و عمدتاً به دو شکل زیر در صنعت کاربرد دارد.

استادبولت

بولت آچارخور

پیچی که بدون مهره بکار رود، screw نام داشته و شامل انواع زیر است:

پیچ‌ها بسته به نوع کاربرد نیز، دارای گونه های زیر هستند:

اتصالات مکانیکی مانند پیچ‌ها (Bolt & Stud Bolt) دارای رزوه خارجی بوده و مهره‌ها و سوراخ‌های رزوه شده دارای رزوه داخلی هستند!

رزوه از سه قسمت ریشه، قله و پهلو تشکیل شده و زاویه معمول هر رزوه در سیستم متریک 60 درجه می‌باشد.

رزوه یا دنده به دو دسته تقسیم می‌شود:

دنده درشت (Coarse)
دنده ریز (Fine)

مزایای دنده‌ریز‌ها

نسبت به دندانه درشت‌ها البته با قطر مساوی به دلیل سطح مقطع تنش بیشتر و قطر ریشه (Minor Diameter) بزرگتر استحکام مکانیکی بیشتری دارند.
به علت کوتاه‌تر بودن طول دامنه و دارا بودن سطح تماس بیشتر تمایل به لقی کمتری دارند. بنابراین می‌توان از آنها در بارهای دینامیک نیز استفاده نمود.
به دلیل طول گام کمتر امکان انجام تنظیمات دقیق‌تری را در تجهیزات حساس فراهم می‌کنند.
نسبت به دنده‌درشت‌ها گشتاور کمتری نیز دارند تا به پیش تنیدگی معینی برسند.

معایب دنده ریزها

آسیب پذیری بیشتری دارند.
طول درگیری رزوه در دندانه‌های ریز باید بیشتر باشد.
برای نصب و مونتاژ‌هایی با سرعت بالا مناسب نیستند.
تولید دشوار و هزینه زیادی دارند.
مقاومت به خستگی کمتری نسبت به دندانه درشت‌ها دارند.
در مقابل کچل شدن رزوه‌ها (Stripping meaning) مقاومت کمتری از خود نشان می‌دهند.

نکته: در شرایط عادی استفاده از پیچ دنده درشت ترجیح داده می‌شود، مگر اینکه در طراحی استفاده از پیچ دنده ریز ذکر شود.

میزان پیشروی رزوه بسته به هندسه و زاویه آن متفاوت است.

در پیچ های Single Thread، میزان پیشروی رزوه (Lead) برابر گام است و درپیچ‌های Double Thread، هر یک دور کامل معادل 2 گام است. در پیچ‌های سه رزوه، هر یک دورکامل، معلدل 3 گام است.

توجه! انواع رزوه به همراه مشخصات ابعادی و کاربردهای آنها به طور کامل در استاندارد DIN202 آمده است.

رزوه‌ها از نظر شکل هندسی و ابعاد، به انواع گوناگونی بروی پیچ ایجاد می‌شوند که برخی ازآنها در زیر آمده است:

رزوه مثلثی (Sellers)
رزوه تخت
رزوه یونیفاید

رزوه مربعی
رزوه ذوزنقه ای
رزوه ویت ورث

رزوه مارپیچ
رزوه گرد
رزوه دره ای

از انواع این رزوه‌ها برخی از آنها کاربرد خاص داشته و برخی منسوخ شده‌اند.

رزوه‌ها کاربردهای مختلفی دارند مثلا نوعی از آن، مخصوص از بین بردن پوشش داخل سوراخ هنگام نصب است.

اگر مهره را بتوان درجهت عقربه‌های ساعت حول پیچ چرخاند و محکم نمود، پیچ را راستگرد (Right-hand) و اگر مخالف جهت عقربه‌های ساعت باشد، چپگرد (Left-hand) می‌نامند.

اغلب پیچ‌ها راستگرد هستند، مگر در موارد خاص. مانند: پدال دوچرخه که با رزوه چپگرد ساخته شده و هرچه پدال بیشتر می‌چرخد پیچ محکم و ایمن‌تر می‌گردد.

نکته: در صورت چپگرد بودن رزوه تولیدکننده باید توسط درج فلشی بر روی گل پیچ و یا مهره، آن را مشخص نماید.

اگر عمق رزوه (ریشه) بجای تخت بودن، منحنی شکل باشد، مقاومت پیچ نسبت به خستگی بیشتر شده ولی اصطکاک و انتقال نیرو کمتر می‌شود.

توجه: انواع رزوه به همراه مشخصات ابعادی و کاربردهای آنها به طور کامل و تشریحی در استاندارد DIN202 آمده است.

روابط کلی عمق، زاویه، ریشه و گام در پیچ‌های معمولی متریک به شرح روبرو می‌باشد:

توجه: انتخاب قطر و تناسب با گام در پیچ‌های متریک، در استاندارد ISO آمده است.

کلاس لقی یا محکم بودن پیچ‌ها

پبچ‌ها یا اینچی (Unified) هستند یا متریک (ISO)، و رزوه‌های پیچ‌ها براساس تلرانس ابعادی و میزان لقی، به کلاس‌ها یا دسته‌های متفاوتی تقسیم می شوند. در سیستم اینچی، سه دسته با کلاس لقی 1 و 2 و 3 تعریف می شود که در آنها به ترتیب، میزان لقی کاهش یافته و میزان تلرانس‌ها، ظریف و دقیق‌تر می‌شود. بعد از ارقام فوق، حروف A یا B می آید. A نشانگر رزوه خارجی (پیچ) و B نشانگر رزوه داخلی (مهره) است.

بنابراین 6 دسته کلاس لقی در سیستم اینچی تعریف می‌شود با عناوین:

1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B

در مورد پیچ‌های متریک، نامگذاری کمی پیچیده‌تر است، به عنوان مثال: 6g7g.
اولین رقم و حرف (6g)، معرف لقی طول رزوه یا قطر موثر و دومین رقم و حرف (7g) معرف لقی عمق رزوه یا همان قطر بزرگ می باشد. البته به‌دلیل اینکه پیچ و مهره همواره همراه هم هستند، کلاس آنها را باهم بیان می‌کنیم. مثلا 5h/6H که عبارت قبل اعشار مربوط به پیچ و بعد از اعشار مربوط به مهره می‌باشد. جدول زیر، سه کلاس لقی مختلف را ذنشان می‌دهد:

اگر حرف بعد از عدد، بزرگ باشد، رزوه‌ها داخلی (ماده) و اگر کوچک باشد، رزوه‌ها خارجی (نر) است. اعداد مذکور می‌توانند از 3 تا 9 برای رزوه‌های خارجی و از 4 تا 8 برای رزوه‌های داخلی متغیر باشند. هرچه عدد بزرگتر باشد، میزان لقی بیشتر است. این تصور که هر رزوه‌ای که کلاس جذب و جفت (Tight) داشته باشد قوی‌تر است و تحمل بار بیشتری دارد، صحیح نمی‌باشد. لیکن هرچه کلاس رزوه به‌سمت محکم‌بودن (Tight) برود، مقاومت در برابر کچلی رزوه بیشتر می‌شود.

توجه! توضیحات بیشتر در استاندار ISO965-1 آمده است.

منبع: کتاب بازرسی پیچ و مهره (مولف: نیما جاویدان)

پیچ و مهره

مهندسی بازرگانی چاکو (چرخش ابزار شتاب)