تنش تسلیم – همه چیز درباره استحکام کششی پیچ و مهره

پیچ‌ها در طول‌ها و اشکال مختلف مانند سری‌های شش‌گوش، بیضی، تخت یا سوکت تولید می‌شوند. هر پیچ دارای استحکام مکانیکی و تنش تسلیم است. استحکام مکانیکی درجه کرنشی است که در نهایت در آن می‌شکند و مقاومت تسلیم، سطح خم شدن یا تغییر شکل پیچ را نشان می‌دهد. در این مقاله سعی بر این داریم تا بفهمیم تنش تسلیم چیست و استحکام کششی پیچ و مهره چه کاربردی دارد؟

تنش تسلیم چیست؟

تنش تسلیم، تنشی است که باعث انتقال از حالت جامد به مایع می‌شود. عملکرد مواد خمیری شکل وقتی به حالت استراحت هستند، دارای خواص جامد می‌باشد. موادی مانند؛ خمیرها، گل، نفت خام و چاشنی‌هایی مانند سس مایونز در حالت استراحت دارای خواص جامد هستند، اما می‌توان آنها را تحت تنش اعمالی کافی تسلیم و روان کرد ، حال باید دید نقطه تسلیم تنش تسلیم چیست؟ یعنی نقطه‌ای که تغییر شکل در آن صورت می‌گیرد چه نقطه‌ای است؟

نقطه تسلیم یک ماده، نقطه‌ای است که اتم‌ها تا حد خود کشیده شده‌اند و چنانچه تغییر شکل بیشتری رخ دهد، اتم ها از کنار هم حرکت می‌کنند. در منحنی تنش، نقطه تسلیم نقطه‌ای است که در آن منحنی دیگر صاف نیست. تنش تسلیم تعیین می‌کند که ماده تا چه اندازه می‌تواند قبل از آسیب دائمی خم شوند. اگر می‌خواهید از فنر برای کاری استفاده کنید، باید فنر را در موقعیتی قرار دهید که نتواند از تنش تسلیم خود عبور کند. نقطه تسلیم همچنین نقطه ای است که تغییر شکل مواد از کشش پیوند اتمی به حرکت جابجایی تغییر می‌کند.

عوامل مؤثر بر تنش تسلیم چیست؟

۴ عامل بدون در نظر گرفتن متغیرهای خارجی در قدرت تنش تسلیم و مکانیسم‌های تقویت کننده استحکام پیچ و مهره تأثیر دارند. این عوامل عبارت‌اند از:

• سخت‌کاری

سخت‌کاری به معنی افزایش چگالی به عمد است. یکی از نمونه‌های رایج سخت‌کاری، نورد سر می‌باشد.

• سخت‌کاری رسوبی

رسوبات در آلیاژهای مختلف دارای فازهای متفاوتی هستند. وقتی که یک نابه‌جایی و یک رسوب به هم برخورد می‌کنند، به دلیل اینکه ساختار جهت‌های کریستالی اکثراً متفاوت هستند، نابه‌جایی نمی‌تواند از بین رسوب عبور کند و به این ترتیب در اطراف رسوب خم خواهد شد. رسوبات ریز همچنین موجب خمیده شدن نا به جایی شده که به این امر استحکام‌ بخشی اوروان نیز گفته می‌شود.

• پالایش مرزدانه – بلور

اکثر مواد دارای تعداد زیادی دانه‌های مختلف کریستالی هستند که در جهت‌های گوناگون قرار گرفته‌اند و هر بار که از یک‌دانه به دانه دیگر می‌روند، جهتشان را تغییر می‌دهند. در بعضی مواقع جابجایی انجام نشده و در مرزهای دانه جمع می‌شوند و همین امر موجب کند شدن تنش تسلیم می‌شود.

• استحکام بخشیدن با محلول جامد

در هر آلیاژی می‌توان استحکام ‌بخشی با محلول‌های جامد را پیدا کرد به‌نحوی‌که یک اتم در اتمی دیگر حل ‌شود. این اتم‌ها دارای نیروهای متقابل و اندازه‌های متفاوتی هستند و به همین نسبت هر اتم توانایی ایجاد فشاری کوچک را بر روی شبکه دارد. این فشار می‌تواند موجب دشوارتر شدن عبور نا به جایی‌ها شود.

رتبه بندی تنش تسلیم پیچ و مهره‌ها

پیچ و مهره‌ها انواع مختلفی دارند، مانند پیچ‌های T-Head یا T-Slot، و می‌توانند از طیف گسترده‌ای از مواد تولید شوند، اما فولاد رایج‌ترین ماده‌ای است که برای اکثر کاربردها با استحکام بالا استفاده می‌شود. پیچ‌های فولادی بر اساس نیوتن بر میلی‌متر مربع برای استحکام کششی پیچ و مهره در مقایسه با استحکام تسلیم درجه بندی می‌شوند. به عنوان مثال، یک پیچ فولادی با درجه بندی 5.5 تقریباً 500 نیوتن بر میلی‌متر مربع استحکام کششی پیچ و تقریباً 400 نیوتن بر میلی‌متر مربع استحکام تسلیم دارد. سایر مواد پیچ و مهره محبوب مانند فولاد ضد زنگ مقاوم در برابر خوردگی، آلیاژها و مواد کامپوزیت را می‌توان به روشی مشابه رتبه بندی کرد.

استحکام کششی پیچ و مهره

استحکام کششی گسترده‌ترین ویژگی مکانیکی اتصال پیچ و مهره است و حداکثر بار کششی است که پیچ می‌تواند قبل از شکست تحمل کند، همچنین به آن مقاومت کششی نهایی UTS نیز می‌گویند. سیستم‌های مقاومت پیچ‌ها بر اساس سطوح مقاومت کششی نهایی آن‌ها است، این زمانی است که یک پیچ در امتداد محور خود کشیده می‌شود و بر این اساس آن را طولانی‌تر می‌کند. اگر بار کوچکی اعمال شود، مقدار کشش نیز کم است و پیچ به صورت الاستیک کشیده می‌شود. هنگامی که بار برداشته می‌شود، پیچ به طول اولیه خود باز می‌گردد و از حد الاستیک تجاوز نکرده ‌است. اگر بار پیچ را بیش از حد الاستیک آن افزایش دهیم، به استحکام تسلیم آن خواهیم رسید و پیچ به طور دائم کشیده می‌شود.

در نهایت، افزایش بیشتر در بارگیری پیچ به بار نهایی و حداکثر کشش خود می‌رسد، از این نقطه نباید تجاوز کرد وگرنه بین پیچ و مهره کاهش یافته ساقه ای به نام گردن ایجاد می‌شود و از کار می‌افتد.

سیستم تعیین استحکام کششی پیچ و مهره

Property Class یک سیستم تعیین است که استحکام کششی پیچ و مهره را مشخص می‌کند. برای اتصال دهنده‌های متریک، طبقات ویژه با اعداد مشخص می‌شوند که در آن اعداد به طور کلی نشان دهنده افزایش مقاومت کششی است.

نماد تعیین پیچ و مهره از دو بخش تشکیل شده است:

1. اولین عدد یک نماد دو رقمی یا دو عدد اول یک نماد سه رقمی تقریباً 1/100 حداقل مقاومت کششی بر حسب مگاپاسکال است.
2. آخرین عدد تقریباً 1/10 نسبت بیان شده به عنوان درصدی بین حداقل تنش تسلیم و حداقل تنش کششی است. بنابراین یک بست با کلاس ویژگی 8.8 دارای حداقل استحکام کششی 800 MPa و تنش تسلیم 0.8×800 = 640 MPa است.
سیستم تعیین مهره‎های متریک یک نماد تک رقمی یا دو رقمی است. اعداد تقریباً 1/100 حداقل استحکام کششی بر حسب مگاپاسکال است. به عنوان مثال، مهره‌ای با کلاس ویژگی 8 دارای حداقل استحکام کششی 800 مگاپاسکال است.
پیچ‌ها یا پیچ‌های یک کلاس خصوصیت خاص باید با کلاس مهره‌های معادل مونتاژ شوند، اما می‌توان آنها را با کلاس خاصیت بالاتری از مهره مونتاژ کرد تا اطمینان حاصل شود که رزوه‌کشی رخ نمی‌دهد.

سخن پایانی

فروشگاه اینترنتی بولت صنعت یکی از معتبرترین فروشگاه‌های اینترنتی است که خدماتی همچون انواع پیچ و مهره در کلاس 5.6 ، 8.8، 10.9 و 12.9، انواع واشر و انواع خار در مدل و سایزهای متفاوت به مشتریان خود ارائه می‌دهد. با بالا رفتن کلاس پیچ و مهره متریال آنها تردتر می‌شود. پیچ و مهره‌‌های این فروشگاه دارای استانداردهای ASTM A453 است، یعنی عملیات حرارتی‌که باعث افزایش استحکام کششی پیچ و مهره و تنسایل پیچ و مهره می‌شود روی آن‌ها انجام شده و تردتر شده‌اند.

هر چه پیچ تردتر شده باشد، تنسایل بالاتری دارد. اما ترد شدن پیچ با وجود افزایش تنسایل و بار گواه موجب کوچک شدن ناحیه پلاستیک نیز می‌شود. بدان معنا که پیچ‎های تنسایل پایین اندکی قابلیت تغییر طول دارند و کش می‎آید اما با افزایش تنسایل و ترد شدن پیچ ناحیه پلاستیک کوچک می‎شود و تنش تسلیم به نقطه شکست نزدیک می‎شود. بنابراین با خرید از فروشگاه بولت صنعت، از سطح کیفیت محصولات خود آسوده‌خاطر باشد.