در صنایع از پیچ و مهره ها بعنوان اتصالات اصلی صنعتی یاد می شود که در شکل های بسیار متنوع با گرید ها، سایز ها و قابلیت های مکانیکی و شیمیایی مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند. پیچ و مهره های فلزی در کنار جوش های فلزی دو روش برای اتصالات قطعات، صفحات و سازه های فلزی به یکدیگر محسوب می شوند که هر یک دارای مزایا و معایب مربوط به خود می باشند اما در کل مزایای استفاده از پیچ و مهره ها در قیاس با جوش فلزات بسیار گسترده تر است. بعنوان مثال از پیچ و مهره ها می توان برای اتصال سطوح با جنس های مختلف و گرید های مختلف بعنوان مثال سطوح فلزی فولادی به سطوح برنزی استفاده نمود حال آنکه اتصال دو سطح با جنس مختلف از طریق جوشکاری مقدور نمی باشد. البته برای اتصال دو سطح با بکارگیری پیچ و مهره ها نیاز به ایجاد سوراخ سطحی در داخل سطح می باشد که این امر سبب تمرکز تنش در این نقاط شده و مقاومت سطح در برابر انواع تنش های کششی، برشی و پیچشی را کاهش می دهد.

پیچ و مهره های صنعتی بر حسب نوع کاربری که دارند در شکل های مختلفی تولید می شوند که متناسب با صنایع قابلیت های متفاوتی نیز از خود نشان می دهند. نوع متریال بکار گرفته شده در تولید پیچ و مهره ها نیز که می تواند از جنس ها و گرید های پایین آهنی گرفته تا گرید های بالای فولادی در کنار گرید های مختلف پیچ و مهره های استنلس استیل، تیتانیوم و متریال های خاص تر باشد هر یک مشخصات مکانیکی و شیمیایی ویژه ای را به پیچ و مهره ها می دهند که برای صنایع مختلفی مناسب می باشند. در زیر به بررسی انواع پیچ و مهره های صنعتی می پردازیم.

1. پیچ و مهره های شش گوش Hex bolt  جزو اولیه ترین و پر کاربردترین نوع پیچ و مهره های صنعتی محسوب می شوند که در آن قطر جان پیچ در طول ثابت بوده و بسته به گرید و متریال می توانند با دنده درشت COARSE THREAD یا دنده ریز FINE THREAD تولید شوند. پیچ و مهره های شش گوش هم با سایز گل معمولی با استاندارد های DIN933 تمام دنده و DIN931 نیم دنده تولید می شوند و هم با گل درشت برای کاربری های سازه ها معروف به پیچ و مهره سازه و استاندارد DIN6914 در بازار عرضه می شوند.

2. پیچ آلن CAP head screw که در واقع نوع مدرن پیچ و مهره های صنعتی محسوب می شود که کاربری شبیه به پیچ و مهره های شش گوش و در اتصالات ماشین آلات صنعتی دارد. پیچ آلن طبق استاندارد تنها بصورت نیم دنده تولید می شود اما بنا به درخواست بازار نمونه های تمام دنده آن نیز تولید شده است. پیچ آلن استاندارد DIN912 در دو گرید فولادی خشکه 8.8 و فولادی پر کربن 12.9 تولید می شود و بصورت آبکاری شده به بازار عرضه می شود. پیچ آلن استیل نیز در دو گرید A2 , A4 در بازار موجود می باشد.

3. استاد بولت Stud Bolt در واقع دسته ای از پیچ و مهره های صنعتی را شامل می شود که بصورت تمام دنده یعنی به شکل میله بدون گل دنده شده می باشد و با دنده های درشت و اغلب با دنده های اینچی در بازار یافت می شود. استاد بولت ها هم در گرید های مختلفی فولادی و هم به شکل استاد بولت استیل تولید می شوند و دارای کاربری عمده در اتصالات لوله ها و فلنج ها، شیر آلات صنعتی و در کل در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی و صنایع آب و فاضلاب می باشند..

4. پیچ متری Threaded Rod دارای شباهت هایی با استاد بولت ها می باشند اما استاندارد تولید پیچ متری متفاوت و دارای حساسیت های کمتری نسبت به استاد بولت ها است. پیچ متری هم از گرید های مختلف آهنی و بصورت آبکاری شده مورد استفاده قرار می گیرد و هم از جنس استنلس استیل تولید می شود. پیچ متری دارای کاربری عمده ای در صنایع ساختمانی و برای اتصالات کانال ها و صفحات فلزی است.

پیچ و مهره استیل

پیچ و مهره استیل که به رنگ نقره ای مایل به زرد دیده می شوند نمونه ای از پیچ و مهره های صنعتی هستند که در شکل های مختلف و معمولا در دو گرید A2 , A4 تولید می شوند. پیچ و مهره استنلس استیل به سبب وجود عناصر فلزی قدرتمند با قابلیت آزاد سازی الکترون بالا مانند کروه و نیکل در ساختار خود دارای سرعت زنگ زدگی بسیار کند در مقایسه با پیچ و مهره های آهنی و فولادی هستند. از این رو در مواردی که پیچ و مهره در تماس با آب، رطوبت و بسیاری از خورنده های صنعتی قرار می گیرد استفاده از پیچ و مهره استیل طول عمر اتصال را افزایش قابل توجهی می دهد. پیچ و مهره استیل آبکاری نمی شوند و مقاومت آنها در برابر خوردگی و زنگ زدگی ناشی از ترکیبات شیمیایی درونی آنها می باشد. سایز ها و شکل های مختلفی از پیچ و مهره استیل بصورت پیچ و مهره شش گوش استیل، پیچ آلن استیل، استاد بولت استیل، پیچ متری استیل و حتی انواع پیچ های ریز و واشر آلات از جنس استیل تولید می شوند.

قیمت پیچ و مهره استیل در مقایسه با پیچ و مهره های فولادی بالاتر می باشد چرا که دو عنصر یاد شد یعنی کروم که با درصدی نزدیک به 18% و نیکل که نزدیک به 8% در ترکیبات پیچ و مهره های استیل بکار گرفته می شوند دارای قیمت بالایی هستند. در مقایسه بین قابلیت های پیچ و مهره های استیل و فولادی می بایست به کمیت مکانیکی تنسایل اشاره نمود که در مورد پیچ و مهره استیل دارای مقدار عدد حدود 700 نیوتن بر میلیمتر مربع N/mm2 و در پیچ و مهره های فولادی در کمتربن میزان برای پیچ خشکه کلاس 8.8 و حدود 800 N/mm2 بوده که در گرید های بالاتر فولادی 10.9 حدود 1040 و 12.9 حدود 1200 N/mm2 می باشد و از این لحاظ قابلیت های مکانیکی پیچ و مهره فولادی بالاتر از پیچ و مهره های استیل می باشد. در زیر به معرفی گرید های کاربردی پیچ و مهره استیل می پردازیم.

1. پیچ و مهره استیل A2 که معروف به استیل بگیر نیز می باشند و به میزان انبوهی در انواع شکل های پیچ و مهره تولید و عرضه می شوند. پیچ و مهره استیل A2 از استیل گرید 304 تولید می شوند و اندکی قابلیت جذب تحت میدان مغناطیسی آهنربا را دارند و از همین رو به استیل بگیر شهرت دارند.

2. پیچ و مهره استیل A4 معروف به استیل نگیر می باشند و شاید بالاترین میزان مقاومت محیطی در برابر زنگ زدگی را در میان گرید های پیچ و مهره استیل دارند. از مفتول استیل 316 در تولید پیچ و مهره استیل A4 استفاده شده است که علاوه بر کروم و نیکل از عنصر فلزی مولیبدنیوم نیز در ترکیبات آن استفاده شده است. پیچ و مهره استیل A4 تحت تاثیر میدان مغناطیسی قرار نمی گیرند و از همین رو نیز به استیل نگیر شهرت دارند.

3. پیچ و مهره استیل 312 قابلیت های این گرید از پیچ و مهره استیل که بصورت کاملا خاص و اغلب طبق درخواست مشتریان تولید می شود بیشتر از نوع مقاومت حرارتی می باشد.

گرید های مختلف و کاربردی پیچ و مهره استیل یعنی گرید های 304 و 316 دارای خواص مکانیکی از تنسایل مقاومتی ، MBL , WLL برابری هستند اما خواص و مقاومت شیمیایی آنها متفاوت است. این تصور که پیچ و مهره استیل به کلی زنگ نمی زند تصور اشتباهی بوده و حتی پیچ و مهره استیل نیز حتی در تماس با آب با سرعت بسیار کندی دچار زنگ زدگی می شوند.

مقایسه پیچ و مهره استیل و پیچ و مهره گالوانیزه گرم

در بسیاری از مواقع برای کاربران سوالاتی در استفاده از پیچ و مهره استیل در مقایسه با پیچ و مهره گالوانیزه گرم بالاخص با توجه به قیمت بالاتر پیچ و مهره استیل بوجود می آید. واقعیت امر این است که پیچ و مهره گالوانیزه گرم با وجود استفاده از عنصر فلزی روی یا زینک بر روی سطح بیرونی با توجه به اینکه مقاومت آنها در برابر زنگ زدگی یک مقاومت سطحی می باشد در مقایسه با پیچ و مهره استنلس استیل که مقاومت ذاتی و به سبب عناصر ترکیبی در ساختار در برابر زنگ زدگی مقاومت می کنند دارای مقاومت محیطی کمتری است. اما در مقابل با توجه به خواص مکانیکی بالاتر فولاد در برابر نیروهای مکانیکی شامل انواع تنش های کششی، پیچششی و برشی برتری مکانیکی در میان دو نوع پیچ و مهره یاد شده از آن پیچ و مهره فولادی گالوانیزه گرم می باشد. از این رو این انتخاب می بایست با آگاهی کامل از شرایط کاری پیچ و مهره ها از نیرو ها و تنش های وارده و قابلیت خورندگی مواد در تماس با پیچ و مهره صورت پذیرد.