مفهوم گریدهای آهنی و فولادی پیچ و مهره چیست؟

مفهوم گریدهای آهنی و فولادی پیچ و مهره چیست؟ گرید یا کلاس به درجه ‌بندی کیفیت و استحکام پیچ و مهره ها اشاره دارد. در عرف بازار پیچ و مهره، گریدها در دو گروه کلی آهنی و فولادی (خشکه) تقسیم بندی می شوند ولی در حقیقت گریدها براساس استانداردهای مشخصی تعریف و تقسیم بندی می‌شوند.

براساس این استانداردها خواص مکانیکی مثل مقاومت کششی، مقاومت تسلیم و سختی مواد مورد استفاده در پیچ و مهره ها اندازه گیری شده و گرید بندی صورت میگیرد. گرید یا کلاس پیچ و مهره به صورت نشان یا عددی بر روی پیچ و مهره و براساس استانداردهای بین‌المللی مانند ISO،DIN و ASTM مشخص می‌شوند. در ادامه به مفهوم گریدهای آهنی و فولادی براساس استاندارد رایج در ایران یعنی DIN و تفاوت‌های آنها با یکدیگر با توضیحات بیشتری می پردازیم.

مفهوم گریدهای آهنی و فولادی پیچ و مهره چیست؟

1. گریدهای آهنی پیچ و مهره

• پیچ و مهره های آهنی به پیچ و مهره‌هایی می گویند که از آهن ساده یا کم کربن با درجه سختی پایین ساخته می شوند. این پیچ و مهره ها معمولاً برای کاربردهای کم استحکام و سبک استفاده شده و در اتصالات غیر حساس به کار می‌روند.
• گریدهای آهنی پیچ معمولاً به صورت عددی مثل ۳.۶ ، ۴.۶ ، ۴.۸ ، ۵.۶ ، ۵.۸ ، ۶.۸ بر روی گل پیچ نشان داده می شوند.
• گریدهای آهنی مهره به صورت تک عددی به صورت 4 ، 5 و 6 نشان داده می شوند.
• پیچ و مهره‌های آهنی به دلیل داشتن مقاومت کششی و تسلیم کمتر، برای تحمل بارهای سنگین مناسب نیستند.

2. گریدهای فولادی

• پیچ و مهره‌های فولادی از فولاد کربنی یا فولاد آلیاژی ساخته می‌شوند و دارای استحکام بالا و خواص مکانیکی بهتری نسبت به پیچ‌های آهنی هستند.
• این گریدها با اعداد و کدهایی مثل 8.8، 10.9، 12.9 بر روی گل پیچ نشان داده می شوند.
• گریدهای مهره‌های فولادی به صورت تک عددی مثل 8 ، 10 و 12 مشخص می‌شوند.
• در گریدها، عدد اول نشان‌دهنده مقاومت کششی بر حسب 100 مگاپاسکال و عدد دوم نشان ‌دهنده درصد مقاومت تسلیم نسبت به مقاومت کششی است.

تفاوت در نامگذاری گرید پیچ و مهره

• در گرید پیچ‌ها، از دو عدد (مثل 8.8) استفاده می‌شود که عدد اول نشان‌دهنده مقاومت کششی نهایی و عدد دوم نشان‌دهنده درصد مقاومت تسلیم نسبت به مقاومت کششی است.
• در گرید مهره‌ها، معمولاً فقط یک عدد وجود دارد که نشان‌دهنده مقاومت کششی مناسب برای پیچ متناظر است.
• برای انتخاب درست مهره، باید گرید آن با گرید پیچ هماهنگ باشد تا اتصال پایدار و ایمنی ایجاد شود. به عنوان مثال، گرید مهره “8” برای پیچ‌های گرید 8.8 استفاده می‌شود، به این معنی که مهره از نظر مقاومت به کشش و سختی برای این پیچ مناسب است.

در ادامه بخوانید: تاریخچه اختراع و استفاده از پیچ و مهره

مثال‌هایی از تطابق گرید پیچ و مهره

• پیچ گرید 8.8: مناسب برای مهره گرید 8 است.
• پیچ گرید 10.9: مناسب برای مهره گرید 10 است.
• پیچ گرید 12.9: نیاز به مهره‌ای با استحکام بالاتر مانند گرید 12 دارد.

به‌طور کلی، عدد گرید مهره نشان‌دهنده سطح استحکام و کاربرد آن برای پیچ‌های مختلف است و بیانگر حداکثر مقاومت کششی و تناسب با گرید پیچ متناظر می‌باشد.

تفاوت‌های کلیدی بین گریدهای آهنی و فولادی

1. مقاومت و استحکام: پیچ و مهره‌های فولادی استحکام بسیار بالاتری نسبت به پیچ‌های آهنی دارند بنابر این آنها برای تحمل بارهای سنگین و شرایط سخت کاری مناسب‌تر هستند.
2. کاربردها: پیچ و مهره‌های آهنی برای اتصالات سبک و غیرباربر استفاده می‌شوند، در حالی که پیچ و مهره‌های فولادی برای کاربردهای صنعتی، مهندسی، و ساختمانی که نیاز به استحکام بالا دارند، به کار می‌روند.
3. ترکیب مواد: پیچ‌های آهنی از آهن ساده یا چدن ساخته می‌شوند، اما پیچ‌های فولادی از فولادهای کربنی یا آلیاژی با ترکیبات شیمیایی بهینه برای بهبود خواص مکانیکی ساخته می‌شوند.
4. فرایند تولید: پیچ‌های فولادی معمولاً تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرند تا خواص مکانیکی آنها تقویت شود، در حالی که پیچ‌های آهنی نیاز به چنین فرآیندهایی ندارند.

محاسبه اعداد گریدهای آهنی و فولادی پیچ چگونه است؟

محاسبه اعداد گریدهای پیچ و مهره‌های آهنی و فولادی براساس استانداردهای مشخصی انجام می‌شود و هر گرید نمایانگر خصوصیات مکانیکی خاصی مانند مقاومت کششی و مقاومت تسلیم است. در اینجا نحوه محاسبه این اعداد برای گریدهای فولادی و آهنی توضیح داده شده است:
همانطور که گفته شد گریدهای پیچ‌ها معمولاً به صورت “X.Y” نمایش داده می‌شوند که این اعداد بر اساس استانداردهای بین‌المللی مثل ISO و DIN تعریف شده‌اند. این سیستم به شرح زیر است:

• عدد اول (X): نمایانگر مقاومت کششی نهایی پیچ است و برحسب مگاپاسکال (MPa) و ضربدر 100 محاسبه می‌شود. به عنوان مثال، برای گرید 8.8، عدد 8 نشان‌دهنده مقاومت کششی نهایی 800 مگاپاسکال است.
• عدد دوم (Y): نشان‌دهنده درصد مقاومت تسلیم نسبت به مقاومت کششی است. به عنوان مثال، در گرید 8.8، عدد دوم 8 بیانگر 80 درصد مقاومت کششی نهایی است، یعنی مقاومت تسلیم برابر با 800×0.8=640MPa است.

بنابراین:

• گرید 8.8: مقاومت کششی نهایی برابر با 800 مگاپاسکال و مقاومت تسلیم برابر با 640 مگاپاسکال.
• گرید 10.9: مقاومت کششی نهایی 1000 مگاپاسکال و مقاومت تسلیم 900 مگاپاسکال.
• گرید 12.9: مقاومت کششی نهایی 1200 مگاپاسکال و مقاومت تسلیم 1080 مگاپاسکال.

گریدهای آهنی

برخی از گریدهای پایین آهنی ممکن است به صورت عددی با مقادیر پایین‌تر (مثل 4.6) بیان شوند که در آن:

• عدد 4: نشان‌دهنده مقاومت کششی نهایی برابر با 400 مگاپاسکال است.
• عدد 6: نشان‌دهنده 60 درصد مقاومت کششی برای مقاومت تسلیم است، یعنی مقاومت تسلیم برابر با 400×0.6=240MPa است.

مقایسه اعداد گریدهای آهنی و فولادی

• در گریدهای آهنی، اعداد کوچکتر (مانند 4.6) نشان‌دهنده مقاومت کمتر هستند، در حالی که در گریدهای فولادی اعداد بزرگتر (مانند 8.8، 10.9 و 12.9) بیانگر استحکام بیشتر هستند.
• این اعداد به طراحی و انتخاب پیچ و مهره مناسب برای هر کاربرد خاص کمک می‌کنند. برای اتصالاتی که نیاز به استحکام بالا دارند، گریدهای فولادی بالاتر ترجیح داده می‌شوند.

نتیجه اینکه، انتخاب نوع پیچ و مهره به شناخت کاملی از نیازهای سازه و مقدار استحکام مورد نیاز از اتصال بستگی دارد. بنابراین در کاربردهای با بار سنگین و حساس به استحکام، استفاده از پیچ و مهره‌های فولادی توصیه می‌شود.