پیچ و مهره های خودکشی برای فولاد: انواع، درجه ها و راهنمای نصب

پیچ های خودکشی برای فولاد چیست؟

پیچ و مهره های خودکش برای فولاد این بست ها به گونه ای مهندسی شده اند که رشته های جفت خود را مستقیماً در یک بستر فولادی ایجاد کنند. این بست ها به جای نیاز به سوراخ از پیش رزوه ای، مواد را جدا می کنند تا یک رزوه تشکیل شود یا فولاد اطراف را جابجا کرده و به صورت سرد کار می کنند تا یک شکل نخ به هم پیوسته تولید شود - همه در یک مرحله نصب. نتیجه یک اتصال ایمن و مقاوم در برابر لرزش است که می تواند سریعتر و با مراحل آماده سازی کمتر نسبت به مجموعه های پیچ و مهره سنتی به دست آید.

اولین بار برای مونتاژ ورق های فلزی در صنایع خودرو و لوازم خانگی توسعه یافت، اتصال دهنده های خودکشی از آن زمان به سخت افزار استاندارد در ساخت و ساز، تهویه مطبوع، محفظه های الکتریکی، ساخت فولاد سازه ای و تولید عمومی تبدیل شده اند. توانایی آنها در بستن فولاد بدون پیش ضربه زدن، آنها را به ویژه در تاسیسات صحرایی و کارهای تعمیر ارزشمند می کند، جایی که حفاری یک سوراخ آزمایشی و راندن یک خودکش بسیار کاربردی تر از نصب تجهیزات ضربه زدن است.

شایان ذکر است که تمایز اصطلاحات رایج است: در عمل، اصطلاحات پیچ خودکشی و پیچ خودکار اغلب به جای هم برای این اتصال دهنده ها استفاده می شود، به ویژه در پیکربندی های سر شش گوش که برای استفاده با آچار یا سوکت طراحی شده اند. برای اهداف این راهنما، هر دو اصطلاح به خانواده یکسانی از اتصال دهنده های رزوه ساز یا رزوه برنده در نظر گرفته شده برای زیرلایه های فولادی اشاره دارد.

انواع پیچ و مهره های خودکار و زمان استفاده از هر کدام

همه بست های خودکشی به یک شکل کار نمی کنند یا در ضخامت ها و سطوح سختی مختلف فولاد عملکرد یکسانی ندارند. انتخاب نوع صحیح اولین و مهمترین مرحله در هر نوع بست است.

خودکارهای برش نخ (نوع 1 و نوع F)

بست های رزوه ای از لبه های برش تیز در نزدیکی نوک استفاده می کنند تا به صورت فیزیکی مواد را جدا کرده و یک نخ در سوراخ ایجاد کنند. آنها در حین نصب، تراشه های فلزی یا swarf تولید می کنند که باید از سوراخ های کور پاک شوند. این بست‌ها برای زیرلایه‌های فولادی با ضخامت بیشتر از 1.2 میلی‌متر مناسب هستند، جایی که مواد کافی برای پشتیبانی از یک فرم کامل رزوه وجود دارد. از آنجایی که رزوه ها به جای شکل گیری بریده می شوند، بست را می توان بدون از دست دادن قابل توجه استحکام نگه داشتن آن جدا کرد و دوباره وارد کرد - یک مزیت مهم در مجموعه هایی که برای تعمیر و نگهداری نیاز به جداسازی دوره ای دارند.

نخ گیرها (سرد شکل دهی).

اتصال دهنده های رزوه ساز به جای برش، فولاد را جابجا می کنند و مواد اطراف را به شکلی دقیق در حالت سرد کار می کنند. هیچ تراشه‌ای تولید نمی‌شود، و آن‌ها را برای محفظه‌های مهر و موم شده و محیط‌های تمیز مناسب می‌سازد. مواد جابجا شده یک نخ سخت شده ایجاد می‌کند که از بستر اصلی قوی‌تر است و در نتیجه مقاومت بیشتری نسبت به رزوه‌های برش برش دارد. طرح‌های مقطع سه‌لوبولار - که گاهی به آن‌ها انواع Plastite یا Taptite گفته می‌شود - به طور گسترده در این دسته استفاده می‌شود، زیرا ساق غیر دایره‌ای، گشتاور درایو مورد نیاز را کاهش می‌دهد در حالی که هنوز یک نخ قوی تولید می‌کند. شکل دهی رزوه در فولادهای انعطاف پذیر و گیج های نازک تر که در آن جریان مواد بدون ترک امکان پذیر است، مؤثرتر است.

پیچ های خود حفاری (Tek Screws نوع 17)

اتصال دهنده های خود حفاری یک نوک نقطه مته را با یک بدنه برش رزوه ترکیب می کنند و نیاز به سوراخ پیلوت جداگانه را به طور کامل از بین می برند. نقطه مته به فولاد نفوذ می کند، فلوت ها تراشه های حاصل را پاک می کنند و شکل نخ، مواد را در یک عملیات مداوم درگیر می کند. پیچ های خود حفاری بر اساس شماره نقطه مته (1 تا 5) طبقه بندی می شوند که مربوط به حداکثر ضخامت فولادی است که می توانند در آن نفوذ کنند - از تقریباً 0.8 میلی متر برای یک نقطه # 1 تا 12.7 میلی متر برای یک نقطه # 5. آنها در ساخت سازه های فولادی، سقف های فلزی، روکش فلزی و کاربردهای اسکلت فلزی که سرعت نصب بسیار مهم است، بسیار محبوب هستند.

معیارهای انتخاب کلیدی برای کاربردهای فولادی

انتخاب پیچ و مهره مناسب برای فولاد بیشتر از انتخاب نوع رزوه مناسب است. چندین عامل دیگر تعیین می کند که آیا بست در طول عمر مورد نظر خود عملکرد قابل اعتمادی خواهد داشت یا خیر.

ضخامت و سختی فولاد

ضخامت فولادی که بسته می شود مستقیماً بر عمق درگیری رزوه و در نتیجه قدرت کشش تأثیر می گذارد. یک دستورالعمل کلی دستیابی به حداقل سه چرخش کامل رزوه در بستر است. برای ورق فلزی با گیج نازک، این ممکن است نیاز به تنظیم گام نخ یا استفاده از یک فرم نخ ظریف داشته باشد. سختی فولاد به همان اندازه مهم است - فولادهای بسیار سخت ممکن است در برابر نوک رزوه مقاومت کنند و برای نفوذ بدون شکست نوک نیاز به اتصال دهنده‌های با نوک کاربید یا آلیاژ کبالت دارند.

سبک سر و نوع درایو

پیکربندی‌های سر واشر شش گوش رایج‌ترین حالت برای کاربردهای فولادی سازه‌ای هستند که سطح باربری بزرگ و انتقال گشتاور بالا را از طریق سوکت یا آچار فراهم می‌کنند. در جاهایی که نیاز به پروفیل پایین‌تری است از مدل‌های سر تابه و سر صاف استفاده می‌شود. فرورفتگی های محرک - فیلیپس، تورکس یا سوکت شش گوش - باید بر اساس ابزار موجود و گشتاور مورد نیاز انتخاب شوند. درایوهای Tیاx مقاومت بادامک بالاتری در گشتاورهای درایو بالا ارائه می‌دهند، که به ویژه در هنگام نصب در فولادهای سخت‌تر که در آن مقاومت بالا است، مهم است.

پوشش و محافظت در برابر خوردگی

مقاومت در برابر خوردگی بست باید با محیط مورد انتظار سرویس مطابقت داشته باشد:

• صفحه برق روی - مناسب برای کاربردهای داخلی خشک؛ کم هزینه
• گالوانیزه گرم - مناسب برای محیط های بیرونی و با خورندگی متوسط
• فولاد ضد زنگ (A2 / 304 یا A4 / 316) - برای محیط های دریایی، ساحلی، شیمیایی یا با رطوبت بالا مورد نیاز است
• پوشش سرامیکی یا پلیمری - در سیستم‌های پوشش بام و روکش‌کاری استفاده می‌شود که در آن تطابق طولانی‌مدت رنگ و مقاومت در برابر خوردگی هر دو مورد نیاز است

توجه داشته باشید که سازگاری گالوانیکی بین پوشش بست و زیرلایه فولادی نیز باید در نظر گرفته شود، به ویژه در مجموعه های فلزی مخلوط یا زمانی که پانل های آلومینیومی به یک سازه فولادی متصل می شوند.

چگونه می توان درجه یک پیچ را تشخیص داد

شناسایی درجه پیچ قبل از نصب برای اطمینان از مناسب بودن بست برای بار، محیط و الزامات ایمنی مجموعه ضروری است. خوشبختانه، هر دو پیچ و مهره های امپریال و متریک علامت های استاندارد شده را مستقیماً روی سر خود دارند که اطلاعات درجه را به وضوح منتقل می کنند - زمانی که بدانید چگونه آنها را بخوانید.

SAE / نشان‌گذاری پیچ‌های سلطنتی (سری اینچ)

پیچ و مهره های سری اینچی تولید شده بر اساس استانداردهای SAE توسط خطوط شعاعی (علامت های بریده بریده) بر روی سر پیچ مهر شده است . تعداد خطوط نشان دهنده درجه است. نکته مهم این است که خطوط نشان دهنده درجه بالاتر از درجه 2 هستند، بنابراین یک پیچ با سه خط درجه 5 است، نه درجه 3.

علامت گذاری کلاس خواص پیچ متریک

پیچ های متریک از دو عدد استفاده می کنند طبقه اموال به طور مستقیم روی سر مهر می شود - برای مثال، 4.6، 8.8، 10.9، یا 12.9. بر خلاف علامت‌گذاری SAE که از خطوط استفاده می‌کند، علامت‌های متریک عددی هستند و می‌توانند مستقیماً خوانده شوند. کلاس ویژگی هم استحکام کششی و هم نسبت تسلیم را رمزگذاری می کند:

• را عدد قبل از اعشار × 100 حداقل استحکام کششی را بر حسب مگاپاسکال نشان می دهد. برای پیچ 10.9: استحکام کششی 10 × 100 = 1000 مگاپاسکال.
• را عدد بعد از اعشار × 10 نسبت تسلیم به کشش را به صورت درصد نشان می دهد. برای پیچ 10.9: 9 × 10 = 90٪، به این معنی که استحکام تسلیم 90٪ کششی یا تقریبا 900 مگاپاسکال است.

علائم پیچ فولادی ضد زنگ

اتصال دهنده های فولادی ضد زنگ از خطوط درجه SAE یا اعداد طبقه ویژگی متریک استفاده نمی کنند. در عوض با علامت علامت گذاری می شوند تعیین کلاس آستنیتی :

• A2 - فولاد ضد زنگ 304؛ مناسب برای کاربردهای عمومی مقاوم در برابر خوردگی
• A4 - فولاد ضد زنگ 316؛ مناسب برای محیط های دریایی، شیمیایی و بسیار خورنده به دلیل محتوای مولیبدن

این علامت گذاری ها با یک نام گذاری قدرت مانند A2-70 or A4-80 ، که در آن عدد نشان دهنده حداقل استحکام کششی در واحدهای 10 مگاپاسکال است (به عنوان مثال، حداقل مقاومت کششی A2-70 = 700 MPa).

وقتی علامت‌ها گم یا نامشخص هستند

پیچ و مهره های بدون علامت سر - به خصوص اگر به نظر برش خورده یا ماشینکاری شده اند و نه جعلی - در بهترین حالت باید به عنوان درجه 2 / کلاس ویژگی 4.6 در نظر گرفته شوند و هرگز نباید بدون تأیید در برنامه های کاربردی ساختاری یا ایمنی مورد استفاده قرار گیرند. در مجموعه‌های حیاتی، گزارش‌های آزمایش مواد یا گواهی‌های آسیاب باید برای تأیید انطباق درجه، به ویژه برای پیچ‌های ساختاری درجه 10.9، درجه 12.9 یا ASTM، بست‌ها را همراهی کنند.

تطبیق درجه پیچ با کاربرد فولادی شما

برای پیچ و مهره های خودکشی که در فولاد استفاده می شود، انتخاب درجه به اندازه نوع رزوه اهمیت دارد. یک بست خودکشی که خیلی نرم است، قبل از رسیدن به نیروی گیره مورد نیاز، رزوه های خود را از بین می برد یا تغییر شکل می دهد. یکی که برای زیرلایه خیلی سخت است ممکن است باعث ترک خوردگی یا تمرکز تنش در بخش های فولادی نازک تر شود.

به عنوان یک راهنمای عملی:

• برای ورق فلزی نور سنج (تهویه مطبوع، محفظه، روکش غیر ساختاری) : دستگاه های فولادی کم کربن سخت شده استاندارد هستند. معمولاً هیچ علامت درجه خاصی اعمال نمی شود، اما سختی بست باید از بستر بیشتر باشد
• برای اسکلت فلزی سازه و پرلین : پیچ های تک حفاری با حداقل سختی HRC 36-39 معمولی هستند. به دنبال گواهی استانداردهایی مانند AS 3566 یا ASTM C1513 باشید
• برای اتصالات پر بار یا از پیش بارگذاری شده : مجموعه‌های پیچ و مهره استاندارد درجه 8.8 یا 10.9 نسبت به خودگیرها ترجیح داده می‌شوند. تنظیمات خودکشی به ندرت در مواردی که نیاز به نیروی گیره دقیق و قابل تکرار است استفاده می شود
• برای بستر فولاد ضد زنگ یا خدمات خورنده : از خودکارهای ضد زنگ A2 یا A4 استفاده کنید. به دلیل خطر خوردگی گالوانیکی از مخلوط کردن بست های ضد زنگ با بسترهای فولاد کربنی در محیط های مرطوب خودداری کنید.

نکات نصب برای بهترین عملکرد

حتی یک پیچ خودکار که به درستی مشخص شده است، در صورت نصب نادرست عملکرد ضعیفی خواهد داشت. اقدامات زیر به طور مداوم کیفیت اتصال و قابلیت اطمینان طولانی مدت را بهبود می بخشد:

• از قطر سوراخ خلبان درست استفاده کنید. سوراخ‌های پیلوت که خیلی کوچک هستند، گشتاور محرک را افزایش می‌دهند و خطر شکستن نوک یا جدا شدن رزوه را افزایش می‌دهند. سوراخ های پیلوت که بیش از حد بزرگ هستند درگیری نخ و قدرت بیرون کشیدن را کاهش می دهند. اکثر سازندگان اتصال دهنده جداول اندازه سوراخ آزمایشی را برای محصولات خاص خود در گیج های فولادی رایج منتشر می کنند.
• کنترل سرعت و گشتاور درایو برای self-drilling screws, excessive RPM during the drilling phase generates heat that can harden the steel locally and resist thread engagement. A moderate speed of 1,500–2,500 RPM with consistent axial pressure is generally recommended. Use a torque-limiting driver where possible to avoid over-driving.
• از بست های خودکار در همان سوراخ استفاده مجدد نکنید. پس از برداشتن یک گیره خودکار، رزوه های موجود در زیرلایه فولادی به آن اتصال دهنده خاص شکل می گیرند. قرار دادن مجدد یک بست جدید در همان سوراخ باعث ایجاد رزوه متقاطع و کاهش قابل توجه استحکام نگه داشتن آن می شود. اگر جداسازی و مونتاژ مجدد پیش بینی می شود، یک درج نخ یا روش معمولی سوراخ دار را در نظر بگیرید.
• محل نشستن واشر یا سر را بررسی کنید. در کاربردهای پوشش بام و روکش با واشرهای نئوپرن یا EPDM، واشر باید به طور یکنواخت و قابل مشاهده بدون فشرده شدن بیش از حد تا نقطه تغییر شکل فشرده شود. پیچ‌های تک بیش‌ازحد در سقف‌های فلزی نازک یکی از دلایل اصلی نفوذ آب در مکان‌های بست هستند.
• تراشه های موجود در سوراخ های کور را بررسی کنید. هنگام استفاده از رزوه های برش خودکار در بخش های بسته یا سوراخ های کور، انباشته شدن لجن ها می تواند مانع از نشستن کامل شود. قبل از اینکه بست را به عمق نهایی بکشید، تراشه ها را پاک کنید.

پیروی از این روش‌ها تضمین می‌کند که پیچ خودکار به درگیری رزوه، نیروی گیره و عمر مورد نظر طراحی دست می‌یابد - و تلاش انجام شده برای انتخاب درجه و نوع اتصال مناسب به اتصال قابل اعتماد و طولانی‌مدت تبدیل می‌شود.