راهنمای انتخاب و استفاده ایمن از پیچ‌های متری ISO برای تعمیر و نگهداری

تصور کنید یک قطعه تجهیزات دقیق و با ارزش به دلیل خرابی یک پیچ کوچک از کار بیفتد - ضررهای ناشی از آن می تواند فاجعه بار باشد. در نگهداری مکانیکی، پیچ و مهره ها ممکن است بی اهمیت به نظر برسند، اما برای اطمینان از عملکرد ایمن و پایدار تجهیزات بسیار مهم هستند. با این حال، با وجود انواع گسترده ای از پیچ و مهره های متریک موجود، چگونه می توان آنها را به درستی شناسایی، انتخاب و محکم کرد؟ این راهنما دستورالعمل های واضح و عملی را برای این کارها ارائه می دهد.

در مونتاژ و نگهداری ماشین آلات مدرن، پیچ و مهره ها نقش حیاتی دارند. آنها اجزای کلیدی هستند که قسمت های مختلف را به هم متصل می کنند و یکپارچگی ساختاری تجهیزات را تضمین می کنند. در نگاه اول، ممکن است همه پیچ های متریک مشابه به نظر برسند، اما در واقعیت، آنها از نظر نوع رزوه، درجه استحکام و مشخصات ابعادی تفاوت قابل توجهی دارند. انتخاب یا استفاده نادرست می تواند منجر به خرابی تجهیزات یا حتی خطرات ایمنی شود. بنابراین، درک عمیق از ویژگی های پیچ و مهره های متریک، همراه با تکنیک های انتخاب و بستن مناسب، برای پرسنل نگهداری مکانیکی ضروری است.

این راهنما برای متخصصان فعال در نگهداری کارخانه و مکانیکی طراحی شده است و دانش اساسی در مورد پیچ و مهره های متریک ISO را ارائه می دهد تا به آنها در شناسایی و استفاده صحیح از قطعات جایگزین کمک کند و از عملکرد ایمن و قابل اطمینان تجهیزات اطمینان حاصل شود. ما بر روی رایج ترین پیچ و مهره های متریک مورد استفاده در محیط های صنعتی تمرکز خواهیم کرد و نکات عملی را برای شناسایی و کاربرد ارائه می دهیم.

استاندارد ISO چندین نوع رزوه تخصصی را تعریف می کند، اما در اکثر تجهیزات مکانیکی، فقط دو نوع معمولاً استفاده می شود: گام استاندارد و گام ریز. سایر انواع رزوه ها عمدتاً برای دستگاه های تخصصی مانند ابزارهای دقیق یا تجهیزات نوری در نظر گرفته شده اند.

گام به فاصله بین رزوه های مجاور اشاره دارد که بر حسب میلی متر اندازه گیری می شود. رزوه های گام استاندارد برای اکثر اتصالات با هدف عمومی مناسب هستند، در حالی که رزوه های گام ریز در مواردی استفاده می شوند که به نیروی قفل کننده بالاتر یا مقاومت در برابر لرزش نیاز است.

جدول زیر رایج ترین ترکیبات قطر و گام رزوه را در ماشین آلات صنعتی فهرست می کند:

به استثنای پیچ و مهره های کم درجه، تمام بست های متریک دارای علائم شناسایی استحکام هستند. این علائم به سرعت و با دقت به تعیین ظرفیت باربری آنها کمک می کنند.

معمولاً روی سر پیچ ها دو عدد با نقطه اعشار حک می شود. محدوده کامل شامل ده درجه از 3.6 تا 14.9 است، اما در تنظیمات صنعتی، درجه های رایج 8.8، 9.8، 10.9 و 12.9 هستند. سر پیچ همچنین شامل یک کد سازنده (معمولاً دو یا سه حرف) است.

عدد اول نشان دهنده مقاومت کششی فولاد پیچ است که تقریباً بر حسب 10 کیلوگرم بر میلی متر مربع از سطح مقطع اندازه گیری می شود. به عنوان مثال، یک پیچ درجه 12.9 قبل از شکستن حداقل 120 کیلوگرم بر میلی متر مربع را تحمل می کند. به طور مشابه، یک پیچ درجه 8.8 دارای بار شکستگی 80 کیلوگرم بر میلی متر مربع است.

همانطور که یک پیچ به تدریج باری را تحمل می کند، کمی کشیده می شود، مانند یک فنر. اگر بار آزاد شود، به طول اولیه خود باز می گردد. با این حال، محدودیتی وجود دارد که فراتر از آن پیچ به طور کامل بازیابی نمی شود و در عوض به طور دائم کشیده می شود - این نقطه تسلیم است. عدد دوم روی سر پیچ نشان دهنده درصدی از مقاومت کششی است که پیچ می تواند قبل از شروع کشش تحمل کند.

به عنوان مثال، یک پیچ درجه 12.9 زمانی شروع به کشش می کند که بار به 90٪ از بار شکستگی آن برسد. به طور مشابه، یک پیچ درجه 9.8 در 80٪ از بار شکستگی خود شروع به کشش می کند.

علائم استحکام روی مهره ها اغلب شناسایی آنها دشوارتر از علائم روی پیچ ها است. آنها ممکن است به صورت اعداد یا به صورت الگوهایی از نقاط و خطوط ظاهر شوند، جایی که موقعیت خط شبیه عقربه های ساعت است که درجه را نشان می دهد.

درجه مهره همیشه باید با درجه پیچ مطابقت داشته باشد یا یک سطح از آن بیشتر باشد. به عنوان مثال، یک پیچ درجه 8.8 باید با یک مهره درجه 8 یا 9 جفت شود. یک پیچ درجه 12.9 باید با یک مهره درجه 12 یا 14 جفت شود.

همانطور که قبلاً ذکر شد، هنگامی که یک پیچ به تدریج باری را تحمل می کند، به یک نقطه تسلیم می رسد (جایی که کشش دائمی شروع می شود). اگر بار همچنان افزایش یابد، پیچ به نقطه شکست خود می رسد. استانداردها یک "بار اثبات" را تعریف می کنند که معمولاً 90٪ از بار مورد نیاز برای کشش پیچ است.

در عمل، تولیدکنندگان اغلب ماشین آلات را طوری طراحی می کنند که پیچ ها بارهایی را بسیار کمتر از بار اثبات تحمل کنند و از یک ضریب ایمنی قوی اطمینان حاصل کنند.

پیچ های گام ریز معمولاً 10٪ قوی تر از پیچ های گام استاندارد هستند زیرا فلز کمتری در هنگام رزوه شدن برداشته می شود.

گشتاورهای حداکثر توصیه شده در جدول زیر فرض می کنند که رزوه ها کمی روغن کاری شده اند. سفت کردن یک پیچ تا گشتاور مشخص شده باید تنش را در پیچ به حدود 85٪ از بار اثبات، معادل 62٪ از بار شکستگی تنظیم کند.

از این مقادیر گشتاور فقط زمانی استفاده کنید که سازنده دستگاه تنظیم گشتاور را مشخص نکرده باشد.

پیچ و مهره های گام ریز معمولاً فقط در موارد خاص استفاده می شوند و مستندات نگهداری سازنده باید گشتاور مورد نیاز برای هر کاربرد را مشخص کند.

رزوه های گام ریز اغلب زمانی استفاده می شوند که پیچ ها در بلوک های فلزی نرم (به عنوان مثال، ریخته گری آلومینیوم) پیچ می شوند، جایی که رزوه های موجود در بلوک ممکن است بسیار ضعیف تر از پیچ باشند و معمولاً برای جلوگیری از لخت شدن به گشتاور کمتری نیاز دارند.

عوامل زیادی بر استحکام قطعات رزوه دار تأثیر می گذارند، از جمله روش های تولید، پرداخت سطح و دقت شکل رزوه.

استحکام یک اتصال رزوه دار به ضعیف ترین جزء آن بستگی دارد. به عنوان مثال، اگر یک پیچ با استحکام بالا در یک ماده نرم تر و انعطاف پذیرتر (به عنوان مثال، آلیاژ آلومینیوم یا فولاد کم کربن) پیچ شود، قسمت نرم تر حداکثر گشتاور ایمن را تعیین می کند.

به طور معمول، پیچ ها باید نه تنها بارهای کششی ناشی از سفت شدن، بلکه بارهای جانبی یا "برشی" را نیز تحمل کنند. یک مثال معمولی دو صفحه است که به هم پیچ شده اند و تحت نیروهایی قرار می گیرند که بارهای برشی را به پیچ وارد می کنند.

اگر بار اعمال شده بسیار کم باشد، اصطکاک بین صفحات به دلیل سفت شدن پیچ ممکن است از حرکت جلوگیری کند. با این حال، مگر اینکه پین های میله ای برای تحمل بار برشی نصب شوند، پیچ در نهایت هم تنش برشی و هم تنش کششی را تجربه می کند. ترکیب این تنش ها، تنش کلی بیشتری نسبت به هر یک به تنهایی ایجاد می کند، بنابراین پیش گشتاور پیچ ممکن است برای تطبیق تنش اضافی ناشی از برش، کمتر از مقادیر حداکثر باشد.

به عنوان یک دستورالعمل، کاهش گشتاور سفت کردن به میزان 10٪ به 35٪ از درجه بار پیچ اجازه می دهد تا نیروهای برشی را بدون اضافه بار تحمل کند.

مهندسان طراح باید تمام این عوامل را در نظر بگیرند و ممکن است گشتاور کمتری را مشخص کنند، به خصوص در تجهیزات بالابری که به حاشیه ایمنی بالایی نیاز دارند.

همیشه به مستندات نگهداری سازنده دستگاه برای مقادیر گشتاور مشخص شده برای پیچ و مهره ها در کاربردهای بالابری و باربری مراجعه کنید.

جدول زیر اندازه های صحیح آچار و آچار آلن را برای رایج ترین اندازه های پیچ و مهره در ماشین آلات صنعتی فهرست می کند.

برای به حداقل رساندن خطر لغزش آچار و آسیب به لبه های بست، در صورت امکان از آچار جعبه ای (یا انتهای جعبه ای یک آچار ترکیبی) استفاده کنید.

پیچ های متریک کمی کوچکتر از اندازه اسمی خود تولید می شوند - به عنوان مثال، یک پیچ M16 معمولاً دارای قطر شفت 15.97 میلی متر است. این بدان معنی است که یک پیچ 16 میلی متری می تواند از یک سوراخ 16 میلی متری عبور کند، اما برای در نظر گرفتن عدم هم ترازی بین قطعات، سوراخ های پاکسازی معمولاً کمی بزرگتر سوراخ می شوند.

جدول زیر اندازه های سوراخ پاکسازی معمولی و اندازه های مته ضربه صحیح را برای رزوه های استاندارد و ریز ارائه می دهد.

برای رزوه های متریک، اندازه های مته ضربه به راحتی به عنوان قطر پیچ منهای گام رزوه محاسبه می شود. به عنوان مثال، یک پیچ M16 با گام استاندارد با گام 2.0 میلی متر به اندازه مته ضربه 16 - 2 = 14 میلی متر نیاز دارد.

هنگام ضربه زدن به سوراخ ها، به خصوص برای اندازه های M10 و کوچکتر، مکرراً ضربه را بردارید تا تراشه های فلزی پاک شوند و از شکستگی جلوگیری شود.

هنگام سفت کردن یک پیچ در رزوه ها یا یک مجموعه مهره و پیچ برای بستن قطعات به یکدیگر، گشتاور اعمال شده تنش کششی را در شفت پیچ ایجاد می کند.

نیروی واقعی در پیچ به عواملی مانند شکل رزوه، گام، پرداخت سطح و روغن کاری بستگی دارد. برای اکثر موارد استاندارد با پیچ های متریک کمی روغن کاری شده، نیرو را می توان به صورت تقریبی به صورت زیر محاسبه کرد:

نیرو = 5 × گشتاور / قطر

جایی که نیرو بر حسب نیوتن (N)، گشتاور بر حسب نیوتن متر (Nm) و قطر بر حسب متر (m) است. به عنوان مثال، یک پیچ M16 که تا 247.5 نیوتن متر سفت شده است، تولید می کند:

نیرو = 5 × 247.5 نیوتن متر / 0.016 متر = 77344 N (77.3 kN)

برای تبدیل نیوتن به کیلوگرم نیرو (kgf)، بر 9.81 (یا 10 برای تخمین های سریع) تقسیم کنید که 7884 کیلوگرم نیرو بار پیچ را به دست می دهد.

رزوه های خشک اصطکاک را افزایش می دهند و در نتیجه نیروی کمتری ایجاد می شود.

اتصالات پیچ شده معمولاً به سه روش خراب می شوند: شکست برشی، شکستگی کششی یا لخت شدن رزوه.

شکستگی کششی (شکستن پیچ) از اضافه بار مفصل یا سفت شدن بیش از حد رخ می دهد. پیچ ها اغلب در جایی که رزوه به شفت می رسد، خراب می شوند.

شکست برشی زمانی اتفاق می افتد که نیروهای جانبی از ظرفیت پیچ فراتر می روند، که اغلب با سفت شدن بیش از حد تشدید می شود و هیچ ذخیره ای از استحکام برای بارهای برشی باقی نمی ماند. هر دو نوع خرابی معمولاً در اوایل یا اواخر چرخه عمر یک جزء رخ می دهند.

یک خرابی سرویس مکرر شامل بارهای جانبی است که مهره ها را از پیچ ها جدا می کند و باعث خرابی های آبشاری می شود. مخروطی رزوه منجر به انبساط مهره می شود و درگیری رزوه را کاهش می دهد تا زمانی که فلز تسلیم شود و رزوه ها لخت شوند.