چگونه یک پیچ مناسب انتخاب کنیم؟

اگر شما هم وارد دنیای شیرین و جذاب صنعت شده‌اید و با دستگاه‌ها و قطعات صنعتی سروکار دارید، احتمالاً برای شما هم پیش آمده است که در حین تعمیر یک دستگاه، با پیچ‌های بریده یا شکسته مواجه شدید و برای تهیه پیچ‌های نو هم نمونه‌ای در اختیار نداشتید تا طبق آن سفارش خرید دهید و نمی‌دانستید که چه نوع پیچ و با چه سایزی باید سفارش دهید. یا شاید طراح و سازنده دستگاه خاصی هستید و نمی‌دانید برای اتصال قسمت‌های مختلف دستگاه یا نصب قطعه‌ای روی دستگاه چه نوع پیچی و با چه سایزی مناسب‌تر است؟ مثلاً آیا بهتر است آلنی باشد یا سرشش‌گوش؟ آیا بهتر است از پیچ آلن معمولی تمام رزوه M5×30 استفاده کنید یا پیچ آلن سرخزینه M5×35 ؟ آیا باید 8.8 باشد یا 12.9؟ چپ‌گرد باشد یا راست‌گرد؟ و …

اگر کاملاً پیچ‌ها را می‌شناسید و با انواع پیچ‌ها و کاربردهایشان و شماره فنی و مشخصات فنی پیچ‌ها آشنایی دارید، پیشنهاد می‌کنم مطالعه این مقاله را همین‌جا متوقف کنید و ادامه ندهید! چون احتمالاً مطلب جدید و جذابی برای شما نخواهد داشت. اما اگر دوست دارید پیچ‌ها را بیشتر و بهتر بشناسید یا به‌دنبال دانستن پاسخ سؤالاتی هستید که چند نمونه از آن‌ها را در بالا ذکر کردیم، با ما تا انتهای این مقاله همراه باشید. مطمئن باشید که اطلاعات کاربردی و مفیدی را دریافت خواهید کرد.

پیچ‌ها از پرکاربردترین قطعات صنعتی استاندارد هستند که تقریباً در همه صنایع و همه ماشین‌آلات و تجهیزات صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. انواع و اقسام پیچ‌ها در صنعت موجود هستند که هرکدام کاربرد خاص خودشان را دارند. اما هر پیچی برای هر اتصالی مناسب نیست. مثلاً بدیهیست پیچی را که برای اتصال دو قطعه چوبی مورد استفاده قرار می‌گیرد، نمی‌توان برای متصل‌کردن دو قطعه فلزی به کار برد. خوب، اکنون سؤالی که پیش می‌آید این است که چگونه بفهمیم برای کار ما چه پیچی مناسب است؟ برای رسیدن به پاسخ این سؤال باید با معیارهای انتخاب پیچ آشنا شویم تا بر اساس آن بتوانیم مناسب‌ترین پیچ را انتخاب کنیم. 5 معیار زیر مهم‌ترین معیارهای انتخاب پیچ هستند:

1- گُلِ پیچ

به قسمت سر پیچ یا کله‌گی پیچ اصطلاحاً «گُلِ پیچ» گفته می‌شود. گل پیچ‌های مورد استفاده در صنعت اشکال مختلفی دارند که 4 نمونه از پرکاربردترین آن‌ها به‌شرح زیر است:

1- آلن: پیچ‌های آلن از پرکاربردترین پیچ‌های مورد استفاده در صنعت هستند. همان گونه که در شکل دیده می‌شود، در گل پیچ‌های آلن که به‌شکل دایره است، یک حفره به شکل یک شش‌ضلعی وجود دارد که آچارهای مخصوص این پیچ‌ها که به «آچار آلن» معروف هستند در داخل این حفره قرار می‌گیرند و با کمک آن‌ها می‌توان این پیچ‌ها را بازوبسته کرد.

پیچ‌های آلن پیچ‌های مستحکمی هستند که در اغلب صنایع به کار می‌روند. در واقع یکی از مزایای پیچ‌های آلن این است که با تعداد کمتری از این پیچ‌ها می‌توان استحکام بالاتری را ایجاد کرد. نوعی از پیچ‌های آلن وجود دارند که گل آن‌ها تخت بوده و حفره آچارخور پیچ در داخل آن قرار دارد. به این نوع پیچ‌های آلن پیچ‌های آلن سرتخت یا سرخزینه می‌گویند. این نوع پیچ‌ها در جاهایی کاربرد دارند که لازم است گل پیچ کاملاً هم‌سطح با سطحی شود که پیچ در داخل آن قرار می‌گیرد.

نوعی از پیچ‌های آلن هم در صنعت موجودند که اصلاً گل پیچ ندارند و در جاهایی به کار می‌روند که لازم است کل پیچ در داخل حفره‌ای قرار گیرد. به این نوع پیچ‌ها، پیچ‌های آلن «مغزی» گفته می‌شود.

2- سرشش‌گوش: پیچ‌های سرشش‌گوش هم از جمله پیچ‌های پرکاربرد هستند که در صنایع و ساختمان‌سازی و سازه‌های فلزی کاربرد زیادی دارند. همان طور که از نام این نوع پیچ‌ها مشخص است، گل این پیچ‌ها به‌شکل یک شش‌ضلعی است که می‌توان آن‌ها را به‌وسیله آچارهای تخت یا رینگی و یا آچار فرانسه بازوبسته کرد.

3- شیارتخت (دوسو): گل این نوع پیچ‌ها به‌شکل دایره است که یک شیار روی آن ایجاد شده است. این پیچ‌ها به‌وسیله پیچ‌گوشتی‌های دوسو بازوبسته می‌شوند. انواع متنوعی از پیچ‌های دوسو وجود دارند که در صنایع مختلف کاربرد دارند؛ از پیچ‌های خودکار مورد استفاده در صنایع چوبی گرفته تا پیچ‌های دوسو صنعتی همراه با واشر و مهره یا پیچ‌های دوسو مخصوص اتصال ورق‌های فلزی.

4- شیار چهارسو: کاربرد این نوع پیچ‌ها هم تقریباً شبیه پیچ‌های دوسو است. با این تفاوت که شیار روی گل این پیچ‌ها به‌شکل به‌علاوه (+) است و به‌وسیله پیچ‌گوشتی‌های چهارسو بازوبسته می‌شوند.

2- نوع رزوه

رزوه به بخش اصلی پیچ گفته می‌شود که در داخل مهره پیچیده می‌شود. در واقع همان شیارها یا دنده‌های روی پیچ را اصطلاحاً رزوه پیچ می‌نامند. دو استاندارد مشهور برای شناسایی رزوه‌ها وجود دارد:

– استاندارد متریک

– استاندارد انگلیسی

ما در این مقاله فقط درمورد استاندارد متریک بحث خواهیم کرد. پیچ‌ها یا به‌طور کامل رزوه شده‌اند که اصطلاحاً به این نوع پیچ‌ها «تمام‌رزوه» گفته می‌شود؛ یا تنها بخشی از ساقه پیچ رزوه شده است؛ به این صورت که بخشی از طول ساقه پیچ از زیر گل پیچ تا قسمت معینی رزوه نشده رها شده و مابقی طول آن تا نوک پیچ رزوه شده است که به این نوع پیچ‌ها «نیم‌رزوه» گفته می‌شود.

پیچ‌های تمام رزوه در جاهایی به کار می‌روند که به طول درگیری کامل پیچ نیاز است. پیچ‌های تمام‌رزوه معمولاً به‌همراه مهره مورد استفاده قرار می‌گیرند.

پیچ‌های نیم‌رزوه بیشتر برای نصب یک قطعه روی یک صفحه یا دستگاه کاربرد دارند و آن بخشی از پیچ که از داخل حفره‌های مربوط به جاپیچ قطعه عبور می‌کند نیاز به رزوه‌شدن ندارد. بنابراین آن بخش رزوه‌نشده از ساقه پیچ در مقابل تنش و کرنش استحکام بالاتری دارد؛ به همین دلیل از پیچ‌های نیم‌رزوه بیشتر در جاهایی استفاده می‌شود که بخواهیم یک قطعه را بسیار محکم در محلی نصب کنیم. مثلاً برای نصب یک شیر هیدرولیک روی یک بلوک یا یک دستگاه از پیچ‌های نیم‌رزوه استفاده می‌شود. چون در این مورد لازم است اتصال شیر به آن بلوک یا دستگاه به‌طور کامل و محکم صورت گیرد تا از نشت احتمالی روغن هیدرولیک از محل اتصال شیر به آن بلوک یا دستگاه جلوگیری شود.

به‌جای پیچ‌های نیم‌رزوه می‌توان از پیچ‌های تمام‌رزوه استفاده کرد ولی برعکس این حالت به هیچ وجه توصیه نمی‌شود.

3- سایز یا ابعاد پیچ

برای شناسایی سایز پیچ کافیست اندازه دو پارامتر پیچ را بدانیم:

الف- قطر نامی قسمت رزوه‌شده پیچ

ب- طول پیچ

معمولاً در استاندارد متریک، قبل از اندازه قطر پیچ یک حرف M می‌آید. مثلاً یک پیچ با قطر 8 میلی‌متر را اصطلاحاً پیچ M8 می‌نامند. همچنین به این نکته هم دقت کنید که طول پیچ، برای پیچ‌های آلن معمولی و پیچ‌های سرشش‌گوش، فقط طول ساقه پیچ (از زیر گل پیچ تا نوک پیچ) را شامل می‌شود. ولی برای پیچ‌های مغزی و پیچ‌های سرخزینه، از ابتدا تا انتهای پیچ کلاً به‌عنوان طول پیچ در نظر گرفته می‌شود. این مطلب در شکل زیر به‌خوبی نشان داده شده است.

4- چپ‌گرد یا راست‌گرد

اگر مهره را بتوان در جهت عقربه‌های ساعت حول پیچ چرخاند و محکم نمود، آن پیچ را اصطلاحاً راست‌گرد (Right-hand)  گویند و اگر مخالف جهت عقربه‌های ساعت باشد، آن را چپ‌گرد (Left-hand) می‌نامند. اغلب پیچ‌ها، راست‌گرد هستند؛ مگر در موارد خاص، مانند پدال دوچرخه که با رزوه چپ‌گرد ساخته شده است و هرچه پدال بیشتر می‌چرخد، پیچ محکم‌تر و ایمن‌تر می‌شود. در صورت چپ‌گرد بودن رزوه، تولیدکننده باید توسط درج فلشی بر روی گل پیچ و یا مهره آنرا مشخص کند.

دلیل اینکه چرا پیچ‌ها از سمت راست بسته می‌شوند یا اینکه بهتر بگوییم در جهت چرخش عقربه‌های ساعت بسته می‌شوند، این است که افراد راست‌دست در هنگام بستن پیچ به‌سمت راست توان بالاتری دارند و نکته مهم این است که چیزی در حدود 70 تا 90 درصد مردم جهان راست‌دست هستند.

5- درجه استحکام پیچ

در انتخاب پیچ باید به این نکته دقت کنید که پیچ هیچ‌گاه نباید تحت تنش برشی قرار بگیرد. یعنی هیچ نیرویی در سیستم نباید باعث برش پیچ شود. چون پیچ‌ها اصولاً برای تحمل تنش کششی طراحی می‌شوند. در واقع با سفت کردن پیچ‌ها یک پیش‌تنش در درون آن‌ها به وجود می‌آید که باعث اتصال محکم دو قطعه‌ای می‌شود که به هم پیچ شده‌اند. بنابراین میزان استحکام پیچ، یکی از پارامترهای مهم در انتخاب آن است. معمولاً برای همه پیچ‌ها (به‌جز پیچ‌های مغزی) درجه استحکام پیچ‌ها به‌صورت یک عدد اعشاری روی گل پیچ حک شده است. در شکل زیر دور این عدد حک‌شده روی گل پیچ، با رنگ قرمز خط کشیده شده است.

در استاندارد متریک، سه درجه استحکام برای پیچ‌ها وجود دارد که بیش از همه رایج است و پیچ‌های مورد استفاده در صنعت معمولاً یکی از این سه درجه استحکام را دارا هستند. آن سه درجه استحکام عبارتند از : 8.8 ، 10.9 و 12.9، که درجه استحکام 8.8 از همه پرکاربردتر است. پیچ‌های با درجه استحکام 8.8 معمولاً از فولاد کم مقاومت (پرکربن) ساخته می‌شود و در صنعت اصطلاحاً به پیچ‌های «خشکه» معروف هستند.

خوب، اکنون شاید بپرسید مفهوم این اعداد چیست؟ چگونه استحکام پیچ را می‌توان از روی این اعداد فهمید؟ برای این منظور، اگر عدد قبل از اعشار را در عدد 100 ضرب کنیم، میزان «استحکام کششی» پیچ را در واحد مگاپاسکال به ما خواهد داد. به‌عنوان مثال برای پیچ با درجه استحکام 10.9، میزان استحکام کششی پیچ برابر است با حاصل‌ضرب عدد 10 در عدد 100 یعنی در اینجا میزان استحکام کششی برابر با 1000 مگاپاسکال است. همچنین از ضرب عدد قبل از اعشار در عدد بعد از اعشار در عدد 10، مقدار «تنش تسلیم» پیچ در واحد مگاپاسکال به دست می‌آید. مثلاً برای پیچ 10.9، مقدار تنش تسلیم برابر است با: 10×9×10=900 Mpa

ضمناً به این مسئله مهم نیز توجه کنید که هر نوع پیچی دارای «مهره» و «واشر» هم‌کلاس خود است. یعنی برای هر پیچی، باید از واشرها و یا مهره‌هایی استفاده کرد که درجه استحکامشان با درجه استحکام آن پیچ یکی باشد. به‌عنوان مثال برای نصب پیچ 8.8 نباید از مهره‌ها و واشرهای 12.9 استفاده کرد. چون در صورت انجام چنین کاری، ممکن است پیچ به‌خوبی در اتصال مورد نظر، سفت نشود و یا رزوه آن آسیب ببیند.

یک مثال

حال با دانستن 5 معیار فوق به راحتی می توانید پیچ مناسب را برای هدف مورد نظر خود انتخاب کنید. مثلاً اگر برای بستن درب بالای یک مخزن روغن هیدرولیک به پیچی نیاز دارید که قطر آن 6 میلی‌متر و طول آن 5 سانتی‌متر باشد، بهتر است از پیچ آلن معمولی (گل پیچ) راست‌گرد تمام رزوه (نوع رزوه) به شماره فنی M6×50 (ابعاد پیچ) و با درجه استحکام 8.8 باشد.

دلایل انتخاب این پیچ برای بستن درب بالای مخزن این است که:

1- چون تقریباً همه پیچ‌های مورد استفاده در اجزای سیستم هیدرولیک از نوع آلن است و بنابراین بهتر است برای هماهنگی با سایر قسمت‌ها پیچ‌های مربوط به درب مخزن هم از همین نوع باشد.

2- پیچ راست‌گرد است. چون پیچ‌های چپ‌گرد برای موارد خاص به‌ کار می‌روند و در اینجا دلیلی برای استفاده از پیچ چپ‌گرد وجود ندارد.

3- پیچ تمام رزوه است. چون معمولاً درب مخازن هیدرولیک ضخامت زیادی ندارد (کمتر از 10 میلی‌متر) و بنابراین پیچ باید کاملاً در سوراخ بدنه مخزن در آن نقطه‌ای که پیچ بسته می‌شود، تا انتها پیچانده شده و سفت شود، بنابراین پیچ تمام‌رزوه مورد نیاز است.

4- انتخاب پیچ M6 به این دلیل است که قطر پیچ مورد نظر ما طبق فرض باید 6 میلی‌متر باشد.

5- عدد 50 در شماره فنی پیچ به‌معنای طول پیچ است که طبق فرض باید 50 میلی‌متر (5 سانتی‌متر) باشد.

6- درجه استحکام را 8.8 در نظر گرفتیم که معمولی‌ترین و پرکاربردترین نوع پیچ آلن است. چون برای بستن درب یک مخزن به استحکام بالا نیاز نداریم تا مجبور باشیم از پیچ‌های 10.9 یا 12.9 استفاده کنیم. چون در آن صورت به‌دلیل گران‌تر بودن پیچ‌های با درجه استحکام بالاتر، بی‌جهت هزینه کار افزایش خواهد یافت!

جداول استاندارد پیچ‌ها

یک نکته مهم که باید به آن توجه کنید این است که اندازه قطر و طول پیچ‌ها استاندارد مشخصی دارد. به این معنا که برای هر نوع پیچ، جداول استانداردی وجود دارد که در آن اندازه‌های استاندارد پیچ‌ها درج شده است و برای انتخاب سایز پیچ باید به این جداول مراجعه کنید.

تصاویر مربوط به جداول استاندارد پیچ‌های «سرشش‌گوش» و «آلن معمولی» به‌عنوان نمونه در زیر قابل مشاهده است. دقت کنید، ردیف افقی که با رنگ قرمز مشخص شده است، اندازه‌های استاندارد مربوط به قطر پیچ (D) و ردیف عمودی، اندازه‌های استاندارد مربوط به طول پیچ (L) را نشان می‌دهند.