مشکلات رایج در مورد اتصالات پیچی

مشکلات رایج در مورد اتصالات پیچی به دو گروه اصلی تقسیم می شوند:

1- مشکلات بدست آمده به هنگام بستن پیچ:

• شکستن پیچ

• کنده شدن رزوه ها (هرز شدن)

• تغییر شکل پلاستیکی و له شدن قطعات متصله

• عدم محکم شدن کافی پیچ: فاصله گرفتن قطعات، لغزش قطعات نسبت به هم، شل شدن پیچها و شکست ناشی از خستگی

2- مشکلات ایجاد شده پس از بستن پیچ

• شکستن استاتیکی پیچ

• شکست پیچ ناشی از خستگی

• شکست با تاخیر پیچ

• ترک ناشی از خوردگی و تنش ناشی از آن

• فاصله گرفتن قطعات نسبت به هم: ایجاد نشتی و شکست ناشی ازخستگی

• لغزش قطعات نسبت به هم:

 شل شدن گردشی

 شل شدن غیر گردشی در اثر سایش

• شکست ناشی از خستگی حاصل از خمش پیچها

• شل شدن پیچ

کاهش تنش کششی در پیچ

• فاصله گرفتن قطعات تا جداشدن آنها

• لغزش قطعات متصله و جابجا شدن آنها

• ایجاد سروصدا و ایجاد نشتی

• کاهش استحکام اتصال و ایجاد لرزش

• شکست ناشی از خستگی 

3-مشکلات ایجاد شده به هنگام سفت کردن پیچها

(a) شکستن پیچ به هنگام سفت کردن

گاهی اوقات پیچها به هنگام سفت کردن آنها توسط آچار می شکنند. این وضعیت وقتی بوجود می آید که نیروی بستن پیچ (گشتاور اعمالی) بیش از حد باشد. همچنین در صورتی که رزوه ها کاملاً روغنی باشد نیز، به دلیل کاهش اصطکاک ، ممکن است قسمت اعظم گشتاور تبدیل به تنش طولی و شکستن پیچ شود.

(b) کنده شدن رزوه ها (هرز شدن پیچ)

در این حالت ، تمام رزوه های پیچ یا مهره که با هم درگیر شده اند ، بریده میشوند و از بدنه اصلی پیچ یا مهره جدا میشوند ، در این عیب ، بدنه پیچ نمیشکند، ولی در اثر کنده شدن رزوه ها ، پیچ از مهره جدا میشود و یا اصلاً اتصال قابل قبولی بین آنها به وجود نمی آید . وقتی که پیچ یا مهره از یک ماده ضعیف تر (مثلاً یکی از فولاد و دیگری از آلومینیوم) ساخته شده باشد و یا هنگامی که طول درگیری پیچ با مهره کوتاه باشد، ممکن است این مشکل به وجود آید.

(C) تغییر شکل پلاستیکی قطعات متصله

 گاهی اوقات به هنگام ایجاد یک اتصال پیچی ممکن است قطعات متصله دچار تغییر شکل پلاستیکی ، کمانش و یا له شدگی بشوند. این مشکل موقعی به وجود می آید که استحکام فشاری قطعات پایین باشد و یا فرم قطعات به گونه ای باشد که در آنها کمانش ایجاد شود و یا نیروی اعمالی به پیچها و قطعات بیش از حد مقاومت آنها باشد .

(d)محکم نشدن کافی قطعات

وقتی گشتاور کافی به هنگام سفت کردن پیچ اعمال نشود ، نیروی کششی طولی کافی در آن به وجود نمی آید . به حد کافی برای نگه داشتن اتصال نخواهد رسید. اگر به عللی پیچ و مهره به هم بچسبند و یا اگر رزوه ها به اندازه کافی روانکاری نشده باشند (ودر نتیجه اصکاک بین آنها بیشتر از حد مورد انتظار باشد ) نیز ممکن است قطعات پیچی به اندازه کافی محکم نشوند . این یکی از جدی ترین مشکلاتی است که می تواند به هنگام کارکرد اتصال پیچی دردسرهای زیادی ایجاد کند . مثلاً ممکن است به تدریج قطعات متصله از هم فاصله بگیرند . قطعات نسبت به هم بلغزند،پیچها شل شوند و شکست ناشی از خستگی در پیچها به وجود آید.

4-مشکلات ایجاد شده پس از محکم کردن اتصال پیچی

(A) شکست استاتیکی پیچ

این نوع شکست به صورت ناگهانی و در اثر یک ضربه یا تکان شدید ممکن است به وجود آید. این ضربات در عملکرد عادی وجود ندارند، بلکه مثلا در تصادفات یا دیگر اتفاقات غیر منتظره باعث شکستن پیچها می شود.

(B) شکستن حاصل از خستگی   

خستگی Fatigue در اثر اعمال بارهای تکراری در قطعات اتفاق می افتد، در حالی که مقدار بار اعمالی کمتر از استحکام کششی قطعات میباشد. بنابراین این عیب دفعتاً اتفاق نمی افتد ، بلکه بارهای تکراری (که میزان آن بیشتر از یک حد خاصی باید باشد) به تدریج باعث ایجاد شکست در قطعه میگرد. در مورد پیچها، هم شکست ناشی از خستگی طولی و خستگی خمشی، هر دو اتفاق می افتند. این عیب نیز جزو مشکلات جدی در اتصالات پیچی محسوب می شود.

(C) شکست با تاخیر حاصل از ترد بودن پیچ

در این مورد نیز پیچ دفعتاً دچار شکست میشود، ولی پس از مدت زمانی خاص که اتصال محکم شده و سیستم به کار گرفته شود ، گاهی اوقات در یک اتصال پیچی پس از محکم شدن ، وقتی بلا استفاده در یک محل قرار گیرد نیز چنین شکستی در بعضی پیچهای آن به وجود می آید. مدت زمان قبل از شکستن پیچ ممکن است از چند ساعت تا چند سال متغیر باشد. این عیب هنگامی اتفاق می افتد که در اتصال، از پیچهای سخت با استحکام مثلاً بالاتر از 1300 N/mm استفاده شده و پیچها به خوبی محکم شده باشند.

(D)شکست ناشی از تنش خوردگی

این نوع شکست تقریباً شبیه شکست با تاخیر است و هنگامی اتفاق می افتد که اتصال پیچی همزمان در معرض تنش کششی و محیط خورنده قرار گیرد. در چنین شرایطی، حتی اگر نیرویی به اتصال پیچی وارد نشود نیز ممکن است در اثر خوردگی، ترک در قطعات به وجود آید و تنش موجود در پیچ به گسترش ترک منجر گردد.

(E) فاصله گرفتن قطعات اتصال از هم

 وقتی بار خارجی وارده به اتصال، بیشتر از حد تحمل پیچها باشد، قطعات ممکن است از هم فاصله بگیرد. در اثر این پدیده احتمالاً نشتی در سیستم به وجود می آید. همچنین ادامه این وضع می تواند باعث شکست خستگی در پیچها شود. بنابراین خیلی مهم است که در طراحی اتصالات پیچی ، قطعات و پیچها به گونه ای محاسبه شوند که چنین وضعیتی به وجود نیاید.

(F) لغزش قطعات نسبت به هم

وقتی بارهای برشی بزرگی به اتصال پیچی وارد شود ، ممکن است قطعات محکم شده توسط پیچ، نسبت به هم بلغزند. این پدیده وقتی به وجود می آید که بار برشی وارده بیشتر از نیروی اصطکاک بین قطعات متصله باشد. وقتی قطعات نسبت به هم بلغزند ، ممکن است پیچها به سرعت شل شوند، سایش بین قطعات به وجود آید و دراثر ادامه و تکرار این لغزشها، شکست ناشی از خستگی خمشی در پیچها ایجاد گردد. این عیب نیز از عیوب جدی و آسیب رسان در اتصالات پیچی محسوب میشود و به هنگام طراحی، باید دقت نمود تا لغزش بین قطعات به وجود نیاید.

(G) شل شدن پیچها (کاهش در تنش طولی آنها)

گاهی اوقات نیروی کششی که به هنگام سفت کردن پیچها در آنها به وجود می آید ، کاهش می یابد و به تدریج باعث شل شدن آنها می شود . این عیب ممکن است مثلاً در اثر لغزش بین قطعات متصله ، سایش بین قطعات و یا تغییر شکل پلاستیکی اتفاق بیفتد. نیروی کششی اولیه ایجاد شده در پیچ، مهم ترین عامل موثر در عملکرد مطلوب اتصال پیچی میباشد. کاهش آن نیرو به هر علتی ، باعث شل شدن پیچ می گرددو قابلیت اطمینان سیستم را دچار اختلال می کند .

شل شدن پیچها را می توان به دو گروه تقسیم بندی کرد : شل شدن گردشی سریع و شل شدن غیر گردشی آهسته. شل شدن پیچها باعث فاصله گرفتن قطعات ، ایجاد لغزش بین آنها ، به وجود آمدن تکان و ضربه در سیستم ، کاهش استحکام اتصال ، ارتعاش، شکستهای ناشی از خستگی و نشتی خواهد شد. شل شدن پیچها جدی ترین مشکل در اتصالات پیچی میباشد.

ویژگیها و علل پیدایش مشکلات

همانطور که در بخشهای قبلی ذکر شد ، مشکلات در اتصال پیچی را می توان در دو گروه تقسیم بندی کرد:        

مشکلاتی که هنگام سفت کردن پیچها به وجود می آیند و مشکلاتی گکه پس از سفت کردن پیچها (هنگام کار سیستم) اتفاق می افتند. اگر به هنگام سفت کردن پیچ، مشکلی به وجود بیاید، در همان موقع شناسایی میشود و می توان احتمالاً آن را با اطمینان خاطر بر طرف کرد. ولی در مورد مشکلاتی که پس از سفت کردن پیچها اتفاق می افتند، دردسرها و هزینه های زیادی به مشتری و استفاده کننده از سیستم تحمیل خواهد شد. برای جلوگیری از بروز اینگونه مشکلات، اولاً باید اتصال پیچی را به درستی طراحی کرد و ثانیاً باید عملیات مونتاژ و سفت کردن پیچها و مهره ها با دقت و وسواس زیاد انجام داد.

علل پیدایش مشکلات به هنگام سفت کردن پیچها، مثلاً می تواند اعمال گشتاور بیش از حد به پیچها و یا اشتباه در تخمین میزان اصکاک موجود بین رزوه ها باشد. علل پیدایش مشکلات پس از سفت کردن پیچها ، معمولاً عدم بررسی صحیح شرایط اولیه و یا اشتباه در محاسبات و طراحی میباشد. مشخصات قطعات پیچی باید به گونه ای تعیین شوند که هیج یک از مشکلات ذکر شده اتفاق نیفتد.