واشرها قطعاتی هستند که به طور معمول با اتصالدهندهها کاربرد دارند. این قطعات به اشکال و اندازههای مختلفی ساخته میشوند و در ماشینآلات و کاربردهای متنوعی از آنها استفاده میشود. به طور معمول واشرها یک قطعه فلزی مسطح، دایرهای یا دیسک شکل با یک سوراخ در وسط هستند. واشرها اغلب در رابطه با پیچ و مهرهها استفاده میشوند. زمانی که یک قطعه با استفاده از پیچ به قطعه و یا صفحه دیگر متصل میشود، معمولا از واشر استفاده میشود و واشر در بین سر پیچ و سطح قرار میگیرد.
در برخی از مواقع سر پیچ به اندازه کافی بزرگ نیست تا بتواند مانعی از فرو رفتن پیچ درون سطح شود و یا امکان این وجود دارد تا با سفت کردن پیچ، سر پیچ به داخل حفره وارد شود و مقاومت اتصال کاهش پیدا کند. در این مواقع، واشر بین سر پیچ و سطح قرار میگیرد و باعث ثابت ماندن پیچ در جای خود شده و پیچ قابلیت سفت شدن تا اندازه مناسب را خواهد داشت. همیشه در زمان خرید پیچ و مهره باید به الزامات محیط و امکان استفاده از واشر برای اتصال بهتر توجه کرد.
هدف اصلی اکثر واشرها توزیع یکنواخت بار اتصالدهندهها است که از پیچ و مهره استفاده میکنند. اتصالدهندههایی که از پیچ و مهره استفاده میکنند، در معرض استرس نیروهای مختلف قرار دارند. به عنوان مثال، پیچ کردن یک پیچ به چوب، ممکن است باعث شکسته شدن چوب در سطح شود. واشرها با توزیع یکنواخت بار اتصالدهندهها روی سطح مواد، خطر بروز چنین صدماتی را کاهش میدهند. همه مواد نیاز به استفاده از واشر ندارند. اما در مورد چوب و سایر مواد نسبتا نرم، واشرها برای محافظت در برابر صدمات ناشی از استرس در هنگام سفت شدن اتصالدهنده پیچی به داخل مواد مفید هستند.
همچنین میتوان از واشرها به عنوان پر کننده فاصله استفاده کرد. چرا که در برخی از مواقع، هنگام استفاده از یک اتصالدهنده برای اتصال یک جسم، فاصله اندکی بین اتصالدهنده و سطح باقی میماند. اگر اتصالدهندهها از عمق شیء طولانیتر باشند، شما قادر نخواهید بود آن را تا انتها به درون شی محکم کنید. در برخی از مواقع، اتصالدهنده نباید از سمت دیگر جسم بیرون بیاید و در صورتی که اتصالدهندهای طولانیتر از عمق جسم در اختیار داشته باشید، برای این که پیچ از سمت دیگر بیرون نزند، باید از واشر استفاده کنید. رانش پیچ 4 اینچی به جسم عمق 3 اینچ، منجر به بیرون رفتن 1 اینچ نوک پیچ از پشت جسم میشود. یک راه حل ساده برای حل این مشکل استفاده از واشر است. در برخی از اتصالات باید از دو واشر استفاده کرد، یکی در تماس با سر پیچ و واشر دیگر در سمت مهره قرار داده میشود که میتواند توزیع فشار را در دو سمت اتصالدهنده متناسب کند.
انواع خاصی از واشرها برای جذب لرزش طراحی شدهاند. این نوع از واشرها معروف به واشر ارتعاشی یا واشر لرزش هستند و آنها معمولا از فلز ساخته نمیشوند. در عوض، آنها از یک ماده نرمتر مانند پلاستیک، لاستیک یا اورتان ساخته شدهاند. مواد نرمتر مانند اینها، در جذب لرزش نسبت به مواد سخت از جمله فلز موثرتر عمل میکنند. اگر از اتصالدهندههای پیچ و مهرهای برای اتصال دو شیء استفاده شود و یکی از آن اشیاء اگر به طور مداوم ارتعاش کند، استفاده از واشرهای جذب کننده لرزش میتواند شیء دیگر را از آسیب محافظت کند.
انواع دیگر واشرها از ورود آب و مایعات جلوگیری میکنند. آنها اغلب در لولههای آب و اتصالات برای ایجاد مهر و موم ضد آب استفاده میشوند. مانند واشرهای جذب کننده لرزش، واشرهای آببندی مایع از یک ماده نرم ساخته شدهاند که قادر به فشار کامل بر روی سطح جسم هستند.
مهرهها با داشتن یک سوراخ رزوهدار در خود، یکی از متداولترین اتصالدهندهها هستند. آنها به طور معمول در رابطه با انواع پیچ و مهره استفاده میشوند تا دو یا چند جسم را در کنار یکدیگر محکم و ایمن سازند. پیچ از طریق سوراخ از پیش بریده شده در اشیاء در جای خود قرار میگیرد، پس از آن یک مهره در انتها روی پیچ قرار میگیرد. اگرچه همه مهرهها دارای این طرح اساسی هستند، با این وجود انواع مختلفی از مهرهها در صنعت و کاربردهای خانگی وجود دارند. در تولید پیچ و مهره باید از استانداردها پیروی کرد تا بتوان اتصالدهندههایی با مقاومت بالا ساخت. هر کدام از مهرهها برای مصارف خاصی طراحی و ساخته میشوند که در صورتی که به این نکته توجه شود، میتوان کارایی مورد نظر را انتظار داشت.
یکی از منحصر به فردترین انواع مهره، مهره جوش است. مهرههای جوش نیز مانند انواع دیگر دارای سوراخی رزوه شده هستند، اما آنها به طور خاص برای برنامههای جوشکاری طراحی شدهاند. ابتدا مهره جوش بر روی پیچ سفت شده و پس از آن در محل جوش داده میشود. این اتصالدهندهها فقط یک بار سفت میشوند و به طور دائم در جای خود باقی میمانند.
همان طور که از نام آن پیداست، یک مهره مربع نوعی مهره است که شکل مربعی دارد. بیشتر مهرهها دارای شکلی شش گوش هستند به گونهای که میتوان با استفاده از آچار آنها را بر روی پیچ سفت و یا شل کرد. این نوع از مهره دارای سطح تماس بیشتری با سطح هستند. زمانی که از این مهرهها استفاده میشود، در ماشینآلاتی که لرزش زیادی دارند، احتمال شل شدن کم خواهد بود.
مهره بلوطی همچنین به عنوان یک مهره کلاهدار شناخته میشود، نوعی مهره است که با سر گنبدی مشخص میشود. در حالی که سایر مهرهها در بالا و پایین باز هستند، مهره بلوطی در بالای آن بسته است. قسمت بالای مهره سر بسته به یک گنبد شباهت دارد و بدین ترتیب استفاده از آنها را تا انتهای یک پیچ محدود میکند. مهره سر بسته به دلیل وجود سر گنبدی شکل، جای کمی دارد و نمیتوان آن را تا انتهای پیچ سفت کرد. از این مهره در جاهایی استفاده میشود که فقط اندکی از پیچ از سطح بیرون میآید.
همچنین به عنوان یک مهره سفت شونده با دست نیز شناخته میشود، یک مهره آجدار نوعی مهره است که دارای آج بیرونی برای سفت کردن است. به عبارت دیگر، آن گونه که در مهرههای دیگر یافت میشود، این مهره دارای لبههای صاف نیست. مهرههای آجدار دارای لبههای سفت و سخت بوده که دارای چند ردیف عمودی آج هستند. هدف از این نمای بیرونی این نوع از مهره، بهبود و سهولت در باز و بسته کردن آن است و مهره با دست محکم یا شل میشود.
مهره استوانه نوعی مهره است که به شکل یک استوانه توخالی ساخته میشود که درون استوانه رزوه شده است. این نوع از مهره کاربردهای زیادی دارد و در هر جایی که مهره بتواند به درون سطح نفوذ کند مورد استفاده قرار میگیرد. این نوع مهره در لوازم خانگی مانند مبلمان و یا برای نصب قفل و دستگیره بر روی دربهای داخلی ساختمان کاربرد زیادی دارد. این نوع از مهره، برآمدگی زیادی ندارد و میتوان در بسیاری از جاها از آن بهره برد. این نوع از مهره را نمیتوان به سطح جوش داد.
در یک سمت این نوع از مهره یک واشر قرار دارد که نیاز به واشر اضافه را برطرف میکند. بر روی واشر شیارهایی قرار دارد که باعث میشود مهره بعد از سفت شدن همچنان سفت بماند. این مهرهها به آسانی شل نمیشوند و میتوان از آنها در ماشینآلاتی استفاده کرد که لرزش دارند.
اگر تا کنون پیچ و مهره خریده باشید، احتمالا متوجه شدهاید که برخی از آنها از 100٪ فولاد ضد زنگ ساخته شدهاند، در حالی که جنس برخی دیگر از فولاد گالوانیزه است. فقط بر اساس این امر، تشخیص تفاوت بین آنها دشوار است. از این گذشته، هر دو در ظاهر یکی هستند و تقریبا یکسان عمل میکنند. بنابراین، تفاوت بین انواع پیچ و مهره فولاد ضدزنگ و فولاد گالوانیزه چیست؟
اصطلاح استیل ضد زنگ برای توصیف پیچ و مهرههای فولادی که با حداقل 10٪ کروم مخلوط شدهاند، به کار میرود. افزودن کروم به عنوان یک آلیاژ به محافظت در برابر زنگزدگی و خوردگی اتصالدهندهها کمک میکند. در حالی که اتصالدهندههایی که از فولاد ضدزنگ ساخته شدهاند، از نظر فنی از زنگزدگی مصون نیست، اما مطمئنا مقاومت بالاتری نسبت به پیچ و مهرههایی که از فولاد خالص ساخته شدهاند، دارد. به همین دلیل است که اغلب از فولاد ضد زنگ برای اتصالاتدهندهها و پیچ و مهرههایی که در محیطهای خارجی استفاده میشوند و رطوبت زیادی در آن محیطها وجود دارد، استفاده میشود. کروم برای محافظت از فلز در برابر زنگ زدگی و خوردگی کار میکند.
از طرف دیگر فولاد گالوانیزه نوعی از فولاد است که یک لایه از فلز روی بر روی آن روکش شده است. تقریبا مانند همتای خود، استفاده از فولاد گالوانیزه در ساخت پیچ و مهره نیز با هدف محافظت اتصالدهنده در برابر زنگزدگی و خوردگی خواهد بود. روی به عنوان مانع و ایجاد محافظت در برابر فولاد و جلوگیری از واکنش رطوبت هوا با فولاد به کار میرود و از زنگ زدگی محافظت میکند.
شاید میخواهید بدانید که کدام نوع از پیچ و مهره بهترین عملکرد را دارد. فولاد ضد زنگ یا فولاد گالوانیزه؟ هر دو جوانب مثبت و منفی مخصوص به خود را دارند. از نظر قیمت، به طور معمول با تحقیقات در بازار خواهید یافت که فولاد گالوانیزه ارزانتر بوده و به راحتی در دسترس است. آیا شما به دنبال پیچ، لولا، واشر، اتصالدهنده و غیره هستید، فولاد گالوانیزه معمولا هزینه کمتری از فولاد ضد زنگ دارد. این امر باعث میشود که برای مصرفکنندگان و شرکتها که به دنبال صرفهجویی در بودجه هستند، یک انتخاب جذاب باشد.
در حالی که پیچ و مهره ساخته شده از فولاد گالوانیزه ارزانتر است، اما اتصالدهندههای ساخته شده از فولاد ضد زنگ قویتر هستند. استحکام فولاد ضدزنگ به دلیل این که حاوی کروم است، که از فولاد پوشیده از روی، قویتر و بادوامتر است.
بنابراین، آیا باید فولاد ضدزنگ یا فولاد گالوانیزه را انتخاب کنید؟ پاسخ سادهای برای این سوال وجود ندارد، زیرا هر دو نوع فولاد جوانب مثبت و منفی خود را دارند. با این گفته، فولاد ضد زنگ و فولاد گالوانیزه همان هدف مشترک را برای محافظت در برابر زنگ زدگی و خوردگی دارند و آنها به خوبی به این هدف میرسند. لازم به ذکر است، هنگامی که فلز در معرض رطوبت باشد، خطر زنگ زدگی وجود دارد، اما انتخاب هر یک از این فلزات خطر بروز خوردگی را به شدت کاهش میدهد.
البته باید نسبت به کاربرد، نوع پیچ و مهره را انتخاب کنید. هر نوع از اتصالدهنده باید الزامات مخصوص به محیط کار را رعایت کند. پیچ و مهرهای که روکش گالوانیزه دارد، در صورتی که در محیطی مورد استفاده قرار بگیرد که احتمال سایش وجود داشته باشد، در صورتی که پوشش آنها از بین برود، نمیتوانند به خوبی در برابر زنگزدگی مقاومت کنند. اما انواع پیچ و مهرههای ساخته شده از فولاد ضدزنگ، در اثر خراش و یا سایش همچنان قابلیت ضد زنگ بودن را حفظ میکنند. این خاصیت به دلیل این است که کروم با فولاد ترکیب شده و آلیاژی متفاوت ایجاد شده است. حتی اگر اتصالدهنده دچار سایش شود نیز خاصیت ضد زنگ بودن خود را حفظ میکند.
برای باز کردن همه اتصالات و انواع پیچ و مهره نمیتوان فقط از یک نوع از آچار استفاده کرد. بعضی از آنها برای سفت یا شل شدن، به ابزار دیگری نیاز دارند. به عنوان مثال پیچهای شش گوش با یک شکل شش ضلعی منحصر به فرد مشخص میشوند که به آچار آلن برای باز شدن نیاز دارند. با استفاده از یک آچار آلن میتوانید به راحتی یک پیچ آلن شش ضلعی را باز و بسته کنید. امروز، ما میخواهیم پنج واقعیت جالب در مورد آچارهای آلن را ذکر کنیم.
آنها تحت عنوان آچار آلن شناخته میشوند زیرا از شش نقطه تماس استفاده میکنند. به عبارت دیگر، یک آچار آلن تقریبا نیم جین از نقاط تماس در پیچهای آلن را لمس میکند. استفاده از شش نقطه تماس اجازه میدهد تا آچار آلن به راحتی پیچهای شش ضلعی را در بر بگیرید. اگر از یک ابزار با پنج یا کمتر از پنج نقطه تماس استفاده میکنید، یک آچار آلن محسوب نمیشود.
آچارهایی که درون پیچ فرو میروند تا بتوان پیچ را سفت و شل کرد به آچارهای آلن معروف هستند. در اوایل دهه 1900، شرکت تولید کننده Connecticut مستقر در کارخانه آلن، آچار و پیچهای شش گوش مارک تجاری خود را راه اندازی کرد و نام آنها را پیچ و آچار آلن گذاشت. امروزه آچارهای شش ضلعی اغلب تحت عنوان آچار آلن شناخته میشوند. این پیچها در بسیاری از ماشینآلات و دستگاههای خانگی و صنعتی کاربرد فراوانی دارند.
معلوم نیست چه موقع اولین بار آچارهای آلن اختراع شده است، هرچند شواهد نشان میدهد که پیچهای شش گوش و همچنین ابزارهای شش نقطهای مربوط به آنها، از اواسط اواخر دهه 1800 وجود داشتهاند. به عنوان مثال، در دهه 1860، چندین اختراع ثبت شده در ایالات متحده برای ابزارهای شش ضلعی با شش نقطه تماس ظاهر شد. البته، در اواخر قرن بیستم استفاده از آنها به طور معمول مرسوم شد. از آن زمان، آچارها و پیچهای آلن به برنامههای بیشمار تجاری و کاربردی راه یافتند.
آچارهای آلن در هنگام استفاده، گشتاور قابل توجهی ایجاد میکنند، به این ترتیب قادر به باز و بسته کردن پیچ و مهرههای شش ضلعی هستند. همانطور که پیچها دارای فرورفتگی شش ضلعی هستند، آچارهای آلن به شکل حرف L ساخته میشوند. برای استفاده از یک آچار آلن، بازوی بلند را میگیرید و آن را میچرخانید. این حرکت دوار گشتاور ایجاد میکند که بسته به جهتی که چرخانده شده است، پیچ شش ضلعی را باز یا بسته میکند. البته میتوان در جاهای تنگ و عمیق نیز از این آچارها به خوبی استفاده کرد، به نحوی که بازوی کوتاه گرفته میشود و بازوی بلند پیچی را که در حفره دستگاه یا ماشین قرار دارد را سفت و یا شل میکند.
آچارهای آلن میتوانند در فضاهای کوچک و جمع و جور قرار بگیرند که استفاده از ابزارهای بزرگتر مانند پیچ گوشتیهای سنتی یا آچارهای تخت امکانپذیر نیست. اغلب در ماشینآلات و حتی لوازم منزل از این نوع پیچ استفاده میشود و پیچهایی که دسترسی به آنها آسان نیست، معمولا آلن هستند. در هنگام مونتاژ مبلمان، تولیدکنندگان از آچارهای آلن برای نصب اتصالدهندهها و اتصال قطعات مختلف به یکدیگر استفاده میکنند. فضاهای کوچک و محدود مبلمان باعث میشود تا به راحتی بتوانید آچارهای آلن را به داخل فضا گیر داده و اتصال دهندهها را بچرخانید.
آچارها و پیچهای آلن کاربردهای مختلفی دارند و میتوان آنها را در هر وسیلهای پیدا کرد. به خاطر این که آچار به درون پیچ فرو میرود، استفاده از آنها در جاهای کوچک بهترین گزینه خواهد بود.
پیچ و مهره در ماشینآلات و در جاهای مختلف زیادی مورد استفاده قرار میگیرد. در برخی از موارد در کنار پیچ و مهرهها باید از واشر استفاده کرد. انواع مختلف واشر برای پیچ و مهرههای مختلف ساخته میشوند که در زیر به نمونههایی خواهیم پرداخت. در زمان خرید پیچ و مهره باید به جنس و عملکرد آنها توجه کرد.
با توجه به شباهتهای بین پیچهای فلزی و استیل ضد زنگ، ممکن است اشکالی در این قضیه وجود نداشته باشد. با این وجود، همیشه بهتر است از مواد یکسان برای همه قسمتهای مختلف مفصل استفاده شود. اگر از واشر استیل ضد زنگ به همراه اتصالدهندههای با استحکام با درجه 10.9 یا 12.9 استفاده میکنید، ممکن است واشرها تغییر شکل بدهند. در صورتی که مقاومت واشر از پیچ و مهرهها کمتر باشد، احتمال تغییر شکل در واشر زیاد خواهد بود و واشر نمیتواند در برابر فشارهای وارد شده تحمل کافی داشته باشد. پیچهای فلزی درجه 8.8 یا پایینتر ممکن است در بسیاری از کاربردها کار کنند، زیرا مقاومت مکانیکی درجه 8.8 مشابه با واشر های استیل ضد زنگ است.
جنبه مهم دیگری که باید هنگام طراحی اتصالات پیچدار از جمله واشرهای استیل ضد زنگ و پیچهای فلزی در نظر بگیرید، خوردگی است، به خصوص به اصطلاح خوردگی گالوانیک، که ممکن است عمر محصول را به طرز چشمگیری کاهش دهد. آسیب خوردگی گالوانیک هنگامی ایجاد میشود که دو ماده متفاوت در یک الکترولیت به هم وصل شوند. هنگامی که یک زوج گالوانیک تشکیل میشود، یکی از فلزات تبدیل به آند شده و سریعتر از آنچه که به طور طبیعی پیش میرود، دچار خوردگی میشود. ماده دیگر به کاتد تبدیل میشود و کندتر دچار خوردگی میشود. واشرهای فلزی با پوشش ضد زنگ از اصل خوردگی گالوانیک کنترل شده استفاده میکنند. مواد روی در این روکش از کاتد (مواد فولادی واشر) محافظت میکند.
طیف وسیعی از واشرها به طور ویژه طراحی شدهاند تا برای استفاده در مصالح ساختمانی فولادی و برای نصب در جاهایی که مقاومت بالا مورد نیاز است به کار رود و پیچ ها و مهره ها مطابق با استاندارد اروپایی EN 14399-4 / EN 14399-8 طراحی شده است، زیرا نمیتوان از واشرهای استاندارد استفاده کرد. این واشرهای ضدزنگ، واشرهای ساختمانی فولادی نامیده میشوند. هدف آنها جایگزینی واشرهای معمولی با انواع مقاوم مطابق با استاندارد EN 14399-6 است تا در هنگام مواجهه با بارهای پویا یا لرزش، در مونتاژهای از پیش بارگذاری شده ساختاری با استحکام بالا که در ساخت و سازهای فلزی روبرو هستند، مقاومت کافی را داشته باشند.
واشرهای ضد زنگ مورد استفاده برای پیچ و مهره به طور خاص طراحی شدهاند تا بتوانند مقاومت بالایی را ایجاد کنند و اتصال بتواند طول عمر مناسبی داشته باشد. علائم خوردگی از اهمیت زیادی برخوردار هستند زیرا ثابت میکنند که اتصالدهندهها به درستی در سطح اتصال قرار گرفتهاند. چرخش در مفاصل پیچیده همیشه در جایی صورت میگیرد که اصطکاک کمترین مقدار را داشته باشد. به شرط ایجاد علائم کافی، هر تمایل به چرخش بین واشرها ایجاد میشود. در نتیجه، استفاده از واشر مناسب برای پیچ ها و مهره ها از هرگونه چرخش جلوگیری میکند.
هنگامی که مفصل توسط واشرهای مناسب سفت شده است، چرخش همیشه بین واشر فوقانی و سر پیچ یا مهره صورت میگیرد. دندانهها به سادگی به داخل مواد فشرده میشوند، هیچ آسیبی در سطح جفت شونده رخ نمیدهد. سر مهره پیچ به اندازه کافی سخت است که بتواند در برابر نیرویی که در معرض آن قرار دارد مقاومت کند. طول چرخش بین پیچ ها و مهره ها صورت میگیرد. بنابراین هیچ خطر آسیب رساندن به سطح به وجود نمیآید. اندکی علائم فشاری در سطح افزایش پیدا میکند، اما به آن آسیب نمیرساند.