استاندارد ASME B18.2.1 ابعاد و تلرانس‌های چند خانواده پیچ اینچی با سر بیرونی، از جمله شش‌گوش، شش‌گوش سنگین و سرچهارگوش را پوشش می‌دهد. این عنوان به‌تنهایی جنس، گرید مقاومتی یا ظرفیت اتصال را مشخص نمی‌کند؛ برای سفارش دقیق باید استاندارد محصول و مشخصات رزوه نیز معلوم باشند.
سه معیار اصلی انتخاب
نوع و ابعاد
Hex Bolt و Hex Cap Screw را با نام دقیق محصول و جدول مربوط انتخاب کنید.
گرید مستقل
استاندارد ابعادی را همراه استاندارد جنس و گرید مورد نیاز بنویسید.
کنترل رزوه
قطر، تعداد دنده در اینچ، سری و کلاس رزوه باید با قطعه مقابل سازگار باشند.
دامنه ASME B18.2.1 چیست؟
این استاندارد سری اینچی، خانواده‌هایی مانند پیچ‌های سرچهارگوش، شش‌گوش، شش‌گوش سنگین، سرمایل و انواعی از پیچ‌های شش‌گوش فلنج‌دار، سرلوبی و پیچ چوب Lag را در بر می‌گیرد. تمام این محصولات جدول و کاربرد یکسان ندارند؛ نام خانواده محصول بخشی از مشخصات سفارش است.
پیچ سازه‌ای شش‌گوش سنگین را با پیچ عمومی سرسنگین یکی نگیرید. الزامات ابعادی اتصال‌دهنده‌های سازه‌ای در ASME B18.2.6 مطرح می‌شود و مشخصات محصول سازه‌ای نیز باید جداگانه تعیین شوند.
تفاوت Hex Bolt و Hex Cap Screw
این دو عنوان در استاندارد به محصولاتی با جزئیات ابعادی و تلرانسی متفاوت اشاره دارند. سطح نشیمن زیر سر، هندسه انتها و تلرانس‌های بدنه از موارد قابل کنترل‌اند. نام رایج بازار یا ظاهر سر برای تشخیص قطعی کافی نیست.
Hex Cap Screw می‌تواند با مهره یا در سوراخ رزوه‌شده استفاده شود؛ انتخاب نهایی به نقشه و مشخصات اتصال وابسته است. اگر نقشه نوع مشخصی را خواسته، جایگزینی باید پس از تطبیق جدول و الزامات انجام شود.
قطر، طول و رزوه چگونه تعیین می‌شوند؟
در پیچ شش‌گوش و سرچهارگوش، طول اسمی از سطح زیر سر تا انتها اندازه‌گیری می‌شود. طول رزوه و تلرانس‌ها را از جدول همان خانواده، قطر و طول انتخاب کنید؛ فرمول یک خانواده را به پیچ فلنج‌دار، Lag یا همه محصولات استاندارد تعمیم ندهید.
در مشخصات رزوه اینچی، قطر و تعداد دنده در اینچ را همراه سری و کلاس رزوه بنویسید. رزوه UNC و UNF با قطر اسمی یکسان قابل جایگزینی مستقیم نیستند. کلاس رایج 2A نیز برای هر اتصال دقیق یا شرایط خاص الزاماً انتخاب مناسبی نیست؛ مشخصات نقشه و قطعه مقابل ملاک است.
پیچ ۱/۲ اینچ با پیچ M12 جایگزین مستقیم نیست. اندازه‌گیری تقریبی قطر بدون کنترل گام، می‌تواند به خرابی رزوه منجر شود.
استاندارد ابعادی با گرید مقاومتی فرق دارد
بسته به محصول و کاربرد، استانداردهایی مانند SAE J429، ASTM A307، A449، A354 یا F593 ممکن است برای مشخصات جنس و خواص محصول مطرح شوند. هر کدام دامنه، گرید و الزامات خود را دارند و معادل خودکار یکدیگر نیستند.
مثلاً نزدیکی یک مقدار استحکام کششی، پیچ Grade 5 را به جایگزین تأییدشده پیچ سازه‌ای تبدیل نمی‌کند. علامت‌گذاری را طبق استاندارد واقعی محصول و مدارک سازنده کنترل کنید؛ الگوی خطوط شعاعی SAE را به همه گریدهای ASTM نسبت ندهید.
پوشش و اجزای اتصال
پوشش را با توجه به محیط، گرید، خطر تردی هیدروژنی و فرایند مجاز محصول انتخاب کنید. عبارت آبکاری روی، بدون تعیین مشخصات و فرایند، برای پیچ پراستحکام کافی نیست. ضخامت پوشش و جبران آن در رزوه مهره باید برای مجموعه پوشش‌دار کنترل شود.
مهره، واشر یا سوراخ رزوه‌شده باید از نظر ابعاد، استحکام، درگیری رزوه و شرایط سطح با پیچ هماهنگ باشند. گشتاور نصب نیز به اصطکاک و وضعیت مجموعه وابسته است و از B18.2.1 به‌تنهایی به دست نمی‌آید.
جدول آچارخور پیچ شش‌گوش و شش‌گوش سنگین اینچی
در ASME B18.2.1، پیچ شش‌گوش معمولی و پیچ شش‌گوش سنگین برای یک قطر، آچارخور متفاوتی دارند. اعداد زیر اندازه اسمی آچارخور به اینچ‌اند:
| قطر اسمی | رزوه درشت UNC | آچارخور Hex | آچارخور Heavy Hex |
|---|---|---|---|
| 1/2 | 13 دنده در اینچ | 3/4 | 7/8 |
| 5/8 | 11 | 15/16 | 1-1/16 |
| 3/4 | 10 | 1-1/8 | 1-1/4 |
| 7/8 | 9 | 1-5/16 | 1-7/16 |
| 1 | 8 | 1-1/2 | 1-5/8 |
رزوه ریز UNF برای همین قطرها گام کوچک‌تری دارد، مثلاً 1/2-20، 5/8-18 و 3/4-16. نوشتن تعداد دنده در اینچ در سفارش، مانند 3/4-10 UNC، از اشتباه بین رزوه درشت و ریز جلوگیری می‌کند. کلاس تلرانس رزوه بیرونی معمولاً 2A طبق ASME B1.1 است.
طول رزوه در Hex Cap Screw
طول رزوه پیچ‌های اینچی با یک قاعده ساده تعیین می‌شود: در Hex Cap Screw با طول تا 6 اینچ، طول رزوه حدود دو برابر قطر به‌علاوه یک‌چهارم اینچ است و در طول‌های بیشتر، دو برابر قطر به‌علاوه نیم اینچ. برای مثال، پیچ 3/4 اینچ با طول 4 اینچ حدود 1-3/4 اینچ رزوه دارد. پیچ‌های کوتاه‌تر از یک حد مشخص، تمام‌رزوه تولید می‌شوند. اگر طرح اتصال طول ساق بدون رزوه مشخصی می‌خواهد، این قاعده را با طول گیر کنترل کنید یا طول رزوه خاص را در سفارش بنویسید.
گریدهای رایج و نشانه سر
ASME B18.2.1 فقط شکل و ابعاد را تعیین می‌کند؛ مقاومت از استاندارد جنس مانند SAE J429 یا استانداردهای ASTM می‌آید. نشانه روی سر، راه سریع تشخیص گرید است:
| گرید | نشانه سر | استحکام کششی حداقل (ksi) | کاربرد |
|---|---|---|---|
| SAE Grade 2 | بدون خط | حدود 74 تا 60 بسته به قطر | اتصالات عمومی سبک |
| SAE Grade 5 | سه خط شعاعی | 120 تا قطر یک اینچ | ماشین‌آلات و خودرو |
| SAE Grade 8 | شش خط شعاعی | 150 | اتصالات پرتنش |
| ASTM A307 | نشان سازنده و 307A یا 307B | 60 | عمومی و فلنج چدنی |
| ASTM A449 | سه خط شعاعی و نشان سازنده | 120 تا یک اینچ | هم‌رده Grade 5 در قطرهای بزرگ‌تر |
گرید 5 تقریباً هم‌رده کلاس 8.8 متریک و گرید 8 تقریباً هم‌رده 10.9 است، اما این مقایسه تقریبی است و جایگزینی متقابل بدون بررسی ابعاد و رزوه ممکن نیست.
اشتباهات رایج در پیچ‌های ASME B18.2.1
- سفارش پیچ اینچی فقط با قطر، بدون رزوه UNC یا UNF
- جایگزینی Hex Bolt با Hex Cap Screw یا برعکس در جایی که تلرانس ابعادی یا سطح زیر سر مهم است
- استفاده از آچار متریک نزدیک، مثلاً 19 میلی‌متر برای 3/4 اینچ، که گوشه‌های سر را گرد می‌کند
- فرض اینکه سه خط روی سر به‌تنهایی کیفیت را تضمین می‌کند، بدون نشان سازنده و مدارک
- ترکیب مهره متریک با پیچ اینچی هم‌قطر تقریبی
پرسش‌های متداول
Heavy Hex چه زمانی لازم است؟
وقتی سوراخ قطعه گشاد است، بار سطحی زیر سر زیاد است یا استاندارد اتصال، مانند پیچ‌های سازه‌ای، سر سنگین را الزامی می‌کند. سر بزرگ‌تر فشار را روی سطح بیشتری پخش می‌کند.
آیا پیچ ASME B18.2.1 با پیچ متریک قابل تعویض است؟
خیر. حتی وقتی قطرها نزدیک‌اند، گام و شکل رزوه، آچارخور و تلرانس‌ها فرق دارند. تبدیل سیستم اتصال باید در طراحی تصمیم‌گیری شود.
Lag Screw هم جزو این استاندارد است؟
بله، پیچ‌های چوب سر شش‌گوش در همین خانواده ابعادی تعریف می‌شوند، اما رزوه آن‌ها برای چوب طراحی شده و با مهره کار نمی‌کند.
طول پیچ اینچی چگونه گرد می‌شود؟
طول‌ها معمولاً با گام یک‌چهارم اینچ تا چند اینچ و سپس با گام‌های بزرگ‌تر تولید می‌شوند؛ طول محاسبه‌شده را به نزدیک‌ترین طول استاندارد بزرگ‌تر گرد کنید.
خواندن مشخصه پیچ اینچی
مشخصه پیچ اینچی معمولاً به این شکل نوشته می‌شود: 3/4-10 UNC-2A × 4 Hex Cap Screw, SAE Grade 5, Zinc Plated. بخش اول قطر اسمی به اینچ است، عدد بعد از خط تیره تعداد دنده در هر اینچ، UNC نوع رزوه و 2A کلاس تلرانس. عدد بعد از علامت ضرب طول است، از زیر سر تا انتها. در نقشه‌های قدیمی گاهی طول به‌صورت کسری مثل 3-1/2 نوشته می‌شود که یعنی سه و نیم اینچ.
برای تبدیل به میلی‌متر، هر اینچ برابر 25.4 میلی‌متر است؛ پیچ 3/4 اینچ حدود 19.05 میلی‌متر قطر دارد و 4 اینچ طول، حدود 101.6 میلی‌متر. این تبدیل برای جانمایی و طراحی جای پیچ مفید است اما پیچ متریک M20 را جایگزین 3/4 اینچ نمی‌کند. همچنین برای رزوه اینچی، گام برابر 25.4 تقسیم بر تعداد دنده است؛ رزوه 10 دنده در اینچ گامی حدود 2.54 میلی‌متر دارد که با هیچ گام متریک استاندارد برابر نیست.
مهره و واشر برای پیچ‌های ASME B18.2.1
مهره‌های اینچی در ASME B18.2.2 تعریف می‌شوند و مانند پیچ‌ها دو شکل معمولی و سنگین دارند. گرید مهره باید با گرید پیچ هماهنگ باشد؛ برای پیچ گرید 5 معمولاً مهره گرید 5 یا ASTM A563 گرید مناسب، و برای گرید 8 مهره گرید 8 یا A563 DH به کار می‌رود. واشرهای تخت اینچی به دو سری SAE با قطر بیرونی کوچک‌تر و USS با قطر بیرونی بزرگ‌تر تقسیم می‌شوند؛ در سوراخ‌های گشاد یا قطعات نرم، سری USS یا واشر سخت‌کاری‌شده ASTM F436 مناسب‌تر است.
ساخت سفارشی پیچ اینچی در ایران
در بسیاری از تجهیزات وارداتی، پمپ‌ها، شیرآلات و ماشین‌آلات آمریکایی، پیچ‌های اینچی هنوز استاندارد هستند و تأمین آن‌ها از بازار داخلی همیشه آسان نیست. ساخت سفارشی در این موارد شامل انتخاب جنس معادل با گرید خواسته‌شده، فورج سر با آچارخور اینچی، رزوه‌زنی با ابزار UNC یا UNF، عملیات حرارتی و آزمون سختی و کشش است. مهم‌ترین اطلاعات برای سفارش، مشخصه کامل یا نمونه سالم پیچ همراه با گرید خوانده‌شده از سر است. اگر نمونه آسیب دیده، گیج رزوه اینچی برای تعیین دقیق تعداد دنده در اینچ ضروری است.
کنترل ورودی پیچ‌های اینچی در انبار
در تحویل پیچ‌های اینچی، چند کنترل ساده از بیشتر مشکلات جلوگیری می‌کند. قطر را با کولیس و رزوه را با گیج حلقه‌ای یا شانه‌ای اینچی بسنجید و تعداد دنده در اینچ را با سفارش تطبیق دهید. آچارخور را با آچار اینچی امتحان کنید، چون اختلاف کم آن با آچار متریک با چشم دیده نمی‌شود. نشانه سر، شامل خطوط گرید و نشان سازنده را بررسی کنید و از هر بچ نمونه‌ای را با مهره همان سفارش ببندید. نتیجه این کنترل‌ها را همراه شماره بچ ثبت کنید تا در صورت بروز مشکل، قطعات مشابه به‌سرعت شناسایی شوند.
چک‌لیست خرید و کنترل کیفیت
- نام دقیق محصول و نسخه استاندارد ابعادی را تعیین کنید.
- قطر، تعداد دنده، سری و کلاس رزوه، طول و نیاز به تمام‌رزوه بودن را بنویسید.
- استاندارد جنس، گرید، پوشش و اجزای مقابل را مشخص کنید.
- ابعاد سر و بدنه، طول رزوه و کیفیت رزوه را با ابزار و گیج مناسب کنترل کنید.
- برای سفارش‌های دارای الزام ردیابی، شماره بچ و مدارک آزمون مرتبط با همان محموله را دریافت کنید.