تفاوت گرید و کلاس پیچ و مهره چیست؟

تفاوت گرید و کلاس پیچ و مهره به سیستم نام گذاری، استاندارد تولید و روش تعیین خواص مکانیکی آن ها مربوط می شود. گرید معمولا برای طبقه بندی پیچ های اینچی بر اساس سیستم آمریکایی استفاده می شود. در مقابل، کلاس مقاومتی مانند 8.8 یا 10.9 در استانداردهای متریک کاربرد دارد. این دو مفهوم هر دو میزان مقاومت مکانیکی اتصال را مشخص می کنند، اما روش نام گذاری و محاسبه آن ها متفاوت است. شناخت تفاوت گرید و کلاس پیچ برای انتخاب اتصالات صنعتی، طراحی سازه های فلزی، ماشین آلات و تجهیزات تحت بار اهمیت زیادی دارد.

مشخصات فنی گرید و کلاس پیچ و مهره

در سیستم آمریکایی، گرید پیچ معمولا با اعداد یا خطوط شعاعی روی گل پیچ مشخص می شود. برای مثال، پیچ های گرید 2، گرید 5 و گرید 8 از نظر مقاومت کششی تفاوت دارند. در سیستم متریک، کلاس مقاومتی با دو عدد و یک نقطه مشخص می شود. عدد اول بیانگر یک دهم حداقل مقاومت کششی اسمی بر حسب مگاپاسکال است. عدد دوم نسبت تنش تسلیم به مقاومت کششی را به صورت درصدی نشان می دهد. بنابراین، کلاس 8.8 دارای مقاومت کششی اسمی 800 مگاپاسکال و نسبت تسلیم 80 درصد است.

برای درک بهتر، پیچ کلاس 10.9 دارای مقاومت کششی اسمی 1000 مگاپاسکال و تنش تسلیم اسمی 900 مگاپاسکال است. پیچ کلاس 12.9 نیز مقاومت کششی اسمی 1200 مگاپاسکال و تنش تسلیم اسمی 1080 مگاپاسکال دارد. در سیستم آمریکایی، پیچ گرید 5 معمولا مقاومت کششی حداقل 120 ksi دارد. مقاومت کششی حداقل پیچ گرید 8 نیز حدود 150 ksi است. این اعداد برای مقایسه اولیه مناسب هستند، اما جایگزین بررسی استاندارد و مشخصات واقعی محصول نمی شوند.

نوع دنده پیچ و تاثیر رزوه بر مقاومت اتصال

نوع دنده پیچ یکی از عوامل مهم در عملکرد مکانیکی اتصال است. در سیستم متریک، رزوه ها معمولا با استاندارد ISO و بر اساس قطر اسمی و گام دنده تعریف می شوند. برای مثال، پیچ M12 با گام استاندارد 1.75 میلی متر تولید می شود. رزوه ریز M12 می تواند گام 1.5 یا 1.25 میلی متر داشته باشد. در سیستم اینچی، رزوه های UNC و UNF کاربرد گسترده ای دارند. UNC دارای گام درشت و UNF دارای گام ریزتر است.

رزوه درشت معمولا مونتاژ سریع تر و مقاومت مناسبی در برابر آسیب های نصب دارد. رزوه ریز سطح مقطع کششی بیشتری در قطر اسمی یکسان ایجاد می کند. همچنین، تنظیم دقیق تر نیروی پیش بار در برخی اتصالات با رزوه ریز امکان پذیر است. انتخاب نوع دنده باید بر اساس بار محوری، ارتعاش، جنس قطعات متصل و شرایط مونتاژ انجام شود. استفاده از مهره با گام یا استاندارد رزوه متفاوت می تواند باعث آسیب دنده و کاهش ایمنی اتصال شود.

متریال، گرید فولاد و کلاس مقاومتی پیچ و مهره

پیچ های صنعتی با کلاس های مقاومتی مختلف معمولا از فولاد کربنی یا فولاد آلیاژی ساخته می شوند. برای تولید پیچ کلاس 8.8 از فولادهای کربنی مناسب یا فولادهای آلیاژی استفاده می شود. دستیابی به کلاس های 10.9 و 12.9 معمولا به کنترل دقیق ترکیب شیمیایی و عملیات حرارتی نیاز دارد. کوئنچ و تمپر از فرآیندهای مهم تولید این پیچ ها هستند. این عملیات موجب افزایش سختی، مقاومت کششی و استحکام تسلیم فولاد می شود.

در سیستم آمریکایی نیز گریدهای بالاتر معمولا به فولادهای کربنی یا آلیاژی با عملیات حرارتی کنترل شده نیاز دارند. پیچ گرید 8 نسبت به گرید 5 مقاومت مکانیکی بیشتری ارائه می دهد. با این حال، افزایش مقاومت همیشه به معنی افزایش مقاومت خوردگی نیست. برای محیط های مرطوب یا خورنده، پوشش گالوانیزه گرم، گالوانیزه الکتریکی یا پوشش های تخصصی قابل استفاده هستند. همچنین، پیچ های استنلس استیل با گریدهایی مانند A2-70 و A4-80 بر اساس استانداردهای مربوطه طبقه بندی می شوند. این نام گذاری با کلاس های فولادی 8.8 و 10.9 یکسان نیست.

استانداردهای تولید، برندهای معتبر و روش انتخاب پیچ مناسب

بنا به مستندات وبسایت nanotejarat.com استاندارد ISO 898-1 الزامات خواص مکانیکی پیچ ها و استادبولت های فولادی کربنی و آلیاژی را مشخص می کند. استاندارد ISO 898-2 نیز به خواص مکانیکی مهره های فولادی مربوط است. در سیستم آمریکایی، استانداردهای ASTM مانند A307، A325 و A490 برای گروه های مشخصی از اتصالات کاربرد دارند. استانداردهای SAE نیز در طبقه بندی برخی پیچ های اینچی مورد استفاده قرار می گیرند. هنگام خرید باید علاوه بر گرید یا کلاس، استاندارد محصول، قطر، طول، نوع رزوه و شرایط پوشش بررسی شود.

برندهایی مانند Würth، Bossard، Unbrako و LISI در بازار اتصالات صنعتی شناخته شده هستند. با این حال، کیفیت نهایی محصول باید از طریق گواهی مواد، گزارش آزمون کشش، سختی سنجی و کنترل ابعادی ارزیابی شود. برای مثال، جایگزینی پیچ گرید 5 با کلاس 8.8 صرفا بر اساس شباهت مقاومت کششی توصیه نمی شود. نوع رزوه، استاندارد ابعادی، شکل گل پیچ و شرایط بارگذاری نیز باید مطابقت داشته باشند. انتخاب صحیح پیچ و مهره بر اساس استاندارد، از شکست اتصال، شل شدن قطعات و خسارت تجهیزات جلوگیری می کند.

جدول مقایسه مشخصات مکانیکی کلاس های پیچ

اعداد جدول حداقل مقادیر مکانیکی هستند و ممکن است بر اساس قطر اسمی و الزامات استاندارد تغییر کنند. کلاس 8.8 را نمی توان بدون بررسی، معادل قطعی گرید 5 آمریکایی دانست. همچنین کلاس 10.9 و گرید 8 از نظر مقاومت کششی نزدیک هستند، اما استانداردها و الزامات ابعادی متفاوتی دارند.

در انتخاب پیچ و مهره صنعتی، علاوه بر مقاومت کششی، باید تنش تسلیم، سطح مقطع موثر رزوه، نیروی پیش بار، نوع بارگذاری و کلاس مهره نیز بررسی شوند. برای مثال، مهره کلاس 10 معمولا برای پیچ کلاس 10.9 انتخاب می شود. استفاده از مهره ضعیف تر ممکن است باعث هرز شدن رزوه پیش از رسیدن پیچ به ظرفیت طراحی شود.