در دنیای مهندسی، هر ماده‌ای یک نقطه شکست دارد. مهم‌ترین و شناخته‌شده‌ترین معیار برای سنجش توانایی یک پیچ در برابر نیروی کششی، “استحکام کششی” (Tensile Strength) است. این مشخصه به زبان ساده، به ما می‌گوید یک پیچ قبل از اینکه شروع به پاره شدن کند، حداکثر چه مقدار نیروی کششی را می‌تواند تحمل کند. این عدد، اساسی‌ترین پارامتر برای تعیین “کلاس” یا “گرید” یک پیچ است و به طور مستقیم روی گل پیچ‌های فولادی حک می‌شود.
در این مقاله از دانشنامه تخصصی، به صورت عمیق به بررسی این مفهوم کلیدی، تفاوت آن با “استحکام تسلیم” و نحوه تفسیر آن در کلاس‌های مختلف پیچ می‌پردازیم.
استحکام کششی در مقابل استحکام تسلیم
برای درک کامل، باید بین دو مفهوم مهم تفاوت قائل شویم. تصور کنید یک نوار لاستیکی را می‌کشید:
- استحکام تسلیم (Yield Strength): نقطه‌ای است که اگر نوار لاستیکی را بیشتر از آن بکشید، دیگر به حالت اولیه خود باز نمی‌گردد و دچار تغییر شکل دائمی می‌شود. در پیچ، این نقطه‌ای است که پیچ شروع به کش آمدن غیرقابل بازگشت می‌کند. این مهم‌ترین پارامتر برای طراحان است، زیرا هیچ‌کس نمی‌خواهد اتصالش به صورت دائمی تغییر شکل دهد.
- استحکام کششی نهایی (Ultimate Tensile Strength): این حداکثر نیرویی است که نوار لاستیکی قبل از شروع به نازک شدن و پاره شدن تحمل می‌کند. در پیچ، این قله توانایی ماده قبل از شکست کامل است.
بنابراین، یک پیچ ابتدا به نقطه “تسلیم” می‌رسد و سپس با افزایش نیرو، به نقطه “استحکام کششی نهایی” خود رسیده و پس از آن می‌شکند.
چگونه استحکام کششی را از روی گل پیچ بخوانیم؟
در پیچ‌های فولاد کربنی متریک، کلاس استحکام با دو عدد که با نقطه از هم جدا شده‌اند (مانند 8.8، 10.9) مشخص می‌شود. این اعداد یک کد مهندسی برای استحکام هستند:
تفسیر کد کلاس استحکام (مثال: کلاس 8.8)
- عدد اول (8): این عدد، معرف استحکام کششی نهایی (UTS) است. کافیست آن را در ۱۰۰ ضرب کنید تا مقدار را بر حسب مگاپاسکال (MPa) به دست آورید.
UTS = 8 × 100 = 800 MPa
- عدد دوم (8): این عدد، نسبت استحکام تسلیم به استحکام کششی را به صورت یک درصد نشان می‌دهد. این عدد را در عدد اول و سپس در ۱۰ ضرب کنید تا استحکام تسلیم (Yield Strength) را به دست آورید.
Yield Strength = (8 × 8) × 10 = 640 MPa
بنابراین، یک پیچ کلاس 8.8 دارای حداقل استحکام کششی 800 مگاپاسکال و استحکام تسلیم 640 مگاپاسکال است. این سیستم به شما اجازه می‌دهد تا با یک نگاه، مهم‌ترین خواص مکانیکی پیچ را بفهمید.
جدول مقایسه استحکام کششی در کلاس‌های رایج پیچ
جدول زیر به طور خلاصه استحکام کششی و تسلیم را برای پرکاربردترین کلاس‌های پیچ فولادی نمایش می‌دهد.
| کلاس پیچ | استحکام کششی نهایی (UTS) | استحکام تسلیم (Yield) | سطح استحکام |
|---|---|---|---|
| کلاس 8.8 | 800 MPa | 640 MPa | متوسط به بالا (استاندارد صنعتی) |
| کلاس 10.9 | 1000 MPa | 900 MPa | بالا (برای کاربردهای تحت تنش) |
| کلاس 12.9 | 1200 MPa | 1080 MPa | بسیار بالا (فوق مستحکم) |
جمع‌بندی
استحکام کششی، حداکثر توانی است که یک پیچ قبل از شکستن از خود نشان می‌دهد. این پارامتر که به صورت یک کد روی گل پیچ حک می‌شود، یک راهنمای سریع و قابل اعتماد برای شناسایی و انتخاب پیچ مناسب است. با این حال، به یاد داشته باشید که در طراحی‌های مهندسی، همیشه از استحکام تسلیم به عنوان حد مجاز بارگذاری استفاده می‌شود تا از هرگونه تغییر شکل دائمی در اتصال جلوگیری شود. انتخاب پیچی با کلاس استحکام مناسب، اولین و مهم‌ترین گام برای دستیابی به یک اتصال ایمن و بادوام است.
