تصور کنید یک آسمان‌خراش، یک وسیله نقلیه با سرعت بالا، یا ماشین‌آلات دقیق - پایداری و ایمنی آن‌ها اغلب به پیچ‌ها و مهره‌های به ظاهر بی‌اهمیت بستگی دارد. این بست‌های کوچک، نیروهای کششی، برشی و حتی پیچشی فوق‌العاده‌ای را تحمل می‌کنند. چگونه می‌توانیم اطمینان حاصل کنیم که آن‌ها در لحظات بحرانی مقاومت می‌کنند و یکپارچگی ساختاری را حفظ می‌کنند؟ پاسخ در درک کامل خواص مکانیکی آن‌ها و انتخاب صحیح نهفته است.
این مقاله یک راهنمای جامع در مورد خواص مکانیکی پیچ‌ها و مهره‌های فولادی مطابق با استانداردهای ISO 898-1 و EN 20898-1 ارائه می‌دهد و یک مرجع سریع برای مهندسان و طراحان برای تصمیم‌گیری آگاهانه در طول فرآیندهای طراحی، ساخت و نگهداری ارائه می‌دهد.
خواص مکانیکی پیچ‌ها و مهره‌های فولادی: استانداردهای ISO 898-1 و EN 20898-1 توضیح داده شده است
ISO 898-1 و EN 20898-1 استانداردهای بین‌المللی شناخته‌شده‌ای هستند که خواص مکانیکی پیچ‌ها، مهره‌ها و پیچ‌های فولادی را مشخص می‌کنند. این استانداردها الزامات مقاومت کششی، استحکام تسلیم، سختی، تنش اثبات و ازدیاد طول پس از شکست را برای کلاس‌های مختلف خواص تعریف می‌کنند. درک این پارامترها متخصصان را قادر می‌سازد تا بست‌های مناسب را برای کاربردهای خاص انتخاب کنند و از اتصالات قابل اعتماد و ایمن اطمینان حاصل کنند.
کلاس‌های خواص: "کارت شناسایی" بست‌ها
کلاس خواص به عنوان یک "کارت شناسایی" برای پیچ‌ها و مهره‌ها عمل می‌کند و ویژگی‌های عملکرد مکانیکی آن‌ها را به وضوح نشان می‌دهد. کلاس‌های خواص رایج شامل 3.6، 4.6، 4.8، 5.6، 5.8، 6.8، 8.8، 10.9 و 12.9 است. این اعداد معانی خاصی دارند:
-
عدد اول:
نشان‌دهنده 1/100 مقاومت کششی (Rm) بست است. به عنوان مثال، یک پیچ کلاس 8.8 دارای مقاومت کششی 800 مگاپاسکال است.
-
عدد دوم:
نسبت استحکام تسلیم (Rel یا Rp0.2) به مقاومت کششی (Rm) را ضربدر 10 نشان می‌دهد. برای یک پیچ کلاس 8.8، این نسبت 0.8 است، به این معنی که استحکام تسلیم 640 مگاپاسکال است.
این اعداد بینش سریعی در مورد ویژگی‌های استحکام اساسی یک بست ارائه می‌دهند و به عنوان مراجع ارزشمندی در طول انتخاب عمل می‌کنند.
خواص مکانیکی کلیدی: یک تجزیه و تحلیل دقیق
فراتر از کلاس‌های خواص، چندین ویژگی مکانیکی مهم نیاز به درک دارند:
-
مقاومت کششی (Rm):
حداکثر تنشی که یک ماده می‌تواند در هنگام کشش تحمل کند. مقاومت کششی بالاتر به معنای مقاومت بیشتر در برابر شکستگی تحت کشش است.
-
استحکام تسلیم (Rel یا Rp0.2):
تنش در نقطه‌ای که ماده شروع به تغییر شکل پلاستیکی می‌کند. استحکام تسلیم بالاتر نشان‌دهنده مقاومت بهتر در برابر تغییر شکل دائمی است.
-
سختی ویکرز (HV):
مقاومت در برابر تغییر شکل پلاستیکی موضعی را اندازه‌گیری می‌کند. سختی بالاتر مقاومت در برابر سایش و مقاومت فشاری را بهبود می‌بخشد.
-
سختی برینل (HB):
مشابه سختی ویکرز است اما از روش‌های آزمایشی متفاوتی استفاده می‌کند.
-
سختی راکول (HR):
اندازه‌گیری سختی دیگری با مقیاس‌های مختلف (به عنوان مثال، HRC، HRB) بر اساس تغییرات فرورونده و بار.
-
سختی سطح (HV 0.3):
سختی سطح را اندازه‌گیری می‌کند، که معمولاً برای ارزیابی اثربخشی عملیات سطحی استفاده می‌شود.
-
تنش اثبات (Sp):
حداکثر تنشی که یک بست می‌تواند تحت شرایط آزمون مشخص شده تحمل کند، که اغلب برای ارزیابی عملکرد خستگی استفاده می‌شود.
-
ازدیاد طول پس از شکست (A5):
نسبت افزایش طول پس از شکست به طول اولیه. مقادیر بالاتر نشان‌دهنده شکل‌پذیری بهتر و سازگاری با تغییر شکل است.
پارامترهای خواص مکانیکی بر اساس کلاس خواص
جدول زیر جزئیات خواص مکانیکی را برای کلاس‌های مختلف خواص پیچ و مهره فولادی، از جمله مقاومت کششی، استحکام تسلیم، سختی، تنش اثبات و ازدیاد طول پس از شکست نشان می‌دهد. توجه داشته باشید که برای برخی از کلاس‌ها (به عنوان مثال، 3.6)، خواص بین قطرها ≤16mm و >16mm متفاوت است.
|
کلاس خواص
|
3.6
|
4.6
|
4.8
|
5.6
|
5.8
|
6.8
|
8.8
|
10.9
|
12.9
|
|
|
≤16mm
|
>16mm
|
|
|
|
|
|
|
|
|
مقاومت کششی (Rm) بر حسب مگاپاسکال (N/mm²)
|
300
|
400
|
400
|
500
|
500
|
600
|
800
|
1000
|
1200
|
|
حداقل Rm
|
330
|
400
|
420
|
500
|
520
|
600
|
800
|
1040
|
1220
|
|
حداقل سختی ویکرز (HV)
|
95
|
120
|
130
|
155
|
160
|
190
|
230
|
310
|
372
|
|
حداکثر سختی ویکرز (HV)
|
220
|
220
|
220
|
220
|
220
|
250
|
300
|
382
|
434
|
|
حداقل سختی برینل (HB)
|
90
|
114
|
124
|
147
|
152
|
181
|
219
|
295
|
353
|
|
حداقل سختی راکول HRB
|
52
|
67
|
71
|
79
|
82
|
89
|
-
|
-
|
-
|
|
حداقل سختی راکول HRC
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
20
|
31
|
38
|
|
استحکام تسلیم (Rel) بر حسب مگاپاسکال (N/mm²)
|
180
|
240
|
320
|
300
|
400
|
480
|
-
|
-
|
-
|
|
حد ازدیاد طول 0.2٪ (Rp0.2) بر حسب مگاپاسکال (N/mm²)
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
640
|
900
|
1080
|
|
حداقل ازدیاد طول پس از شکست (A5) %
|
25
|
22
|
14
|
20
|
10
|
8
|
12
|
9
|
8
|
گشتاور شکست: ارزیابی مقاومت پیچشی
فراتر از خواص کششی، مقاومت پیچشی به همان اندازه حیاتی است. گشتاور شکست به حداقل گشتاور مورد نیاز برای ایجاد شکست پیچشی در یک بست اشاره دارد. این امر به ویژه در کاربردهایی که شامل بارهای چرخشی یا ارتعاشی هستند، اهمیت پیدا می‌کند.
ISO 898-7 و DIN 267 pt25 روش‌های آزمایش و الزامات گشتاور شکست پیچ و مهره را مشخص می‌کنند. جدول زیر حداقل مقادیر گشتاور شکست را برای اندازه‌های مختلف رزوه و کلاس‌های خواص نشان می‌دهد.
|
رزوه
|
گام
|
4.6
|
4.8
|
5.6
|
5.8
|
8.8
|
10.9
|
12.9
|
|
M1
|
0.25
|
0.02
|
0.02
|
0.024
|
0.024
|
0.033
|
0.04
|
0.045
|
|
M1.2
|
0.25
|
0.045
|
0.046
|
0.054
|
0.055
|
0.075
|
0.092
|
0.1
|
|
M1.6
|
0.35
|
0.098
|
0.1
|
0.12
|
0.12
|
0.16
|
0.2
|
0.22
|
|
M2
|
0.4
|
0.22
|
0.23
|
0.26
|
0.27
|
0.37
|
0.45
|
0.5
|
|
M3
|
0.5
|
0.92
|
0.96
|
1.1
|
1.1
|
1.5
|
1.9
|
2.1
|
|
M5
|
0.8
|
4.5
|
4.7
|
5.5
|
5.6
|
7.6
|
9.3
|
10
|
|
M8
|
1.25
|
19
|
20
|
23
|
24
|
33
|
40
|
44
|
انتخاب بست مناسب: ملاحظات کلیدی
انتخاب پیچ‌ها و مهره‌های مناسب مستلزم ارزیابی دقیق عوامل متعدد است:
-
کاربرد:
سناریوهای مختلف، ویژگی‌های عملکرد متفاوتی را می‌طلبند. محیط‌های با ارتعاش بالا به مقاومت در برابر خستگی برتر نیاز دارند، در حالی که کاربردهای با دمای بالا به مواد مقاوم در برابر حرارت نیاز دارند.
-
نوع بار:
مشخص کنید که آیا بست‌ها در درجه اول تحت بارهای کششی، برشی، خمشی یا پیچشی قرار می‌گیرند، سپس بر این اساس انتخاب کنید.
-
مواد در حال اتصال:
ترکیب مواد متصل (فولاد، آلومینیوم، پلاستیک و غیره) بر انتخاب مواد بست و عملیات سطحی تأثیر می‌گذارد.
-
شرایط محیطی:
رطوبت، دما و عناصر خورنده، سطوح مقاومت در برابر خوردگی لازم را دیکته می‌کنند.
-
روش نصب:
الزامات پیش‌بار و تکنیک‌های سفت کردن بر انتخاب اندازه و شکل تأثیر می‌گذارد.
مطالعه موردی: نمونه انتخاب بست
اتصال سازه فولادی را در نظر بگیرید که به مقاومت کششی بالایی در شرایط مرطوب نیاز دارد. یک پیچ با استحکام بالا کلاس 8.8 با آبکاری روی مناسب خواهد بود:
-
بار را تعیین کنید:
حداکثر بار کششی را از طریق تجزیه و تحلیل سازه محاسبه کنید.
-
قطر را انتخاب کنید:
قطر را بر اساس بار و مقاومت کششی انتخاب کنید و فاکتورهای ایمنی مناسب را اعمال کنید.
-
مواد/کلاس را انتخاب کنید:
فولاد با استحکام بالا کلاس 8.8 را انتخاب کنید.
-
عملیات سطحی:
آبکاری روی را برای مقاومت در برابر خوردگی مشخص کنید.
-
طول را تعیین کنید:
بر اساس ضخامت مواد و الزامات سفت کردن محاسبه کنید.
نتیجه‌گیری: دقت در انتخاب بست
اگرچه کوچک هستند، اما پیچ‌ها و مهره‌ها نقش‌های مهمی در ایمنی ساختاری و قابلیت اطمینان تجهیزات ایفا می‌کنند. انتخاب و کاربرد صحیح، که توسط استانداردهایی مانند ISO 898-1 و EN 20898-1 هدایت می‌شود، عملکرد بهینه را تضمین می‌کند. با درک خواص مکانیکی و ارزیابی دقیق الزامات کاربرد، مهندسان می‌توانند تصمیمات آگاهانه‌ای بگیرند که یکپارچگی ساختاری را در صنایع بی‌شماری حفظ می‌کند.
پیام شما باید بین 20 تا 3000 کاراکتر باشد!
