تنش تسلیم پیچ و مهره – خواص مکانیکی پیچ و مهره

خواص مکانیکی یکی از مهم‌ترین خواص پیچ و مهره است که بطور مستقیم در کابرد آن‌ها تاثیر می‌گذارد. اغلب پیچ و مهره‌ها در کاربردهایی استفاده می‌شوند که تحت بار و نیروی زیاد هستند نیاز به خواص مکانیکی قوی دارند مانند هنگام استفاده درساخت ساختمان‌ها و سازه‌های سنگین، ماشین آلات و…. پارامترهایی که در بحث خواص مکانیکی پیچ و مهره‌ها برای ما اهمیت دارند شمال استحکام کششی، استحکام فشاری، تنش تسلیم، مقاومت به ضربه و سختی پیچ و مهره است. تنش تسلیم و خواص مکانیکی پیچ و مهره وقتی که آن‌‌ها یا کلا قطعات تحت بارگذاری بخصوص از نوع کششی هستند، نقش مهمی در کابرد آن‌ها دارد. همچنین علاوه بر بارگزاری این خواص حین چرخاندن یا باز و بسته کردن پیچ و مهره‌ هم اهمیت می‌یابند. در این مقاله مگا پیچ به بررسی منحنی تنش و کرنش و همچنین خواص مکانیکی پیچ و مهره هنگام اعمال تنش، نیرو یا بار پرداخته است. این اطلاعات به شما کمک می‌کنند با شناخت خواص مکانیکی پیچ و مهره‌، بتوانید پیچ و مهره مناسب با کاربرد خود را انتخاب کنید.

نمودار تنش و کرنش

وقتی بحث خواص مکانیکی هر ماده یا قطعه‌ای مانند پیچ و مهره‌ها پیش می‌آید، اولین چیزی که در ذهن ما تصور می‌شود، نمودار تنش- کرنش مواد و یا همان قطعات است. در واقع بر طبق این نمودار می‌توان به بسیاری از خواص مکانیکی مواد پی برد. نمودار تنش- کرنش پیچ و مهره در واقح حاصل تست کششی است که بر روی آن‌ها انجام می‌شود. تست کشش تستی است که در آن قطعه تحت نیروی کششی قرار گرفته و دچار تغییر یا ازدیاد طول می‌شود و این تست تا جایی ادامه می‌یابد که قطعه بشکند. در واقع هنگام انجام تست کشش آنچه که در نهایت تحویل داده می‌شود، یک نمودار است که می‌توان از روی آن به خواص مکانیکی مهمی همچون استحکام کششی نهایی، استحکام یا تنش تسلیم، استحکام شکست، درصد ازدیاد طول، چقرمگی و… پی ببریم.

مقالات بیشتر: پیچ آچاری

این نمودار شامل دو قسمت یا محدوده اصلی الاستیک (Elastic range) و پلاستیک (Plastic range) است. ناحیه الاستیک ناحیه‌ای است که وقتی تنش یا نیرویی در آن ناحیه به پیچ و مهره وارد شود، تغییر شکل الاستیک یا برگشت‌ پذیر برای آن اتفاق می‌افتد یعنی وقتی پیچ و مهره دچار تغییر طول می شود، پس از حذف نیرو، آن‌هابه طول اولیه باز می‌گردنند و درواقع می‌توان گفت در این ناحیه مواد رفتار فنری دارند (بخش خطی نمودار تنش کرنش) . اما در وقتی وارد محدوده پلاستیک می‌شویم (بخش غیرخطی نمودار)، تغییر شکل‌ها یا افزایش طول‌ها پلاستیک یا دائمی و برگشت ناپذیر هستند. بعد از ناحیه پلاستیک هم که پیچ و مهره دچار شکست می‌شوند. حال نیاز است پارامترهای این نمودار را تعریف کنیم.

• بار گواه (Proof Load): به میزان باری گفته می‌شود که بدون اینکه تغییر طول زیادی اتفاق افتد، می‌توان به پیچ و مهره وارد کرد. این مقدار بار یا نیرو در واقع 85/0 تا 95/0 تنش تسلیم پیچ و مهره است.
• تنش تسلیم (yielding point): تنش تسلیم یا نقطه تسلیم در نمودار تنش و کرنش در واقع مرز بین ناحیه الاستیک است. بنابراین می‌توان تنش تسلیم پیچ و مهره را به صورت میزان تنشی تعریف کرد که بعد از آن پیچ و مهره وارد ناحیه پلاستیک یا تغییر شکل پلاستیک می‌شوند.یعنی تا قبل از آن پیچ و مهره در ناحیه الاستیک قرار داشته‌اند و بعد از آن وارد ناحیه پلاستیک می‌شوند. مقدار تنش تسلیم برای مواد مختلف متفاوت است. شما باید بر اساس کاربرد خود پیچی از جنس مناسب انتخاب کنید که تنش تسلیم مناسب برای کاربرد شما داشته باشد. پیچ و مهره‌ها اغلب از فولاد تولید می‌شوند که تنش تسلیم آن به طور میانگین 1100 مگا پاسکال است که عددی قابل ملاحظه است.
• استحکام کششی نهایی (Ultimate Tensile Strength): استحکام کششی نهایی به عنوان حداکثر تنشی که ماده قبل از شکست می‌تواند تحمل کند، تعریف می‌شود. استحکام کششی نهایی پیچ و مهره از مهم‌ترین پارامترهای پیچ و مهره‌ها هنگام انتخاب آن‌ها برای کاربرد است زیرا شما می‌دانید تا چه حدی می‌توانید به اتصال نیرو یا فشار وارد کنید. در واقع حد اعمال نیرو یا بار را در پیچ و مهره برای ما مشخص می‌کند. اگر بیشتر از استحکام کششی به پیچ و مهره نیرو یا تنش وارد شود، آن‌ها می‌شکنند.
• استحکام شکست (Fracture Strength): استحکام شکست در واقع در حد تنشی است که در آن قطعه دچار شکست می‌شود و در آن نقطه تست کشش پایان می‌یابد.

تنش تسلیم پیچ و مهره و دیگر خواص مکانیکی جز ویژگی‌هایی از پیچ و مهره‌ها است که وابسته به جنس مواد سازنده آن‌هاست. در واقع می‌توان گفت تا حدودی جز خواص ذاتی موادی است که پیچ و مهره‌ها از آن‌ها ساخته می‌شوند. اما خوبی ماجرا اینجاست که با انجام فرایندهای مختلف عملیات حرارتی مانند آنیل کردن، تمپر کردن، کونچ کردن، قبل و یا در حین تولید پیچ و مهره‌ها می‌توان این خواص را تا حدودی بهبود بخشید.

در جدول زیر مقدار تنش یا بار گواه، تنش تسلیم و استحکام کششی نهایی برای چند گرید مختلف پیچ و مهره که بر اساس استاندارد متریک پیچ و مهره‌ها آورده شده است. در این جدول شاهد تاثیر انجام فرایندهای مختلف عملیات حرارتی برروی بهبود خواص مکانیکی پیچ و مهره‌ها خواهیم بود.

مقالات بیشتر: مقایسه پیچ داکرومات و استیل

کلام آخر

اگر با پیچ و مهره‌ها سروکار دارید، نیاز است خواص آن‌ها را بشناسید. این خواص شامل خواص شیمیایی، فیزیکی و مکانیکی پیچ و مهره است. مهم‌ترین خواص پیچ و مهره‌ها در کاربرد خواص مکانیکی آن‌هاست. در واقع شما باید ابتدا خواص مکانیکی مانند استحکام کششی، تنش تسلیم پیچ و مهره و… را بشناسید، تا قادر باشید پیچ و مهره مناسب کاربرد خود را به درستی انتخاب کنید. باید بدانید که خواص مکانیکی پیچ و مهره وابسته به جنس مواد سازنده این محصولات هستند که با انجام فرایندهای مختلفی نظیر عملیات حرارتی می‌توان آن‌ها را تا حد زیادی بهبود بخشید.