پیچ های واشر دار

پیچ های واشر دار پیچ هایی هستند که دارای واشر متصل به خود میباشند. از آنجاییکه اغلب پیچ ها از نوع شیار دار یا چهار سو تخت و در اندازه های قطر اسمی از شماره 2 تا 2/1 میباشند ، سر این نوع پیچ ها نیز میتواند از نوع مدور ، تخت ، استوانه ای ، عدسی شکل، تقویتی ، اتصالی ، شش گوش یا شش گوش واشر دار باشند. نوع رزوه های این پیچ ها نیز به مانند رزوه های پیچ های ماشینی میباشند. پیچ های با واشر قفل کن دارای دندانه های داخلی و خارجی ، واشر های مربعی ، مارپیچی ، مخروطی و صفحه تخت ، از انواع پیچ های واشر دارمیباشند.انواع جدیدی برای این پیچ ها بوجود آمده اند که تولیید کنندگان آنها با توجه به برخی کاربرد های بخصوص آنها را طراحی و تولید نموده اند. معمولا پیچ های واشر دار در قطر های مابین 047/0 تا 2/1 و قطر های متریک از 1 تا 12 موجود میباشد . محدوده طولی آنها نیز از 8/1 تا 3 اینچ و در واحد متریک از 3 تا 75 میلی متر میباشد.

پیچ های آلن

پیچ های آلن برای کارهایی طراحی شده اند که در آنها فضای کافی برای بکار بردن انواع دیگر پیچ ها موجود نمی باشد. بعلت استوانه ای بودن شکل سر پیچ و همچنین اچار خور بودن قسمت داخلی سر پیچ میتوان آنها را بجای پیچ هایی که به خاطر آچارخور بودن قسمت خارجی سر پیچ بکار گرفتنشان غیر ممکن است، بکار برد. در طراحی اولیه در محدوده ابعادی مختلف هیچ گونه رابطه مشخصی مابین قطر اسمی میله پیچ ، قطر سر پیچ و اندازه حفره موجود در سر پیچ وجود نداشت. در سال 1960 سازمان استاندارد ها روابط مشخصی را در محدوده ابعادی مختلف منتشر ساخت . پیچهایی که با استفاده از این استاندارد ها تولید میگردند به عنوان پیچهای الن سری “1960” معروف میباشند. طراحی های قدیمی پیچ های آلن که در سال 1936 بوجود آمدند زیاد تولید نشدند. نامگذاری پیچ های سری 1936 و 1960 گاها باعث ایجاد اشتباهاتی میشد. زیرا که نام این سری ها که با اعداد بیان میشوند در برخی از مواقع با نام مواد بکار گرفته شده در پیچ ها که آنها نیز با اعداد نام گذاری میشوند اشتباه گرفته میشد.در حالیکه این نامگذاری ها تنها مربوط به تاریخ پذیرش این نوع طراحیها بعنوان استانداردی برای این پیچها بوده و در رابطه با خواص مکانیکی پیچها چیزی را بیان نمی کنند.

استاندارد ISO 898 از سری استاندارد های سازمان بین المللی استاندارد سازی شامل دسته بندی ویژگیهای مربوط به پیچ های آلن میباشد كه از اين نظر مشابه استاندارد SAE J429 از سري استاندارد هاي جامعه مهندسین خودرو میباشد.

دسته بندی این ویژگی ها از لحاظ تفاوت در جنس و مواد و اختلاف در میزان استحکام پیچها انجام شده است .برای پیچ های آلن دو دسته 10.9 و 12.9 بیشتر مشابه هم میباشند. اعداد بکار رفته در نامگذار ی دسته بندی ها ویژگی های این پیچها بیانگر استحکام کشش نهایی اسمی و درصد استحکام تسلیم اسمی پیچ مربوطه میباشد.بطور مثال یک بست به دسته 10.9 دارای استحکام نهایی اسمی 1000 مگا پاسکال و درصد استحکام تسلیم برابر 90 درصد میباشد. با توجه به استحکام دسته 10.9 میبایست جنس ماده مورد استفاده دربست از فولادهای کربنی غیر آلیاژی باشد.

استاندارد ASTM A574M از سری استاندارد های کشور آمریکا میباشد که برای پیچ های آلن بکار میرود ،این استاندارد یک سطح استحکامی مشخصی را برای تمامی پیچ های آلن بکار میبرد که اين سطح استحکام مشابه با استحکام مربوط به دسته 12.9 از استاندارد هاي ISO بوده و برای پیچ های آلن با واحد اینچ نیز بکارگرفته میشود. همانطور که گفته شد ، استاندارد کشور آمریکا تنها یک سطح استحکام را برای تمامی پیچ ها آلن مشخص میسازد. از آنجاییکه پیچ های آلن ساخته شده در دنیا از استانداردهای متعددی پیروی میکنند بیشتر آنها از استاندارد ASTM A574M تبعیت نمی نمایند. بنابراین پیچهای آلن متریک ممکن است مشابه هم به نظر برسند ولی احتمالا از دسته 8.8 ،10.9 A ویا 12.9 باشند. استاندارد مریوط به کشور امریکا تمامی پیچ های آلن را به سمت استاندارد ASTM A574M سوق میدهد که مشابه با استاندارد ISO دسته 12.9 میباشد(دارای استحکام کشش نهایی برابر 1220 مگا پاسکال)

پیچ هاي تنظیم آلن دارای سطح تکیه گاهی کمتری نسبت به پیچ های شش گوش با قطر اسمی یکسان میباشند و در هنگام استفاده از پیچهای تنظیم آلن در حالتیکه پیچمهره دار تحت تنش کششی قرار گرفته باشد میبایست از واشر سختکاری شده و سنگ زده شده استفاده کرد. در غیر این صورت احتمال این وجود دارد که سرپیچ داخل واشرفرو رفته و باعث آزاد شدن تنشهای داخلی درون پیچ میشود.

پیچ آلن شش گوش سر کوتاه : این پیچ ها معمولا در قطعاتی که بعلت نازک بودن بیش از حد نمی توان پیچهای آلن استاندارد را بکار برد و همچنین در کارهای با لقی محدود مورد استفاده قرار میگیرند.

پیچ های آلن با سر شولدری: پیچ های شولدری دارای یک قسمت برش خورده مابین رزوه و قسمت شولدر بوده و باعث ایجاد یک انطباق بسته میشود. این پیچ ها در اغلب قالب های سنبه و ماتریس ها مثلا جهت نگهداری ورق ها در محل خود بکار گرفته میشوند. همچنین میتوان از این پیچها به عنوان یک راهنما در سوراخکاري و فرایندهای شکل دهی استفاده کرد.دیگر کاربرد های این پیچها عبارتند از استفاده به عنوان پین های تکیه گاهی در بازوهای نوسانی ، اتصالات و اهرمها ، استفاده به عنوان محور در غلطکهای بادامکی و دیگر قطعات چرخان ، پاشنه های گردان و پیچ های دوسر دنده .این پیچ ها به خاطراستفاده شان در ورقگیر ها و فنرهای سنبه و ماتریسها پیچهای مهره دار ورقگیر نیز نامیده میشوند.

پیچ های آلن سر تخت و سر پهن: این پیچها در اتصالات نچندان بحرانی نظیر محافظ های ماشینکاری، لوله ها، در پوشها و غیره مورد استفاده قرار میگیرند. استفاده از این پیچها برای مواردی که در آنها استحکام بالا مورد نیاز بوده و بایستی در آنها پیچ های آلن معمولی استفاده شود، توصیه نمگردد.

نوک پیچ های تنظیم: این نوکها در هر دو نوع پیچ تنظیم آلن و چهار گوش معمول میباشد.

کلاهک دار آجدار: این نوع پیچها برای بکار گیری دایمی در محل های قابل دسترس بر روی چرخ دنده ها ،بوشنها ، پولیها، دستگیره ها ویا شفتها طراحی شده اند. این پیچ ها در برابر شل شدگی حتی در برابر ارتعاشات شدید نیز مقاوم میباشند.

کلاهدار ساده: این پیچها در شفتهایی از جنش روی، آلیاژهای ریختگری حدیده ای و دیگر مواد نرم که اعمال گشتاورهای سفت کردن بالا در آنها نشدنی است بکار گرفته میشوند.

پیچ های آلن تخت : در قطعاتی که میبایست به كرات تعویض شوند بکار گرفته میشوند. پیچهای آلن تخت باعث ایجاد آسیب دیدگی کمی بر روی سطح قطعه ای که بر روی آن قرار میگیرند میشوند. این پیچها را میتوان بر روی شفت های سخت کاری شده و همچنین به عنوان پیچهای تنظیم بکار برد. استفاده از این نوع پیچها بر روی دیواره های با ضخامت کم و توپیهای نرم ترجیح داده میشود.

پیچ های آلن بیضوی شکل : همانند پیچهای آلن نوک تخت ، پیچ های آلن بیضوی شکل برای کارهایی که نیاز به تنظیم های متعدد بدون ایجاد تغییر شکل بر روی قطعه باشد مورد استفاده قرار میگشرند. همچنین از این پیچها در سطوح گوشه دار نیز استفاده میشود.

پيچ های معمول مورد استفاده ، سر پیچ های ماشینی و اشکال مختلف رزوه ها

پیچ های شش گوش ، معمولترین پیچ های مورد استفاده میباشند. این پیچ ها بطور خیلی مختصر با پیچ های مهره دار شش گوش در قسمت پیچ های مهره دار در همین مقاله مقایسه شده اند. پیچ های ماشینی دارای شکل سر های پایه و استاندارد شده مختلف و متنوعی میباشند. علاوه براین برای سر های مختلف پیچ ها (نظیر چهار سو ،شکاف دار، سر ستاره و غیره ) سیستم های محرک متفاوتی نیز بکار گرفته میشود. به استثنای پیچهای با سر نوع چاکدار، پیچ های با سر شیار دار متقاطع یا چهار سو و پیچ های آلن برای بقیه انواع سر ها ، سیستم محرک استانداردی وجود ندارد. بنابراین قبل از بکار بستن یک پیچ یا سیستم محرک بهتر است بهترین نوع پیچ موجود انتخاب شود. به استثنای پیچ های شش گوش، تمامی پیچ های ماشینی وقتی از بالا به آن نگاه میشود به شکل مدور دیده می شود.

سر اتصالی : این نوع طرح سر پیچ ها تنها در سطوحی قابل استفاده هستند که دارای سطح تکیه گاهی تخت باشند. در ظاهر سر ها شبیه سر عدسی شکل میباشند ولی از آنها عریضتر و کوتاهتر هستند.به خاطر ارتفاع کم سر،پیچ های با سر اتصالی تنها با محرک های چاکدار بکار میروند.

سر استوانه ای : این نوع طرح سر بیشتر در پیچ های متریک اروپایی عمومیت دارد این نوع سر مشابه سر عدسی شکل با ارتفاع بلندتر میباشد با این تفاوت که سطح بالایی آن شیاردار میباشد.

سر عدسی شکل: سر عدسی شکل را میتوان براحتی از طریق کناره های نسبتا بلند و سطح بالای گرد و مدور آن تشخیص داد.

سر خزینه دار تخت : دو نوع طرح برای این نوع سر ها وجود دارد: یکی سر با زاویه سر تقریبا 82 درجه که معمولتر است و دیگری سر با زاویه سر تقریبا 100 درجه که منحصرا در کارهای ظریف به کار میروند. در صورت مستقر ساختن صحیح این نوع پیچ در جای خود سطح سر این پیچ با سطح اطراف خود هم سطح میشود. سر خزینه دارتخت اصلاحی سری با ابعاد یک سایز بزرگتر و یا سری با ابعاد دو سایز کوچکتر از اندازه معمول سرخزینه دار تخت میباشد سر های اصلاحی را میتوان با محرکهای با مقطع شیاردار بکار بست.

سر شش گوش : این نوع سرها را میتوان از طریق شش سطح کناری تخت آنها ،سطح تکیه گاهی تختشان و همچنین سطح تخت قسمت بالایی آنها شناسایی کرد. برای باز و بسته کردن این نوع سر ها ازآچار فرانسه یا محرک های چاکدار استفاده میشود.

شش گوش واشردار : این نوع سر نوع تصحیح شده سر شش گوش میباشدکه دارای ترکیبی از سطح تکیه گاهی گرد و تخت میباشد. برای باز و بسته کردن این نوع سر ها نیز از اچار فرانسه یا محرک های چاکدار استفاده میشود.

سر خزینه دار بیضوی شکل : سطح سر این نوع سر پیچ ها مدور و گرد بوده و زاویه سرشان نیز تقریبا برابر 82 درجه میباشد.سر خزینه دار بیضوی شکل اصلاحی سری با ابعاد یک سایز بزرگتر یا سري با ابعاد دو سایز کوچکتر از ابعاد معمول سر خزینه دار بیضوی شکل میباشد. سرهای اصلاحی را تنها میتوان با محرک های با مقطع چاکدار بکار بست.

سر پهن : سطح بالایی یک پیچ سر پهن در صورتی که از نوع چاکدار باشد تخت میباشد ولی در صورتی که سطح بالای آن دارای مقطع شیار دار باشد گرد و مدور است . پیچ های با سرپهن معمولا به پیچ های با سرگرد مدور ترجیح داده میشوند.

پیچ سرگرد: این نوع سر از نوع سر پیچ ماشینی شبه بیضی شکل میباشد.زاویه سر این نوع سر، چند درجه با سر پهن تفاوت دارد که باعث ایجاد چاک یا شیاری با عمق تقریبا یکنواخت در سطح مقطع سر پیچ شده و برآمدگی کمتری نسبت به سطح تکیه گاهی را ایجاد مینماید.

سر تقویتی : سر تقویتی دومین نوع سر پیچ از لحاظ عریض بودن بعد از سرهای نوع اتصالی میباشد. این نوع سر کم ارتفاع و مدور بوده و مابین سطح تکیه گاهی آن و شیار موجود در سر فاصله کمی وجود دارد. ازاینرو نیز بواسطه این نوع طراحی ، سری ضعیف بوده و میبایست تنها در گشتاورهای محرک کم بکار گرفته شود.

برای پیچ های ماشینی میتوان از مهره ها نیز استفاده کرد، اگر چه استفاده از مهره در پیچ ها آنها را تبدیل به پیچ مهره دار میکند برای این پیچها از مهره های شش گوش و همچنین مهره های چهار گوش استفاده میشود که مهره های شش گوش برای پیچهای با اندازه کوچک نیز بکار برده میشود. ابعاد متریک برای طول پیچ های ماشینی بر مبنای کوچکترین طول پیچ میباشد که برابر با 3 برابر اندازه قطر آن بوده و شامل بخش رزوه نشده قسمت پایین سر پیچ نیزمیشود.برای مینیمم مقدار طول ، این بخش رزوه نشده تقریبا برابر 20 درصد قطر پیچ میباشد. برای طولهای با محدوده متوسط (بیشر از 30 میلی متر برای 2 و 2.5 و بیشتر از 50 میلیمتر برای دیگر انواع پیچ های متریک) طول قسمت رزوه نشده تقریبا برابر 3/1 اندازه قطر پیچ میباشد. برای پیچ هایی با طول زیاد ، طول قسمت رزوه شده برای پیچ های متریک 2 و 2.5، مینیمم برابر 25 میلی متر و برای پیچهای با قطرهای بزرگتر 30 میلی متر خواهد بود.

پیچ های مهره دار و پیچ ها

در برخی موارد می توان پیچ های مهره دارو پیچ ها را بجای یکدیگر بکار بست ولی میبایست به خاطر داشت که پیچ های مهره دار را همراه با یک مهره بکارمی برند. از طرفی دیگر ، پیچ در محل هایی که از قبل در آنها رزوه موجود می باشد بکار بسته می شوند. در برخی موارد ، پیچ ها با شکل رزوه متفاوت مثل پیچ های خودکار می توانند خود رزوه هایی مورد نظر را ایجاد نمایند . پیچ ها و پیچ های مهره دار هر دو از بست های رزوه کاری شده خارجی میباشند که رزوه ها در آنها می توانند در محل های مختلف آنها مثل سر / شولدر / ساقه ایجاد شده و برای اتصال المان های جدا از هم به یکدیگر و یا بستن آنها به محلی دیگر استفاده گردند. از پیچ دوسر نیز برای کاربرد های مشابه استفاده می شوند با این تفاوت که این پیچها دارای سر نبوده و بنابراین دارای محلی برای اعمال گشتاور نمی باشند.

دو روش کلی برای ایجاد قسمت سر پیچ مهره دار وجود دارد : روش آهنگری و روش ماشین کاری.

روش آهنگری از لحاظ اقتصادی و همچنین نحوه جریان دانه بندی ساختار ، روش مناسبتری نسبت به ماشین کاری میباشد. دمای آهنگری مابین دمای اتاق تا 2000 درجه فارنهایت میتواند متغیر باشد. ولی با این وجود تعداد زیای از قطعات به صورت سرد آهنگری می شوند که ماشین کاری مورد استفاده برای این مورد ماشین های مورد استفاده برای این ماشین های سر چین و یا ماشین های پیچ مهره دار ساز نامیده میشوند. موادی که قابلیت شکل پذیری خوبی در حالت سرد ندارند را میبایست در حالت گرم آهنگری نمود. همچنین از اهنگری گرم برای تولید پیچ های مهره دار که تولید آنها بخاطر بزرگیشان توسط عملیات چاق کردن سرد مقدور نیست استفاده می شود. در صورتی که تعداد سر های پیچ های مهره دار مورد نیاز براي تولید زیاد باشد استفاده از روش آهنگری گرم بخاطر گرانی آن نسبت به روش آهنگری سرد مناسب نمی باشد.

برخی مواد مانند فولاد های زنگ نزن ، در دماهای بالاتر از 1000 درجه فارنهایت آهنگری گرم میشوند. بوجود آوردن چنین حرارتی دو مزیت دارد : 1- به فشار آهنگری کمتری نیاز دارد زیرا که استحکام تسلیم ماده به خاطر افزایش دمای آن کاهش میابد .2- نرخ کار سختی نیز در این حالت کاهش میابد. ناحیه مابین سر پیچ مهره دار و میله آن(شعاع راكورد) باعث ایجاد تغيیری قابل توجه در سطح مقطع پیچ مهره دار میگردد. مهم است که اثر این شعاع راکورد به کمترین حد ممکن برسد. هر چه شعاع راکورد بیشتر باشد اثر آن کمتر خواهد بود ولی برای این امر نیز حدی وجود دارد زیرا که افزایش بیش از حد شعاع باعث کاهش ناحیه باربری زیر سر پیچ مهره دار میشود. شعاع راکورد های مختلط مانند راکورد های بیضوی ، باعث افزایش قسمت انحنا در قسنت ساقه پیچ و کاهش قسمت انحنا در قسمت سر پیچ مهره دار میشودو بنابراین باعث کاهش میزان افت ناحیه باربری سطح پیچ می شود.شعاع راکورد های مابین سر پیچ و ساقه آن نبایستی هرگز توسط سوراخ پیچ محدود یا مقید گردد. با ایجاد پخ مناسب یا شعاع مناسب بر روی لبه سوراخ میتوان از تداخل شعاع راکورد با سوراخ جلوگیری کرد. عدم رعایت این مسئله منجر به کاهش طول عمر خستگی سازه می شود. علاوه بر این در حالتیکه بر لبه سوراخ پخی زده نشود امکان دارد میزان بار اولیه در صورتیکه لبه سوراخ تحت بارگذاری شکسته شود ،به میزان زیادی افت نماید.

شکل های پیچ های مهره دار

پیچ های مهره دار شش گوش به دو شکل وجود دارند :

1- پیچ های مهره دار شش گوش استاندارد

2- پیچ های مهره دار شش گوش سنگین/ پیچهای مهره دار شش گوش ساختاری سنگین

رزوه این نوع پیچ ها می تواند درشت دنده (یونیفاید) یا دنده ریز باشد. ابعاد قسمت سر پیچ های مهره دار شش گوش سنگین تقزیبا به اندازه 8/1 اینچ بیشتر از محدوده ابعادی پیچ های مهره دار شش گوش استاندارد میباشدو بدین خاطر نیز ناحیه باربری آنها بیشتر است