در صنایع مختلف جهت اتصال قطعات از روشهای متعددی مانند چسب، میخ، پرچ، بست، پیچ و مهره، جوش و غیره استفاده میشود 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. پیچ و مهره ها 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 پرکاربردترین 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 میشود. آنچه ذکر شد صرفا مصرف پیچ و مهره های شش گوش، آلن و استاد بولت محسوب شده و انواع دیگر پیچ و مهره ها در صنایع دیگر کاربرد بسیار وسیعی دارند.
صنایع پیچ و مهره آژاکس تولید کننده انواع پیچ و مهره استیل ، فولادی و آهنی شش گوش ، پیچ مهره آلن استیل و آهن نیم دنده و تمام دنده و انواع استد بولت با رعایت استانداردهای معتبر جهانی و تست کنترل کیفیت محصولات می باشد. این شرکت که با نام داخلی پایا پارس و تحت برند خارجی آژاکس فعالیت می کند تولید کننده و تامین کننده پیچ و مهره های صنعتی با استاندارد های معتبر تبیین کننده تنسایل های متفاوت بوده که موارد ساده تر آنها که در صنایع متعددی کاربرد دارند (مانند پیچ و مهره های شش گوش استاندارد DIN933 و DIN931 که در کلاس های مختلف و از جنس آهن نرم کلاس 4.6، آهن کلاس 5.6، خشکه کلاس 8.8 و کلاس های بالاتر 10.9 و 12.9 بسیار پرکاربرد هستند) بصورت وارداتی و موارد دیگری که بصورت کاملا تخصصی طبق استاندارد های بسیار دقیق نیاز به تهیه طرح ها و نقشه های مهندسی، محاسبات تنش کششی، تنسایل و کرنش، عملیات حرارتی بسیار دقیق سرمایشی و گرمایشی به منظور افزایش تنسایل، سختی و استحکام و در نهایت آبکاری های مدرن سطحی به منظور ایجاد لایه مقاوم متناسب با صنایع مختلف و مواد خورنده صنعتی متفاوتی دارند بصورت تولیدی فعالیت می کند. روش های تولید پیچ و مهره
تیم فنی مهندسی آژاکس مشتمل بر دو بخش اصلی تیم مهندسی محاسباتی و تیم اجرایی فعالیت می کنند که هر یک از این دو بخش در دو زیر مجموعه کلی به فعالیت می پردازند. تیم مهندسی محاسباتی این مجموعه شامل گروه سفارشات و محاسبات بوده که گروه سفارشات با دریافت اطلاعات دقیق سفارشات و ارائه مشاوره فنی در خدمت مشتریان محترم می باشد. گروه فنی محاسبات به بررسی و انجام محاسبات مهندسی در زمینه پیچ و مهره و آماده کردن نقشه های فنی و مهندسی می پردازد. در بخش اجرایی تکنسین های کار آزموده در کارگاه به تولید پیچ و مهره پرداخته و بخشی دیگر در زمینه عملیات حرارتی و آبکاری پیچ و مهره با این مجموعه همکاری دارند که بخش خارجی مجموعه قلمداد می شوند.
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 میسازند. هر یک از این مواد اولیه مزایا و معایب خود را دارند که ویژگی منحصر به فردی برای کاربری ویژه به پیچ میدهند. 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 پیچ و مهره 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 مهره و پیچ و این کلاس یا گرید است. کلاس پیچ و مهره با دو عدد مشخص میشود و در سیستم استاندارد بین المللی میباشد. عدد اول ضرب در 10 میزان بار کششی است بر حسب کیلوگرم که یک میلیمتر 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. پیچ و مهره متریک
آبکاری پیچ و مهره ها از گذشته بسیار دور فرایندی برای مقاوم سازی آنها در برابر شرایط محیطی مرطوب، اسیدی و آمونیاکی بوده است. آبکاری بر حسب میزان حساسیت، نوع کاربری و غلظت مواد خورنده میتواند متفاوت باشد. بعنوان مثال پیچ و مهره های مورد استفاده در صنعت نفت و گاز نیاز به آبکاری مقاومتری نسبت به صنایع آب و فاضلاب هستند و در اولی از آبکاری کادیوم و دومی از گالوانیزه سرد و گرم استفاده میشود.
متداول ترین نوع آبکاری پیچ و مهره ها گالوانیزه سرد، گرم و داکرومات است. فرایند گالوانیزه سرد صرفا یک لایه نازک از روی را روی سطح خارجی قرار میدهد و هر گونه خراش کوچک در آن شرایط را برای زنگ زدن فراهم میکند و از آن رو تنها برای مواردی که احتمال بالا رفتن رطوبت وجود دارد مناسب است و در شرایط با رطوبت بالا کارایی چندانی ندارد .
استفاده از آبکاری گالوانیزه گرم برای محافظت سطحی پیچ و مهره ها در شرایط گرم و مرطوب و تا اندازه ای اسیدی از دیر باز بسیار مرسوم بوده است. هر چند این فرایند نقاط ضعف زیادی نسبت به آبکاری داکرومات دارد. یکی از مهمترین آنها پایین آمدن سختی بدلیل دمای بالای فرایند نزدیک به 460 درجه است. یکی دیگر از معایب آن در مقایسه با پوشش داکرومات افزایش ضخامت سطحی و ایراد در اتصال راحت پیچ و مهره گالوانیزه گرم است بطوریکه معمولا بعد از انجام آبکاری گالوانیزه گرم مهره ها برای اتصال راحت اورسایز میشوند که این امر خود موجب افزایش خوردگی مهره ها میشود. پیچ و مهره
برای انتخاب مناسب ترین پیچ مهره چه از نظر نوع، جنس، ابعاد، آبکاری و غیره فاکتورهای متعددی وجود دارد
مهمترین فاکتور در انتخاب نوع مهره و پیچ از انواع پیچ و مهر ه شش گوش، استاد بولت خود کار و غیره نوع کاربری آنها هاست. در صنعت فلزات استفاده از پیچ و مهره شش گوش ، آلن و استاد بولت بسیار مرسوم است. نکات تجربی اتصالات پیچ و مهره ای
مهمترین فاکتور در انتخاب ابعاد پیچ و مهره ، کلاس، گرید و استاندارد تولید ، بار محاسباتی و تنش وارد بر اتصالات است.اتصالات با گرید ها و کلاس بالاتر بار بیشتری را تحمل میکنند .
مهمترین معیار در انتخاب آبکاری و پوشش پیچ و مهره شرایط محیطی است که اتصالات در آن قرار میگیرند. در محیط های گرم و مرطوب استفاده از پیچ و مهره گالوانیزه سرد و پوشش داکرومات بسیار مرسوم است. هر چند پوشش های سطحی گالوانیزه و پیچ و مهره داکرومات دیگر در محیطهای اسیدی و آمونیاکی قوی دیگر مقاومت چندانی ندارند.
شرایط محیطی و بار وارده هر دو و در کنار هم فاکتورهای اصلی در انتخاب جنس پیچ و مهره از آهن کم کربن تا فولاد، استنلس استیل، تیتانیوم و غیره هستند. جنس تیتانیوم و استنلس استیل 304 و 316 مقاومت محیطی بالاتری در برابر خوردگی دارند. در کل انتخاب پیچ مهره یک فرایند کاملا مهندسی است که نیاز به اطلاعات علم فیزیک مکانیک و تجربه دارد. پیچ و مهره آژاکس
آژاکس تولید کننده انواع پیچ و مهره شش گوش نیم دنده DIN 931 و تمام دنده DIN 933 با کلاس و گرید مختلف برای صنایع مختلف ساختمانی و سوله سازی، نفت، گاز و پتروشیمی، آب و فاضلاب و پل سازی. پیچ و مهره تولیدی این شرکت از جنس فولاد با غلظت کربن مختلف کلاس 5.6، 8.8، 10.9 و 12.9 و همچنین از جنس استیل و تیتانیوم تولید و عرضه میگردند.
صنایع پیچ و مهره آژاکس تولید کننده انواع پیچ آلن استاندارد DIN 912 بصورت نیم دنده و تمام دنده از جنس آهن، فولاد کم کربن و پر کربن، خشکه 8.8، 10.9 و 12.9 برای مصارف صنعتی مورد استفاده در خودروسازی و صنایع ماشین آلات می باشد. پیچ های آلن تولیدی همراه با آبکاری گالوانیزه سرد، گالوانیزه گرم و داکرومات طبق خواست مشتریان عرضه میگردند.
آژاکس یکی از پیشگامان تولید انواع استد بولت مصرفی صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، آب و فاضلاب و خطوط انتقال آنها است. استاد بولت ها بسته به کاربری از متریال B7, B8, B16 تولید شده و طبق استاندارد A193 تولید و عرضه میگردند. این استد بولت ها معمولا بطورت اینچی دنده میشوند و یا به درخواست مشتریان طبق استاندارد میلیمتری می باشند.
مهره ها یر خلاف پیچ که به روش فورج سرد تولید میشوند از روش فورج گرم از جنس آهن، فولاد کم کربن و پر کربن، استنلس استیل و تیتانیوم تولید میشوند و کلاس آنها با یک عدد 5، 8، 10 و 12 بر روی آنها قید میگردد. مهره های مورد استفاده با پیچ شش گوش و آلن طبق استاندارد DIN 934 تولید میشوند و مهره های بسته شونده بر روی استاد بولت ها 2H , 2HM هستند.
پیچ و مهره استنلس استیل Stainless steel همانگونه که از نام آن مشخص است ضد زنگ می باشد. در واقع پیچ و مهره استیل در تماس با آب و رطوبت با سرعت بسیار کمتری نسبت به پیچ و مهره های فولادی اکسید می شود که در ازای هر 100 سال حدود 0.4 میلیمتر است. علاوه بر خواص ضد زنگ در تماس با آب و رطوبت پیچ و مهره استیل در تماس با خورنده های قوی تر صنعتی از قبیل اسید ها، باز ها و گاز های صنعتی نیز با سرعت کمتری اکسید شده و الکترون از دست می دهند. در واقع استیل یک عنصر فلزی نبوده و یک ترکیب آلیاژی می باشد که دارای حداقل 116% کروم و 8% نیکل در ترکیبات شیمیایی می باشد. عناصر دیگری از جمله مولیبدنیوم، تیتانیوم و وانادیوم نیز می توانند با درصد هایی محدود در گرید های مختلف پیچ و مهره استیل یافت شوند که در ادامه به آنها می پردازیم. در واقع عناصر ترکیبی با آهن در آلیاژ های مختلف پیچ و مهره استیل فلزاتی فعال تر با میل بالاتری برای از دست دادن الکترون هستند. از این رو در تماس پیچ و مهره استنلس استیل با آب، رطوبت و خورنده های محیطی ابتدا این فلزات هستند که الکترون لایه ظرفیت خود را از دست می دهند و این امر سبب می شود که فلز آهن با درصد شیمیایی بالا در آلیاژ پیچ و مهره استیل در برابر زنگ زدگی محفوظ بماند.
در قیاس با پیچ و مهره های فولادی در اغلب موارد پیچ و مهره استنلس استیل قابلیت های مکانیکی کمتری دارند. در واقع تنسایل پیچ و مهره استیل تنها 700 نیوتن بر میلیمتر مربع بوده که از گرید های پیچ خشکه 8.8 و گرید های فولادی بالاتر یعنی گرید های 10.9، 12.9، 14.9 و 16.9 مقاومت کششی کمتری دارد. با این وجود، قابلیت های شیمیایی و مقاومت بالاتری که در محیط های خورنده دارد سبب کاربری گرید های مختلف پیچ و مهره استیل در صنعت می شود. همچنین در مقایسه با روش های مختلف آبکاری سطحی پیچ و مهره فولادی مانند آبکاری گالوانیزه سرد، گرم، داکرومات و زاج کاری نیز با توجه به خاصیت مقاومت ذاتی و آلیاژی پیچ و مهره استیل طول عمر بالاتری دارد. در زیر به مقایسه انواع و گرید های مختلف پیچ و مهره استیل می پردازیم. گرید های مختلف استنلس استیل در تولید انواع پیچ های شش گوش، آلن، متری، پیچ های خودکار و نوک مته ای و همچنین در تولید انواع واشر و مهره در شکل های های مهره شش گوش و مهره کاسه نمدی مورد استفاده قرار می گیرد.
پیچ و مهره استنلس استیل در قیاس با پیچ و مهره تیتانیوم مقاومت کمتری در برابر زنگ زدگی دارند اما با توجه به قیمت بسیار بالای عنصر فلزی تیتانیوم عملا کاربری این دسته از پیچ ها در اتصالات عمومی میسر نمی باشد. تنها در برخی اتصالات سازه های دریایی و دکل های زیر آب از پیچ و مهره تیتانیوم استفاده می شود. پیچ و مهره تیتانیوم دارای تنسایل حداکثر 1100 نیوتن بر میلیمتر مربع N/mm2 هستند.
استاندارد های تولید قطعات صنعتی از جمله پیچ و مهره های فولادی و استیل در دستگاه های مختلفی معرفی می شوند. برخی از این استاندارد ها با ابعاد میلیمتری در دستگاه SI یا متریک کالیبره می شوند و برخی دیگر در دستگاه فوت پوند و با ابعاد اینچی کالیبره می شوند.و از مهمترین و کاربردی ترین استاندارد های متریک تولید پیچ و مهره های صنعتی می توان به استاندارد DIN , ISO , EN و کاربردی ترین استاندارد اینچی در تولید پیچ و مهره استاندارد ASTM در دستگاه آمریکایی-انگلیسی می باشد.
استاندارد های متریک تولید پیچ و مهره ها در واقع از نوع استاندارد ابعادی هستند بدین معنا که به بیان ابعاد گل پیچ، جان پیچ، لبه ها و پخی ها و طول گام پیچ می پردازند و صحبتی پیرامون عملیات حرارتی و متریال بکار رفته در آلیاژ نمی کنند و این مشخصات بصورت کلاس و جداگانه برای متریال های مختلف معرفی می شود. این در حالی است که اغلب استاندارد های آمریکایی ASTM به بیان گرید و متریال بکار گرفته شده در تولید پیچ مهره نیز می پردازند. درصد مواد شیمیایی غیر فلزی در ترکیبات آلیاژی فولاد پیچ و مهره های استاندارد ASTM که می توانند گوگرد، فسفر، کربن و ... باشند بصورت درصدی و دقیق در این استاندارد ها جای می گیرند. در ادامه به معرفی کاربردی ترین استاندارد های اینچی پیچ و مهره های صنعتی طبق استاندارد ASTM می پردازیم.
ASTM International استاندارد جامعه مهندسین آمریکاست که از سال 1898 آغاز به فعالیت نموده است و معرف استاندارد های فنی برای بسیاری از تجهیزات صنعتی من جمله پیچ و مهره است. انواع پیچ و مهره هم طبق استاندارد ASTM تولید میشوند و هم استاندارد DIN هرچند در کشور ما برخی از انواع پیچ و مهره مانند شش گوش و آلن معمولا طبق استاندارد DIN مورد درخواست و تولید هستند و انواع استد بولت معمولا طبق استاندارد ASTM. پیچ و مهره های تولید شده طبق استاندارد ASTM اغلب بر روی ماشین آلات صنعتی تولیدی کشور های آمریکا، انگلستان و هند که از سیستم فوت-پوند استفاده می کنند اتصال پیدا می کنند. علاوه بر استاد بولت ها بسیاری از پیچ و مهره های سنگین سازه که در سد سازی و پل سازی مورد استفاده قرار می گیرند نیز طبق استاندارد ASTM تولید شده اند.
مفهوم علائم روی پیچ و مهره، مقایسه جنس و تنسایل استاندارد های پیچ و مهرهDIN (Deutsches Institut für Normung) موسسه استاندارد کشور آلمان به عنوان یکی از بزرگان صنعت و به نوعی صنعتی ترین کشور دنیا استاندارد هایی از ابعاد پیچ و مهره ها تا نوع دنده، طول گام، طول دنده، عمق دنده، شکل گل و جنس پیچ و مهره معرفی کرده است. این استاندارد از سال 1917 مورد استفاده قرار میگرفته و همچنان به عنوان مطرح ترین استاندارد در تولید بسیاری قطعات صنعتی من جمله انواع مهره پیچ مورد استفاده قرار میگیرد. استاندارد DIN یک استاندارد ابعادی می باشد که به تبیین ابعاد در بخش های مختلف از جمله جان پیچ و گل پیچ می پردازد. این استاندارد بصورت مشترک برای پیچ و مهره در متریال، آلیاژ و گرید های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. در اغلب موارد با توجه به ابعاد میلیمتری، پیچ و مهره های استاندارد DIN دارای استاندارد های مشابه و قابل تبدیلی در سیستم EN و ISO هستند.
جدول تبدیل استاندارد تولید پیچ و مهره