پیچ چیست؟ انواع و کاربرد آن

پیچ (screw)، در واقع استوانه‌ای است که شیارهای مارپیچ آن را احاطه کرده است. طراحی شیار پیچ‌ها برای بریدن مواد نرم‌تر و سخت‌تر متفاوت است، شیارها اغلب به‌صورت مثلث، مربع، ذوزنقه و نیم دایره روی سطح جانبی بدنه ایجاد می‌شود. شایع‌ترین کاربرد پیچ برای نگه داری اشیا و قطعات به یکدیگر است. در انتهای اغلب پیچ ها یک بخش خاص و نوک تیز وجود دارد تا ورود به قطعه آسان شود. ابزار های رایج برای استفاده از پیچ ها آچار و پیچ گوشتی است، سر این ابزار معمولا بزرگتر از بدنه پیچ است تا بتواند نیروی بیشتری به پیچ وارد کرده و آن را در طول قطعه براند.

بخش استوانه‌ای از قسمت انتها تا نوک پیچ را پای پیچ گویند که ممکن است کل یا بخشی از آن رزوه شده باشد. به فاصله میان هر شیار با شیار دیگر گام پیچ گفته می شود. بیشتر جهت صعود مارپیچ ها به فرم ساعت گرد است که اصطلاحا به آنها پیچ راستگرد گویند که برای باز کردن آن باید آچار را به سمت چپ بگردانیم. پیچ های چپ گرد در موارد خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند.

پیچ چیست؟

یکی از پرکاربردترین انواع اتصالات مکانیکی، پیچ است که برای اتصال قطعات مختلف به یکدیگر در صنایع گوناگون از جمله ساختمان‌سازی، مکانیک و نجاری استفاده می‌شود. این قطعه معمولاً از جنس فلز ساخته شده و دارای رزوه‌های مارپیچی است که باعث می‌شود با درگیری در قطعه یا همراه با مهره، اتصال محکم و قابل اطمینانی ایجاد کند. در اصطلاح فنی، پیچ‌ها به دو دسته کلی Screw و Bolt تقسیم می‌شوند. بولت‌ها معمولاً به‌صورت عبوری از سوراخ قطعات نصب شده و با استفاده از مهره در سمت دیگر محکم می‌شوند، در حالی که پیچ‌های نوع Screw اغلب بدون مهره استفاده شده و مستقیماً درون قطعه (مانند چوب، فلز یا پلاستیک) بسته می‌شوند.

هرچند در زبان فارسی همه این انواع تحت عنوان «پیچ» شناخته می‌شوند، اما در کاربردهای تخصصی تفاوت‌های عملکردی مهمی میان آن‌ها وجود دارد. این اتصالات در انواع مختلفی مانند پیچ سر شش‌گوش، آلن، سرمته‌ای، سرخزینه و خودکار تولید می‌شوند که هرکدام بسته به نوع کاربرد، میزان بار وارده و جنس قطعه انتخاب می‌گردند. آشنایی با انواع پیچ و کاربرد صحیح آن‌ها نقش مهمی در افزایش ایمنی، دوام و کیفیت اتصالات در پروژه‌های صنعتی و ساختمانی دارد.

انواع پیچ براساس درایو

پیچ‌ها از مهم‌ترین اتصالات مکانیکی هستند که برای ایجاد اتصال‌های محکم، ایمن و قابل اعتماد در صنایع مختلف استفاده می‌شوند. این اتصالات بسته به شکل، نوع رزوه و کاربرد، در مدل‌های متنوعی تولید می‌شوند تا در شرایط مختلف عملکرد مناسبی داشته باشند. در ادامه انواع پیچ براساس درایو ارائه شده است:

• پیچ سر تخت (Slotted): پیچی با یک شیار صاف روی سر که با پیچ‌گوشتی تخت باز و بسته می‌شود و از قدیمی‌ترین انواع درایوها محسوب می‌شود.
• پیچ چهارسو (Phillips): دارای شیار ضربدری است که باعث درگیری بهتر پیچ‌گوشتی شده و در کاربردهای عمومی و صنعتی بسیار رایج است.
• پیچ ترکیبی (Combination): ترکیبی از دو نوع درایو مانند تخت و چهارسو است که امکان استفاده از چند ابزار مختلف را فراهم می‌کند.
• پیچ سرمته‌ای: دارای نوک مته‌ای است و بدون نیاز به سوراخ‌کاری اولیه در فلزات نازک یا ورق‌ها استفاده می‌شود.
• پیچ مربعی (Square/Robertson): دارای حفره مربعی شکل است که اتصال قوی‌تری با ابزار ایجاد کرده و احتمال هرز شدن را کاهش می‌دهد.
• پیچ سوکتی یا آلنی (Hex Socket): دارای حفره شش‌ضلعی داخلی است و با آچار آلن باز و بسته می‌شود؛ برای اتصالات دقیق و فشرده مناسب است.
• پیچ ستاره‌ای (Torx): دارای درایو ستاره‌ای شکل است که گشتاور بالاتری منتقل کرده و در صنایع خودرو و الکترونیک بسیار استفاده می‌شود.
• پیچ لگ (Lag Screw): پیچ سنگین‌کاری با سر شش‌گوش یا سوکتی که برای اتصال قطعات بزرگ چوبی یا سازه‌ای به کار می‌رود.

پوشش های مختلف پیج

پوشش‌های پیچ به لایه‌هایی گفته می‌شود که برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی، زنگ‌زدگی، سایش و شرایط محیطی روی سطح پیچ اعمال می‌شوند. این پوشش‌ها علاوه بر افزایش طول عمر پیچ، باعث بهبود ظاهر و عملکرد آن در شرایط مختلف صنعتی و ساختمانی می‌شوند. در ادامه انواع پوشش پیچ را بررسی می‌کنیم: 

• فسفات و کرومات: این پوشش‌ها که پوششهای تبدیلی نامیده می‌‌شوند، پوشش‌هایی هستند که ‌از خود فلز ایجاد می‌‌شوند. فسفات‌ها و کرومات‌ها نامحلول‌اند.

با استفاده ‌از محلول‌های معینی مثل اسید سولفوریک با مقدار معینی از نمک‌های فسفات ، قسمت سطحی قطعات فلزی را تبدیل به فسفات یا کرومات آن فلز می‌‌کنند. در نتیجه، به سطح قطعه فلز چسبیده و بعنوان پوشش‌های محافظ در محیط‌های خنثی می‌‌توانند کارایی داشته باشند. این پوشش‌ها بیشتر به ‌این دلیل فراهم می‌‌شوند که ‌از روی آنها بتوان پوششهای رنگ را بر روی قطعات فلزی بکار برد. پس پوششهای فسفاتی ، کروماتی ، بعنوان آستر نیز در قطعات صنعتی می‌‌توانند عمل کنند؛ چرا که وجود این پوشش ، ارتباط رنگ با قطعه را محکم‌تر می‌‌سازد. رنگ کم و بیش دارای تخلخل است و اگر خوب فراهم نشود، نمی‌‌تواند از خوردگی جلوگیری کند.

• اکسید فلزات: اکسید برخی فلزات بر روی خود فلزات ، از خوردگی جلوگیری می‌‌کند. به‌عنوان مثال، می‌‌توان تحت عوامل کنترل شده، لایه‌ای از اکسید آلومینیوم بر روی آلومینیوم نشاند. اکسید آلومینیوم رنگ خوبی دارد و اکسید آن به سطح فلز می‌‌چسبد و باعث می‌‌شود که ‌اتمسفر به‌ آن اثر نکرده و مقاومت خوبی در مقابل خوردگی داشته باشد. همچنین اکسید آلومینیوم رنگ‌پذیر است و می‌‌توان با الکترولیز و غوطه‌وری، آن را رنگ کرد. اکسید آلومینیوم دارای تخلخل و حفره‌های شش وجهی است که با الکترولیز، رنگ در این حفره‌ها قرار می‌‌گیرد.
• گالوانیزه گرم مذابی (HotDipGalvanaized): روی فلزی است به رنگ سفید متمایل به آبی٬ بالاتراز ۱۰۰ درجه سانتیگراد شکننده٬ مابین۱۰۰ الی ۲۰۰ درجه سانتیگراد نرم٬ قابل انحنا و انبساط است و می‌توان به صورت ورق نازک درآورد، بالای ۲۰۰ درجه سانتیگراد دوباره شکننده می‌شود. خاصیت تکنیکی خیلی مهم روی حفاظت خیلی خوب پوشش‌های آن در مقابل خوردگی است.

این خاصیت ترجیحا بواسطه تشکیل لایه یکنواخت و چسبنده اتمسفر ایجاد می‌شود و عموما شامل اکسید و هیدروکسید کربنات روی و گاهی نیز سولفات و کلرید روی می‌باشد. این روش گالوانیزه کردن بوسیله غوطه‌ور نمودن فلز در حمام روی مذاب در دمای ۴۲۰-۴۵۰ C انجام می‌شود و پس از خارج نمودن نمونه از حمام، روی نخست با اکسیژن و سپس با کربن واکنش داده و لایه مقاوم به‌خوردگی (ZnCo3) را ایجاد می‌کند.

 این روش برای جلوگیری از زنگ زدگی استفاده می‌شود. این نوع گالوانیزه باعث پیوند روی و آهن می‌شود و این پوشش قابلیت پذیرش جوش دارد و برای کار در دمای بالا (تا ۲۰۰C ) مناسب است. گاهی به حمام روی سرب افزوده می‌شود که هدف از این کار افزایش سیالیت روی است. این امر باعث کاهش مصرف روی و قابل بازیافت بودن سرباره می‌شود.

• گالوانیزه الکتریکی (سفید،زرد، هفت رنگ و سبز) (zinc plated): در این روش ترسیب گالوانیک یک فلز بر پایه واکنشهای الکتروشیمیایی صورت می‌گیرد. هنگام الکترولیز در سطح محدود الکترود/الکترولیت در نتیجه واکنشهای الکتروشیمیایی الکترون‌ها یا دریافت می‌شوند (احیا) و یا واگذار می‌شوند (اکسیداسیون). برای اینکه واکنش‌ها در جهت واحد مورد‌ نظر ادمه یابند لازم است.

به‌طور مداوم از منبع جریان خارجی استفاده شود. واکنش‌های مشخص در آند و کاتد همچنین در الکترولیت همیشه به صورت همزمان صورت می‌گیرند. محلول الکترولیت باید شامل یونهای فلز رسوب‌کننده باشد و چون یونهای فلزها دارای بار مثبت است به علت جذب بارهای مخالف تمایل به حرکت در جهت الکترود یا قطبی که دارای الکترون اضافی می‌باشد (قطب منفی یا کاتد) را دارند. قطب مخالف که کمبود الکترون دارد قطب مثبت یا آند نامیده می‌شود.

به طور کلی سیکل معمول پوشش‌دهی را می‌توان به صورت زیر در نظر گرفت:

• یک اتم در آند یک یا چند الکترون از دست می‌دهد و در محلول پوشش‌دهی به صورت یون مثبت در می‌آید.
• یون مثبت به طرف کاتد یعنی محل تجمع الکترون‌ها جذب شده و در جهت آن حرکت می‌کند.
• ین یون الکترون‌های از دست داده را در کاتد به دست آورده و پس از تبدیل به اتم به صورت جزیی از فلز رسوب می‌کند.

• نیکل کروم: (نیکل سفید شبیه به نقره متمایل به زرد / کروم سفید شبیه به نقره متمایل به آبی) در این روش ابتدا نمونه با نیکل آبدهی می شود (نیکل رسانا بوده خاصیت مغناطیسی دارد, زنگ نمی زند و جوش می پذیرد) بعد از آن با کروم به منظور ایجاد سطحی صیقلی, خوب و مقاوم در برابر خوردگی ایجاد می‌شود (کروم زنگ نمی‌زند، جوش و نقاشی نمی‌پذیرد و در برابر اسید های هالوژن دار تاثیر می‌پذیرد اما در برابر گازها ,محلول های قلیایی و نمکی مقاوم است).
• تفلن (P.T.F.E): پوشش P.T.F.T در رنگ های مختلف مانند سبز, آبی, زرد ,مشکی, توسی و …… می باشد. این پوشش در برابر خوردگی و سایش مقاومت دارد. این پوشش توانایی تحمل دمای ۲۰۰ تا ۳۵۰ C رادارد.ضمنا پوشش تفلن عایق الکتریکی و ضد آب بوده و در برابر اسید, باز و نمک ایستایی دارد. گروه دیگری از پوشش ها هستند که مورد استفاده در صنایع قید و بستی است و از توضیح آن پرهیز می‌نماییم. مانند پوشش طلا , نقره , پلاتین و …

تولید رزوه: با ۲ روش می توان رزوه ها را تولید نمود:

1. 1. ماشینکاری (حدیده): در این روش توسط تراشکاری رزوه هایی را بر روی میلگرد ایجاد می‌کنیم. قطر خارجی رزوه های تولید شده به این روش برابر با قطر ساق پیچ است.

• 2. نورد (رولینگ) (مالشی): در این روش بجای تراش و حذف قسمتهایی از میلگرد اولیه، توسط فرآیند اکستروژن رزوه ها را ایجاد می‌کنیم.

همچنین، در صورت نیاز به قیمت روز میلگرد آجدار و ساده تمامی کارخانه‌ها می‌توانید به بخش قیمت میلگرد امروز وب‌سایت آهن‌آنلاین مراجعه فرموده و خرید نمایید.

مقطع پیچ قبل از رزوه شدن دارای ۲ قطر متفاوت می باشد، قسمتی که قرار است رزوه شود دارای قطری کمتر بوده که پس از رزوه بواسطه انبساط شعاعی و دارای قطری برابر ساق (Shank) می‌شود. ضعیف ترین منطقه رزوه نسبت به نیروهای مکانیکی قطر کوچک (Minor) است و چون این مقدار در هر دو روش تولید برابر است بنابراین، از لحاظ مقاومت یکسانند، از طرفی کار سرد بر روی آلیاژ پیچ در روش نورد موجب افزایش فشردگی و استحکام رزوه ها می‌شود.

در این روش بعد از عملیات رزوه زنی، پیچ‌های با گرید ۸٫۸ و بالاتر جهت افزایش استحکام و سختی مورد عملیات حرارتی سختکاری (۷۰۰-۹۰۰) قرار گرفته آستنیتی می شود (۱۰ دقیقه به‌ازای هر۱۰ میلیمتر ضخامت)، سپس در روغن کوئنچ شده و پس از آن جهت بازگشت خواص ضربه پذیری و جلوگیری از تردی در دمای ۴۰۰ تا ۶۰۰ تمپر می‌شود. هنگام عملیات حرارتی Quench-Tempering به‌منظور جلوگیری از کربوره شدن بیش از حد یا دکربوره شدن ، دمای کوره میبایست خنثی بوده و تحت کنترل باشد. عملیات حرارتی در کنار مواد اولیه و فرایند تولید از ارکان تولید پیچ و مهره محسوب می‌شود.

اهمیت انتخاب صحیح پیچ در سازه‌ها و صنایع مختلف

در مجموع، پیچ‌ها به عنوان یکی از اصلی‌ترین اجزای اتصال در صنایع مختلف، نقش مهمی در ایجاد استحکام، ایمنی و پایداری سازه‌ها دارند. آشنایی با انواع پیچ، تفاوت‌های آن‌ها از نظر ساختار، درایو و پوشش، به انتخاب صحیح و اصولی در پروژه‌های ساختمانی و صنعتی کمک می‌کند. در واقع، انتخاب درست پیچ متناسب با نوع کاربرد، می‌تواند از بروز مشکلاتی مانند کاهش مقاومت اتصال، خوردگی و خرابی زودهنگام جلوگیری کرده و عمر مفید سازه را به شکل قابل توجهی افزایش دهد.