مرغوبیت پیچ و مهره
مرغوبیت پیچ و مهره به مشخصات فیزیکی و مکانیکی از جمله استحکام، سختی، مقاومت در مقابل خوردگی، قابلیت ماشینکاری و غیره بستگی دارد. از طرف دیگر پیچ ها بر حسب نوع کاربرد آنها می‌توانند در تحت انواع نیروهای مکانیکی قرار گیرند که این نیروها عبارتند از:
نیروهای کششی
فشاری
پیچشی
ضربه‌ای
نیروهایی که به طور متناوب بر اجسام وارد می‌گردند (خستگی) .
نیروهای برشی که سعی در بریدن فلز دارند .
چنانچه هر یک از نیروهای اعمال شده‌ی فوق از حد معینی تجاوز کند قادر به شکستن اتصال پیچ و مهره ای خواهد بود. اطلاع از حدود مجاز و چگونگی نیروهای وارد بر یک جسم در طراحی قطعات، انتخاب مواد و چگونگی واکنش قطعه در جریان تولید و یا موارد استعمال ضروری است.
تست کشش
تست کشش تک محوری یکی از اساسی ترین تست های مهندسی برای بدست آوردن استحکاک نهایی ؛ استحکام تسلیم و شکل پذیری یک ماده است . این پارامتر های مهم برای انتخاب مواد مهندسی به موجب کاربردهای مختلف مورد نظر است. یک نمونه استاندارد و با ابعاد و سطح مقطع مشخص ساخته می¬شود. هرگاه یک نمونه را در دستگاه کشش قرار می دهیم فلز دو تغییر شکل الاستیک و پلاستیک را طی می کند در ابتدا فلز تغییر فرم الاستیک می کند به گونه ای که یک رابطه ی خطی بین نیرو انبساط وجود دارد این دو پارامتر برای محاسبه ی تنش و کرنش مهندسی بر طبق معادلات زیر مورد استفاده قرار می گیرد:
f1
در منطقه ی الاستیک قانون هوک برقرار است و شیب نمودار این منطقه مدول یانگ است:
f2
استحکام تسلیم طبق استاندارد از معیار کرنش ۰٫۲ % بدست می آید :
f3 بعد از تسلیم ، بارگزاری ادامه می یابد و تنش نیز افزایش می یابد تا نمونه وارد منطقه پلاستیک شود. در این مرحله نمونه سخت کاری می شود. درجه سخت کاری نمونه به طبیعت تغییر فرم ماده، ساختار کریستالی، و ترکیب شیمیایی بستگی دارد. اگر بارگزاری ادامه یابد، نمودار به نقطه ماکسیمم می رسد که استحکام کشش نهایی (σUTS) را به ما می دهد. در این نقطه نمونه بیشترین تنش را قبل از گردنی شدن تحمل می کند. تنش شکست ( σƒ ) عبارتست از :
f4 هرچند این روش تست و خواص بدست آمده می تواند برای پیچ ها نیز استفاده شود، اما معمولاً پیچ ها را به شکل کامل تحت تست کشش قرار می دهند تا شرایط کاری آنها به گونه ای کاملاً واقعی مورد مطالعه قرار گیرد.
فرآیند تست پیچ ها با شکل و اندازه واقعی مورد تایید بسیاری از استانداردها از جمله سازمان بین المللی استاندارد (ISO)، موسسه استاندارد بریتانیا، سازمان استاندارد استرالیا، جامعه تست مواد آمریکا (ASTM) و جامعه مهندسین اتومبیل (SAE) قرار دارد.
پیچ به درون یک نگه دارنده رزوه شده به گونه ای پیچ می شود که شش رزوه کامل بین سطح نگه دارنده و قسمت بدون رزوه پیچ وجود داشته باشد (شکل ۱). کله پیچ در ابتدا بر روی یک بست موازی برای تست بار مجاز (proof load) قرار می گیرد، و در مرحله بعد پس از شکست کله پیچ بر روی بست مخروطی یا گوه ای نگه داشته می شود.
در این تست، نیروی پیچ و مهره از استحکام کششی ماده و مساحت تنش کششی رزوه محاسبه می شود. مساحت تنش کششی ناحیه ای است که از میانگین قطر کوچک و قطر گام رزوه محاسبه می¬شود. مساحت تنش کششی برای پیچ های مختلف در جدول های ۱ تا ۳ لیست شده است.
۱
تست همانطور که در بالا گفته شد در دو مرحله انجام می¬شود:
تست بار مجاز. این تست شامل اعمال بار مجاز (که از تنش مجاز بدست می آید) روی پیچ است. کله پیچ روی یک بست موازی ثابت نگه داشته می شود. طول پیچ قبل و بعد از اعمال بار مجاز با دقت اندازه گیری می-شود. پیچ نباید تحت بار مجاز تغییرطول دائمی بدهد. مقدار مجاز ۰٫۰۰۰۵ اینچ یا ۱۲٫۵ میکرومتر به عنوان خطای اندازه گیری در نظر گرفته می شود. این تست در واقع نشان دهنده میزان بار اعمالی است که پیچ در آن رفتار الاستیک از خود نشان می دهد.
تست کشش گوه ای. در این تست پیچ و مهره مانند حالت قبل قرار می گیرد اما کله پیچ بر روی یک بست گوه ای مخروطی ثابت می شود. زاویه گوه برای قطرهای و گریدهای مختلف پیچ متفاوت است، اما در بیشتر حالات برای پیچ هایی تا قطر یک اینچ یا ۲۰ میلیمتر ۱۰ درجه در نظر گرفته می شود. بار به پیچ اعمال می شود تا شکست رخ دهد، و بار شکست باید بیشتر از کمترین مقدار مشخص باشد. این بار از استحکام کششی ماده و مساحت تنش کششی رزوه محاسبه می شود.
در این تست، علاوه بر دارا بودن کمترین نیروی (بار) شکست مشخصه، شکست باید در قسمت رزوه دار یا مسطح پیچ رخ دهد و هیچ شکستی در کله پیچ رخ ندهد. بنابراین، کله پیچ باید امکان تطابق با زاویه مخروطی گوه را داشته باشد و شکست در نقطه اتصال کله پیچ با بدنه رخ ندهد. این شرط آخر یک تست بسیار کاربردی برای شکل پذیری مهیا می کند.
وقتی که ظرفیت دستگاه های کشش موجود امکان تست پیچ در ابعاد کامل را نداشته باشد، تست سختی انجام می شود. تست سختی در یک سطح مقطع در طول رزوه ها به فاصله D) 1 x D: قطر پیچ) از انتهای پیچ صورت می گیرد.
روش ترجیحی برای تست مهره ها مشابه تست پیچ ها است و بر روی مهره کامل انجام می شود تا نیرویی که مهره می تواند بدون له شدن رزوه ها تحمل کند مشخص شود. از این تست به عنوان تست بار مجاز نیز یاد می شود و به طور معمول تنش مجاز مهره باید برابر با کمترین استحکام کششی ویژه پیچ باشد. این قاعده کلی هنوز هم برای در استانداردهای قدیمی تر مانند BSW به کار می رود.
مهره بر روی یک ماندرل سخت شده و رزوه شده (شکل ۲) محکم می شود و بار مجاز در یک جهت محوری اعمال می شود. مهره باید در برابر این بار اعمالی بدون له شدن رزوه یا شکست مقاومت کند. به علاوه، پس از حذف باید بتوان مهره را از ماندرل باز کرد.
در این حالت نیز در صورت عدم امکان انجام تست کشش می توان از تست سختی بر روی سطح بالایی یا پایینی مهره استفاده کرد.
