پیچ و مهره از ابزار آلات صنعتی هستند که هم قابلیت اتصالات ورق ها، صفحات و قطعات فلزی را دارند و هم برای اتصال اجزای غیر فلزی بکار گرفته می شوند. پیچ و مهره های صنعتی در شکل های مختلفی از جمله پیچ شش گوش، پیچ آلن، استاو بولت، رول بولت و پیچ متری تولید می شود. در حالی که اغلب پیچ های سنگین صنعتی دارای قطر جان پیچ برابر از سر تا ته پیچ هستند برخی از انواع پیچ با کاربری سبک تر مانند پیچ شیروانی، پیچ چوب و پیچ های نوک مته ای بصورت مخروطی تولید می شوند که بدون نیاز به ایجاد سوراخ اولیه بصورت خودکار در داخل سطوح وارد می شوند.
پیچ های صنعتی از جمله پیچ شش گوش، پیچ آلن و استاد بولت تحت تنش های شدید کششی قرار داشته و از این رو اغلب از گرید های سخت فولادی در تولید انها استفاده می شود. فولاد یک آلیاژ از عنصر آهن می باشد که دارای درصد نسبتا بالایی کربن همراه با نافلزاتی چون گوگرد و فسفر می باشد. فولاد بر حسب عملیات سخت کاری حرارتی که به منظور افزایش مقاومت کشش (تنسایل) و مقاومت سایشی (سختی) بر روی آن انجام می گیرد دارای گرید های مختلفی است. در تولید پیچ و مهره فولادی اغلب از گرید های خشکه 8.8، گرید 10.9 و 12.9 استفاده می شود. گرید پیچ خشکه 8.8 در تولید پیچ آلن و شش گوش و برای اتصال بر روی ماشین آلات صنعتی دارای بیشترین میزان کاربری است. گرید 10.9 اغلب در تولید پیچ 10HV که به پیچ سازه نیز مشهور است مورد استفاده قرار می گیرد.
مشخصات مکانیکی پیچ و مهره استیل
استنلس استیل یکی دیگر از آلیاژ های آهن می باشد که نسبت به آلیاژ فولادی دارای درصد بسیار پایین تری آهن بوده و در ترکیبات آلیاژی خود از درصد بالایی کروم Cr و نیکل Ni استفاده می کند. وجود این دو عنصر فلزی اولا سبب می شود پیچ و مهره استیل در برابر خورنده های محیطی از جمله آب و رطوبت مقاومت قابل قبولی داشته باشد و ثانیا تحت تاثیر میدان مغناطیسی جذب نشود.
پیچ و مهره استیل در واقع در 3 گرید استیل یعنی گرید های 304 معروف به بگیر (جذب اندک آهنربا)، گرید 310 معروف به نسوز و گرید 316 نگیر (عدم جذب توسط آهنربا) تولید می شود. از نظر مکانیکی دو فاکتور تنسایل و سختی سطحی برای تمامی گرید های پیچی و مهره استیل تقریبا برابر می باشند و تفاوت اصلی این گرید ها در ماهیت و مقاومت آنها در شرایط رطوبتی و دمای مختلفی می باشد. در کاربری پیچ استیل گرید 310 که بصورت محدودتر مورد استفاده قرار می گیرد خاصیت مقاومت حرارتی بیضشتر ملاک انتخاب قرار می گیرد. از نظر مقاومت محیطی در برابر زنگ زدگی این پیچ استیل گرید 316 است که قابلیت مناسب تری در برابر اسید ها و باز ها دارد. تنسایل کششی تمامی گرید های پیچ و مهره استیل برابر 700 نیوتن بر میلیمتر مربع است.
خرید پیچ گالوانیزه یا استیل؟
به نقل از جنرال استیل، "زمانیکه صحبت از فلزات می شود از عناصر ردیف اول، دوم و سوم از جدول تناوبی صحبت می کنیم که میل آنها به از دست دادن به ترتیب 1، 2 و یا 3 الکترون بسیار بالاست و از دست دادن الکترون در ترکیب با نا فلزات مانند اکسیژن که در هوا و آب وجود دارد به مفهوم زنگ زدگی است. عناصر فلزی با درصد های مختلفی در آلیاژ های مورد استفاده در تولید پیچ و مهره ها مورد استفاده قرار گرفته که بالاترین درصد آنها را عنصر فلزی آهن Fe با عدد اتمی 26 تشکیل می دهد که در ترکیبات پیچ و مهره های فولادی حدود 97% و در ترکیبات پیچ و مهره های استیل حدود 73% بکار گرفته شده است.
وجود دو عنصر فلزی کروم Cr و نیکل Ni به ترتیب با اعداد اتمی 23 و 28 در ترکیبات آلیاژی پیچ و مهره استیل (حدود 2% از فلز مولیبدنیوم Mo در استیل 316) سبب می شود تا پیچ و مهره استیل در تماس با آب و اسید های ضعیف مقاومت محیطی بسیار بالایی داشته باشد. این مقاومت در برابر زنگ زدگی در پیچ و مهره استیل به سبب میل بالاتر عناصر فلزی کروم و نیکل برای از دست دادن الکترون پیش از عنصر آهن می باشد. گرید 316 از پیچ و مهره استیل که به نگیر یا کلاس A4 نیز شناخته می شود در برابر اسید های کلریدی نیز به سبب وجود عنصر فلزی گران قیمت مولیبدنیوم مقاومت می کند.
در مورد پیچ و مهره های فولادی که کاربرد گسترده تری در صنایع ماشین سازی، ساختمانی و سوله و نفت و پتروشیمی دارند وجود درصد بالایی از عنصر آهن هر چند شرایط را برای عملیات حرارتی سخت کاری فولاد فراهم می سازد اما آسیب پذیری آهن در برابر زنگ زدگی نیاز برای مقاوم سازی سطحی پیچ و مهره در برابر خورنده های طبیعی و صنعتی را بوجود می آورد. این مقاوم سازی به دو روش یکی به روش آبکاری گالوانیزه (گرم و سرد) و یا به روش زاج کاری (فسفاته سطحی به رنگ مشکی مات) میسر می شود.
روش آبکاری گالوانیزه گرم و سرد پیچ و مهره فولادی که به ترتیب در دمای 640 درجه و 240 درجه سانتی گراد صورت می پذیرد یک لایه محافظ از جنس فلز زینک یا روی Zn با عدد اتمی 30 که یکی از فعال ترین فلزات با میل بالا در از دست دادن الکترون است بر روی سطح بیرونی پیچ و مهره قرار می دهد. دمای بالاتر فرایند آبکاری گالوانیزه گرم پیچ و مهره ها سبب نفوذ عمقی زینک بر روی سطح فولادی پیچ و مهره، ضخامت بالاتر لایه زینک و مقاومت طولانی تر حتی با ایجاد خراش سطحی می شود.
فرایند فسفاته سطحی پیچ و مهره ها که به رنگ مشکی مات دیده می شود و یک لایه با ضخامت نسبتا بالا بصورت محافظت سطحی برای پیچ و مهره فراهم می کند یکی دیگر از روش های افزایش مقاومت سطحی می باشد. با این وجود با توجه به اینکه پیچ و مهره استیل با دارا بودن فلزات فعال کروم و نیکل در تمامی ساختار شیمیایی بصورت ذاتی و بدون نیاز به آبکاری در برابر زنگ زدگی مقاومت می کند در شرایط محیطی دشوار با درصد خورندگی بالا همواره اولویت در بکارگیری پیچ و مهره استنلس استیل می باشد.".
