انتخاب ترکمتر مناسب با توجه به قطر، گرید پیچ و جنس قطعه | راهنمای کامل

سینا طهماسبی

14 مرداد 1405

بدون نظر

برای انتخاب ترکمتر و گشتاور مناسب برای بستن پیچ بر روی قطعاتی که از پیش طراحی شده اند، باید عوامل مختلفی را مد نظر قرار داد. جنس و سایز پیچ و جنس قطعات و کاربرد آنها از مهمترین عوامل موثر برای انتخاب گشتاورترکمتر مناسب برای سفت کردن پیچ هستند.

همانطور که میدانیم هدف از بستن پیچ، مستحکم کردن دو یا چند قطعه رو یکدیگر است . برای این منظور باید در پیچ کشش ایجاد شود تا طبق قانون عکس العمل نیوتن قطعات بر روی یکدیگر فشرده و مستحکم شوند . از آنجایی که ایجاد کشش در پیچ به صورت مستقیم ممکن نیست، لذا با اعمال گشتاور پیچشی بر روی پیچ به صورت غیر مستقیم کشش مورد نیاز در پیچ را ایجاد میکنیم .

برای اینکه بتوان میزان دقیق کشش ایجاد شده در زمان اعمال گشتاور بر روی پیچ را محاسبه کرد عوامل بسیاری دخیل هستند که میتوان اصطکاک بین سر پیچ و سطوح و همچنین اصطکاک رزوه ها و سوراخ پیچ ،نوع روغکاری سطوح نوع و زاویه رزوه را نام برد . منتها این سطح از دقت و جزییات در زمان طراحی اهمیت می یابند که ما در این مجال به آنها نمیپردازیم .

آنچه ما در این مقاله بدنبال آن هستیم یافتن استانداردی عمومی برای بستن پیچ ها در قطعات از پیش طراحی شده با توجه به سایز پیچ و سوراخ و کاربرد و جنس آن قطعه یا ابزار است .

سایز قطر پیچ گشتاور ترکمتر :

از عوامل اساسی که برای تعین گشتاور وارده بر پیچ با ترکمتر مطرح است ، سایز قطر پیچ است . میزان تنش کششی که در پیچ از تقسیم نیروی محوری بر سطح مقطع پیچ بدست می اید، عامل نگهدارنده قطعات توسط پیچ بر روی یکدیگر میشود.در مورد قطر و نوع پیچ، طراح با توجه کاربرد و جنس قطعات تصمیم گیری میکند . رابطه کلی برای محاسبه نیروی کششی بر مبنای گشتاور وارده بر پیچ به شکل زیر است :

رابطه بین گشتاور و نیروی کششی پیچ

یا به صورت معکوس:

تعریف پارامترها

T گشتاور اعمالی بر پیچ [نیوتن‌متر (N·m)]
K ضریب گشتاور یا ضریب اصطکاک کلی اتصال (Torque Coefficient)
d قطر اسمی پیچ [میلی‌متر (mm)]
Ff روی کششی محوری (پیش‌بار پیچ) [نیوتن (N)]

عوامل موثر بر روی ضریب K :

روانکاری (Lubrication):
شرایط و کیفیت اتصال پیچی (Machine factors of the bolted joint):
شرایط محیطی (Environment):
سرعت سفت کردن پیچ (Tightening speed):.
استفاده مجدد از پیچ (Reuse of the screw):

پیچ ها به صورت اختصاری با علامت اختصاری Ma*b نشان داده می شود که a مشخص کننده قطر پیچ و b نشان دهنده گام پیشروی پیچ است. به عنوان مثال M20*1.5 نشان دهنده پیچی به قطر 20 میلیمتر و با گام پیشروی 1.5 میلیمتر است .

گرید پیچ:

گرید پیچ‌های متریک یک سیستم استاندارد برای طبقه‌بندی پیچ‌ها بر اساس خواص مکانیکی و میزان استحکام آن‌ها است. این سیستم که توسط سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ISO) تدوین شده، در صنایع مختلف سراسر جهان به‌طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

گرید پیچ‌های متریک با یک کد دو بخشی که روی سر پیچ حک می‌شود، مانند 4.6، 8.8، 10.9 و 12.9 مشخص می‌شوند. این اعداد به‌ترتیب بیانگر استحکام کششی و نسبت تنش تسلیم به استحکام کششی پیچ هستند. این دو ویژگی، ظرفیت تحمل بار و میزان تغییر شکل الاستیک پیچ را مشخص کرده و نقش مهمی در انتخاب پیچ مناسب برای هر کاربرد دارند.

مشخصات	گرید 4.6 تا 6.8	سری 0.5T	گرید 8.8 تا 12.9	گرید 10.9 تا 12.9
پیچ‌های قابل استفاده (گرید) (جنس مواد)	فولاد ریخته گری فولاد نوردی و استنلس استیل	برنج، مس، آلومینیوم	فولاد آلیاژی (SCr،SNC،SCM)	فولاد آلیاژی (SCr، SNC، SCM، SNCM)
تنش محوری استاندارد *(N/mm²)*	210 حداقل160 – حداکثر 300	105 حداقل 80 – حداکثر 150	380 حداقل290 – حداکثر 540	500 حداقل 380 – حداکثر 710
کاربرد	برای پیچ‌های معمولی، مگر اینکه به‌طور خاص مقدار دیگری مشخص شده باشد.	برای پیچ و مهره‌های ساخته‌شده از برنج، مس، آلومینیوم یا پلاستیک و همچنین قطعات دایکاست پلاستیکی.	اتصالات مقاوم ساخته‌شده از فولادهای آلیاژی که در معرض بارهای دینامیکی و ارتعاش قرار دارند و اتصال آن‌ها بر پایه نیروی پیش‌بار (اصطکاک) است.	اتصالات بسیار مقاوم ساخته‌شده از فولادهای آلیاژی ویژه که تحت بارهای دینامیکی سنگین قرار دارند و نیازمند نیروی پیش‌بار بالا هستند.
نمونه محصولات	محصولات عمومی	محصولات الکترونیکی	خودروها و موتورها	محصولات و سازه‌های ساختمانی

گشتاور مورد نیاز با توجه به قطر و گرید پیچ :

برای سهولت در کاربرد به صورت استاندارد عمومی با توجه به قطر و گرید پیچ میزان گشتاور مورد نیاز برای بستن یک پیچ استاندراد شده است . برای پرهیز از ورود به روابط و فومول ها میتوان از این جداول بهره برد. روش کار بدین شکل است که با توجه به پیچ مورد استفاده و قطر آن و همچنین سختی به کار رفته در پیچ با توجه به روابط و فرمول ها گشتاور های مربوطه استخراج شده و در جدول قرار گرفته اند که در زیر می اید. کاربر می تواند به جدول مراجعه کرده و گشتاور مطلوب را در ترکمتر تنظیم و به کار گیرد .

قطر پیچ	آچار (mm)	آلن (mm)	گرید 4.8 (N·m)	گرید 5.8 (N·m)	گرید 6.8 (N·m)	گرید 8.8 (N·m)	گرید 10.9 (N·m)	گرید 12.9 (N·m)
M3	5.5	2.5	0.64	0.80	0.91	1.21	1.79	2.09
M4	7	3	1.48	1.83	2.09	2.78	4.09	4.79
M5	8	4	2.93	3.62	4.14	5.50	8.10	9.50
M6	10	5	5.00	6.20	7.10	9.50	14.0	16.4
M8	13	6	12.3	15.2	17.4	23	34	40
M10	16	8	24	30	34	46	67	79
M12	18	10	42	52	59	79	116	136
M14	21	12	67	83	94	127	187	219
M16	24	14	105	130	148	198	291	341
M18	27	14	145	179	205	283	402	471
M20	30	17	206	254	291	402	570	667
M22	34	17	283	350	400	552	783	917
M24	36	19	354	438	500	691	981	1148
M27	41	19	525	649	741	1022	1452	1700
M30	46	22	712	880	1005	1387	1969	2305
M33	50	24	968	1195	1366	1884	2676	3132
M36	55	27	1242	1534	1754	2418	3435	4020
M39	60	—	1614	1994	2279	3139	4463	5223
M42	65	32	1995	2464	2816	3872	5515	6453
M45	70	—	2497	3085	3525	4847	6903	8079
M48	75	36	3013	3722	4254	5849	8330	9748
M52	80	—	3882	4795	5480	7535	10731	12558
M56	85	41	4839	5978	6832	9394	13379	15656
M60	90	—	6013	7428	8490	11673	16625	19455
M64	95	46	7233	8935	10212	14041	19998	23402

مقادیر جدول فوق، گشتاورهای پیشنهادی برای پیچ‌های متریک با رزوه استاندارد و ضریب اصطکاک تقریبی μ=0.15 این مقادیر مرجع بوده و در صورت استفاده از روانکار، پوشش‌های خاص یا شرایط کاری ویژه، مقدار گشتاور باید متناسب با شرایط اصلاح شود ..

جمع بندی :

برای انتخاب گشتاور بستن پیچ باید ابتدا به جدول کاربرد پیچ مراجعه وگرید و قطر مطلوب برای کاربرد را انتخاب کرد. سپس به راحتی با استفاده از جدول استاندارد می توان با توجه به قطر و گرید پیچ به گشتاور مورد نظر رسید . برای بستن پیچ با گشتاور مورد نظر باید از ترکمتر استفاده کرد که انواع مختلفی از آن در صنایع موجود هستند .

سوالات متداول

گشتاور پیچ چیست؟

گشتاور پیچ مقدار نیروی چرخشی است که برای سفت کردن پیچ اعمال می‌شود تا نیروی پیش‌بار مناسبی در اتصال ایجاد شود. انتخاب گشتاور صحیح باعث افزایش استحکام اتصال و جلوگیری از آسیب دیدن پیچ یا قطعه می‌شود.

چگونه گشتاور مناسب پیچ را انتخاب کنیم؟

برای انتخاب گشتاور مناسب باید قطر پیچ، گرید پیچ، جنس قطعات، شرایط روانکاری و نوع اتصال را در نظر گرفت. سپس مقدار گشتاور از جدول استاندارد استخراج و روی ترکمتر تنظیم می‌شود.

گرید پیچ چه تأثیری بر مقدار گشتاور دارد؟

هرچه گرید پیچ بالاتر باشد، استحکام مکانیکی آن بیشتر است و می‌تواند گشتاور بیشتری را تحمل کند. به همین دلیل مقدار گشتاور پیچ‌های گرید ۱۰.۹ و ۱۲.۹ بیشتر از پیچ‌های گرید ۴.۸ یا ۸.۸ است.

آیا می‌توان بدون ترکمتر پیچ را سفت کرد؟

برای اتصالات معمولی ممکن است این کار امکان‌پذیر باشد، اما در تجهیزات صنعتی، خودرویی و ماشین‌آلات استفاده از ترکمتر برای رسیدن به گشتاور دقیق و جلوگیری از شل شدن یا آسیب دیدن اتصال ضروری است.

اگر گشتاور پیچ کمتر از مقدار استاندارد باشد چه اتفاقی می‌افتد؟

کم بودن گشتاور باعث ایجاد نیروی پیش‌بار ناکافی می‌شود و احتمال شل شدن پیچ، ایجاد لرزش، نشتی و کاهش ایمنی اتصال را افزایش می‌دهد.

اگر گشتاور پیچ بیشتر از مقدار مجاز باشد چه مشکلی ایجاد می‌شود؟

اعمال گشتاور بیش از حد می‌تواند باعث کشیدگی رزوه، تغییر شکل یا شکست پیچ، آسیب به قطعه و کاهش عمر اتصال شود.

برای پیچ M10 گرید 8.8 چه مقدار گشتاور لازم است؟

مقدار گشتاور مورد نیاز به گرید، شرایط اتصال و ضریب اصطکاک بستگی دارد. برای پیچ متریک استاندارد M10 با گرید 8.8 می‌توان از جدول گشتاور ارائه‌شده در این مقاله استفاده کرد.