پیچ های خودرو: انواع، برنامه ها و راهنمای انتخاب

چه چیزی پیچ های خودرو را متفاوت می کند

پیچ های خودرو اتصال دهنده های مهندسی شده ای هستند که به طور خاص برای مقاومت در برابر خواسته های منحصر به فرد محیط های وسیله نقلیه از جمله طراحی شده اند لرزش ثابت، نوسانات دما از -40 درجه فارنهایت تا 300 درجه فارنهایت، و قرار گرفتن در معرض روغن، سوخت و نمک جاده . بر خلاف پیچ‌های فروشگاه سخت‌افزار استاندارد، بست‌های خودرویی باید استانداردهای کیفی سخت‌گیرانه‌ای مانند ISO 898-1 برای پیچ‌های متریک یا SAE J429 برای پیچ‌های سری اینچی داشته باشند، تا اطمینان حاصل شود که نیروی گیره و یکپارچگی ساختاری را در طول عمر خودرو معمولاً 150000 مایل حفظ می‌کنند.

صنعت خودرو تقریباً استفاده می کند 3500 تا 5000 بست انفرادی در هر وسیله نقلیه ، از پیچ های کوچک نگهدارنده اجزای داشبورد گرفته تا پیچ های ساختاری حیاتی که سیستم های تعلیق را محکم می کنند. این تنوع به مواد، پوشش‌ها، طرح‌های رزوه‌ها و پیکربندی‌های سر متفاوتی نیاز دارد که برای کاربردهای خاص بهینه شده‌اند - از پیچ‌های خودکار فولادی ضد زنگ برای پانل‌های تزئینی تا پیچ‌های با کشش بالا درجه ۱۰.۹ برای اجزای شاسی.

انواع رایج پیچ های خودرو و کاربرد آنها

پیچ های خودکشی

پیچ‌های خودکار هنگام وارد شدن به مواد، رزوه‌های مخصوص به خود را ایجاد می‌کنند و نیازی به سوراخ‌های از قبل زده شده را از بین می‌برند. پیچ های رزوه ساز مواد را بدون برش جابجا می کنند و برای قطعات پلاستیکی مانند پانل درها، داشبورد و تزئینات داخلی ایده آل هستند. پیچ های رزوه برش در واقع مواد را حذف می کنند و در کاربردهای ورق فلزی مانند اتصالات گلگیر و پانل های بدنه به خوبی کار می کنند. پیچ‌های نوع AB با رزوه‌های فاصله دار معمولاً برای پلاستیک (2 تا 4 رشته در اینچ) استفاده می‌شوند، در حالی که پیچ‌های نوع B با رزوه‌های ظریف‌تر برای کاربردهای فلزی (8 تا 15 رزوه در اینچ) مناسب هستند. .

پیچ ماشین

پیچ‌های ماشینی به سوراخ‌ها یا مهره‌های از قبل ضربه‌خورده رزوه می‌شوند و در محفظه‌های موتور، مجموعه‌های انتقال و سیستم‌های ترمز رایج هستند. سبک های متداول سر عبارتند از: سر تابه برای مونتاژ عمومی، سر مسطح (مقابل غرق) برای الزامات نصب هموار، و سر شش گوش برای کاربردهای با گشتاور بالا که نیاز به دسترسی به آچار یا سوکت دارند. پیچ های استاندارد ماشین آلات خودرو از محدوده M4 تا M12 در اندازه متریک، با اندازه های M6 و M8 که بیشترین استفاده را دارند .

پیچ های تخصصی خودرو

• تورکس و تورکس پلاس: درایوهای ستاره شش نقطه ای که انتقال گشتاور بهتری را ارائه می دهند و بادامک اوت را کاهش می دهند، به طور فزاینده ای در خودروهای مدرن با مشخصات گشتاور تا 50 درصد بیشتر از معادل های فیلیپس استفاده می شود.
• پیچ های امنیتی: دارای سرهای مقاوم در برابر دستکاری مانند پین در تورکس یا طرح های یک طرفه برای قطعات مستعد سرقت مانند پلاک ها و مجموعه چراغ های جلو
• پیچ های SEMS: از پیش مونتاژ شده با واشر (واشر قفل یا واشر تخت) برای صرفه جویی در زمان مونتاژ و اطمینان از نصب مناسب، رایج در خطوط تولید انبوه
• پیچ های شانه ای: یک قسمت شانه صاف بین سر و نخ ها داشته باشید که به عنوان نقاط محوری در اتصالات دریچه گاز و مکانیزم های تنظیم صندلی استفاده می شود.

درجه بندی مواد و طبقه بندی مقاومت

پیچ‌های خودرو از مواد مختلفی ساخته می‌شوند که هر کدام برای عملکرد خاصی انتخاب می‌شوند. علامت درجه روی سر پیچ ها نشان دهنده استحکام کششی و ترکیب مواد است.

برای اتصال دهنده های SAE (اینچی)، سیستم درجه بندی متفاوت است: گرید 2 (فولاد کم کربن، 60000 psi)، گرید 5 (فولاد کربن متوسط، 120000 psi)، و درجه 8 (فولاد آلیاژی کربن متوسط، 150000 psi) . درجه 5 بیشتر اهداف عمومی خودرو را انجام می دهد، در حالی که درجه 8 برای کاربردهای بحرانی با استرس بالا مانند میله های اتصال و پیچ و مهره های چرخ فلایو در نظر گرفته شده است.

پوشش های محافظ و درمان های سطحی

پیچ‌های فولادی محافظت‌نشده ظرف چند هفته در محیط‌های خودرو زنگ می‌زنند. درمان های سطحی عمر مفید را افزایش می دهند و ظاهر را حفظ می کنند در حالی که فقط اضافه می کنند ضخامت 5-20 میکرون .

آبکاری روی

رایج ترین پوشش خودرو، روکش روی (گالوانیزه) است 96-720 ساعت مقاومت در برابر پاشش نمک بسته به ضخامت روی شفاف محافظت اولیه را برای اجزای داخلی ارائه می دهد، در حالی که روکش های کرومات روی زرد یا سیاه یک لایه تبدیل اضافی برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی اضافه می کنند. با این حال، روکش‌های کرومات شش ظرفیتی سنتی به دلیل مقررات زیست محیطی کنار گذاشته می‌شوند و جایگزین‌های کرومات سه ظرفیتی جایگزین می‌شوند.

پوشش های فسفاته

فسفات روی و فسفات منگنز یک لایه سطحی کریستالی ایجاد می کنند که چسبندگی رنگ را بهبود می بخشد و مقاومت در برابر خوردگی ملایم را ایجاد می کند. فسفات سیاه (بر پایه منگنز) اغلب بر روی پیچ هایی که در هنگام مونتاژ خودرو به رنگ بدنه رنگ می شوند، استفاده می شود. این پوشش ها همچنین اصطکاک را در حین نصب کاهش می دهند و از داغ شدن رزوه ها جلوگیری می کنند.

پوشش های پیشرفته

• Geomet/Dacromet: پوشش‌های ورقه‌ای روی آلومینیوم با مقاومت 1000 ساعته در برابر پاشش نمک بدون نگرانی از شکنندگی هیدروژن، به طور فزاینده‌ای برای اتصال دهنده‌های شاسی محبوب هستند.
• اکسید سیاه: حداقل محافظت در برابر خوردگی را ارائه می دهد اما ظاهری عالی برای اتصال دهنده های قابل مشاهده دارد و از بازتاب نور در مجموعه های نوری جلوگیری می کند.
• نیکل الکترولس: مورد استفاده برای کاربردهای با دمای بالا مانند منیفولدهای اگزوز، تحمل دما تا 750 درجه فارنهایت
• پوشش های سرامیکی: برای کاربردهای عملکردی که به مقاومت در برابر دمای شدید (1200 درجه فارنهایت) و مقاومت شیمیایی نیاز دارند، اعمال می شود

استانداردهای نخ و مشخصات پیچ

طراحی رزوه مستقیماً بر نیروی گیره، مقاومت در برابر لرزش و سرعت مونتاژ تأثیر می گذارد. وسایل نقلیه مدرن عمدتاً از رشته‌های ISO متریک استفاده می‌کنند، اگرچه سازندگان آمریکایی هنوز از رشته‌های SAE (یکپارچه) برای اجزای خاص استفاده می‌کنند.

رشته های متریک با قطر و گام مشخص می شوند (M8 x 1.25 به معنای قطر 8 میلی متر با 1.25 میلی متر بین نخ ها است). رزوه‌های گام درشت (M8 x 1.25) امکان نصب سریع‌تر و عملکرد بهتر در مواد نرم‌تر مانند آلومینیوم را فراهم می‌کنند، در حالی که رزوه‌های گام ریز (M8 x 1.0) تنظیم دقیق‌تر و سطح تنش کششی بیشتری را فراهم می‌کنند و آنها را برای مقاطع جدار نازک ایده‌آل می‌کند. صنعت خودرو در ترکیب‌های زمینی خاص استاندارد شده است: M6 x 1.0، M8 x 1.25، M10 x 1.5 و M12 x 1.75 برای اکثر کاربردها.

طول درگیری نخ برای استحکام مفصل حیاتی است. به عنوان یک قاعده، درگیری باید 1.5 برابر قطر پیچ در فولاد، 2.0 برابر در آلومینیوم و 2.5 برابر در پلاستیک باشد. به عنوان مثال، یک پیچ M8 به حداقل رزوه 12 میلی متری در فولاد برای ایجاد استحکام کششی کامل نیاز دارد. تقریباً 18 کیلونیوتن برای درجه 8.8 .

معیارهای انتخاب برای کاربردهای خودرو

الزامات بارگذاری

بارهای کششی و برشی واقعی که اتصال دهنده تجربه خواهد کرد را محاسبه کنید. برای بارهای دینامیکی (لرزش، شوک)، ضریب ایمنی 3-5 را اعمال کنید. برای بارهای سازه ای استاتیک، ضریب 2-3 معمول است. به یاد داشته باشید که مشخصات گشتاور 70 تا 90 درصد بار مقاوم اتصال دهنده را در نیروی گیره ایجاد می کند. ، در صورت گشتاور بیش از حد، حداقل ذخیره برای بارهای خارجی باقی می ماند.

شرایط محیطی

قرار گرفتن در معرض رطوبت، نمک، دمای شدید، مواد شیمیایی و اشعه ماوراء بنفش را ارزیابی کنید. اجزای زیر بدنه به بالاترین محافظت در برابر خوردگی (ژئومت یا فولاد ضد زنگ) نیاز دارند، بست‌های محفظه موتور به مقاومت در برابر دمای بالا (رده‌بندی 300 درجه فارنهایت) نیاز دارند، و پیچ‌های داخلی می‌توانند از روکش رویی اولیه استفاده کنند. تجربه وسایل نقلیه ساحلی نرخ خوردگی 5-10 برابر سریعتر نسبت به وسایل نقلیه داخلی به دلیل قرار گرفتن در معرض هوای نمک.

سازگاری مواد

مواد پیچ را با مواد زیرلایه مطابقت دهید تا از خوردگی گالوانیکی جلوگیری شود. هنگامی که فلزات غیر مشابه در حضور الکترولیت (آب، نمک) با هم تماس پیدا می کنند، فلز آندی بیشتر به سرعت خورده می شود. از پیچ های فولادی ضد زنگ یا روکش شده با قطعات آلومینیومی استفاده کنید. برای مجموعه‌های پلاستیکی، گشتاور رزوه‌گیری نوع پلاستیک را در نظر بگیرید: نوارهای ABS تقریباً 0.8 نیوتن متر برای پیچ های M5، در حالی که نایلون پر از شیشه 2.5 نیوتن متر را تحمل می کند. .

ملاحظات مجمع

1. دسترسی به ابزار: مناطق فرورفته ممکن است به سرهای کم مشخصات یا درایوهای خاص مانند هگز داخلی (آلن) نیاز داشته باشند.
2. سرعت نصب: پیچ های خودکار عملیات ضربه زدن را حذف می کنند. پیچ‌های SEMS با واشرهای محبوس، جابجایی قطعات را کاهش می‌دهند
3. دقت گشتاور: اتصالات بحرانی نیاز به اتصال دهنده های گشتاور به تسلیم (TTY) یا مشخصات زاویه گشتاور دارند.
4. قابلیت سرویس دهی: آیا پیچ برای تعمیر و نگهداری نیاز به برداشتن دارد؟ ترکیبات قفل کننده رزوه و ویژگی های گشتاور غالب در برابر شل شدن مقاومت می کنند اما جداسازی قطعات را پیچیده می کنند.

مشخصات گشتاور و بهترین روش های نصب

گشتاور مناسب برای عملکرد صحیح پیچ های خودرو ضروری است. کم گشتاور باعث جدا شدن مفصل و شل شدن بست می شود. گشتاور بیش از حد باعث جدا شدن نخ، شکستگی بست یا آسیب مادی می شود. تقریباً 85 درصد از خرابی‌های بست خودرو ناشی از گشتاور نصب نادرست است .

مقادیر گشتاور به اندازه پیچ، درجه، گام رزوه، پوشش و اصطکاک بستگی دارد. یک پیچ خشک M8 x 1.25 درجه 8.8 معمولاً به 25 نیوتن متر نیاز دارد، اما همان پیچ با روانکاری ممکن است تنها به 20 نیوتن متر نیاز داشته باشد تا نیروی گیره معادل را بدست آورد. همیشه از مشخصات سازنده پیروی کنید که این متغیرها را در بر می گیرد.

روش های قفل کردن نخ

• مهره های قفلی درج نایلونی (Nyloc): درج پلاستیکی اصطکاک ایجاد می کند. موثر برای 5-10 چرخه نصب قبل از نیاز به تعویض
• تکه های نخ تغییر شکل یافته: رزین از پیش اعمال شده روی رزوه های پیچ در حین نصب سخت می شود و قفل شیمیایی بدون ترکیبات جداگانه ایجاد می کند.
• قفسه های نخ مایع: چسب های بی هوازی مانند Loctite 243 (مقاومت متوسط) برای اتصالات قابل سرویس یا 271 (استحکام بالا) برای مجموعه های دائمی
• واشر قفلی: واشرهای اسپلیت و واشرهای دندانه دار کمتر از آن چیزی که تصور می شد موثر هستند. آزمایش نشان می دهد حداقل بهبود مقاومت در برابر لرزش نسبت به واشرهای ساده

ترتیب نصب

برای اتصالات چند بست مانند سر سیلندر یا نصب چرخ، از یک الگوی ستاره ای پیروی کنید که از مرکز شروع شده و به سمت بیرون حرکت می کند. سفت کردن در مراحل: پاس اول با 50٪ گشتاور، دوم با 75٪، نهایی در 100٪. این امر توزیع یکنواخت بار را تضمین می کند و از تاب برداشتن سطوح جفت جلوگیری می کند. برخی از بست های حیاتی از روش زاویه-گشتاور استفاده می کنند: به گشتاور اولیه سفت می شوند (مشخصات راحت)، سپس درجات اضافی (معمولاً 90 تا 180 درجه) برای رسیدن به بار گیره دقیق بچرخانید.

استانداردهای کیفیت و الزامات انطباق

سازندگان اتصال دهنده های خودرو باید از استانداردهای کیفی سختگیرانه برای اطمینان از ایمنی و قابلیت اطمینان پیروی کنند. سیستم مدیریت کیفیت ISO/TS 16949 (در حال حاضر IATF 16949) به طور خاص به الزامات تولید خودرو می پردازد و الزام می کند. تأیید 100٪ ابعاد، گواهی مواد و قابلیت ردیابی از طریق شماره های گرما .

پروتکل‌های تست شامل تست کشش (کشش تا شکست)، آزمایش بار اثبات (بار تا 90 درصد استحکام تسلیم)، تست سختی (راک‌ول یا ویکرز)، و آزمایش اسپری نمک (ASTM B117) برای مقاومت در برابر خوردگی است. اتصال دهنده های ایمنی بحرانی تحت نمونه گیری آماری با مقادیر Cpk 1.67 یا بالاتر قرار می گیرند، به این معنی کمتر از 0.6 نقص در هر میلیون فرصت .

اتصال دهنده های تقلبی یک نگرانی جدی ایمنی هستند. پیچ‌های اصلی خودرو دارای نشانه‌های قابل ردیابی سر هستند که نشان‌دهنده سازنده و درجه است. اتصال دهنده های OEM اغلب دارای علامت ها یا رنگ های اختصاصی برای شناسایی هستند. هنگام تهیه پیچ های جایگزین، اعتبار تامین کننده را بررسی کنید و برای اطمینان از مطابقت با مشخصات، گواهینامه مواد را درخواست کنید.

روندهای نوظهور در فناوری بست خودرو

صنعت خودرو به نوآوری فناوری اتصال دهنده ها برای رسیدگی به اهداف سبک وزن، اتوماسیون مونتاژ و پایداری ادامه می دهد.

مواد سبک وزن: بست‌های تیتانیوم در مقایسه با فولاد وزن را تا 40 درصد کاهش می‌دهند و در عین حال استحکام خود را حفظ می‌کنند، اگرچه هزینه برای وسایل نقلیه انبوه همچنان بالاست. پیچ های آلومینیومی با رزوه های سخت شده کاربردهای غیر بحرانی دارند. اتصال دهنده های کامپوزیتی و هیبریدی انواع مواد را برای بهینه سازی نسبت استحکام به وزن ترکیب می کنند.

بست های هوشمند: سنسورهای تعبیه شده کشش، دما و ارتعاش پیچ و مهره را در زمان واقعی نظارت می کنند و داده ها را به صورت بی سیم انتقال می دهند. این فناوری تعمیر و نگهداری پیش‌بینی و تشخیص فوری عیب را در خودروهای تجاری و برنامه‌های کاربردی با عملکرد بالا امکان‌پذیر می‌سازد. هزینه اجرای فعلی 50-200 دلار برای هر بست مجهز به سنسور اما ممکن است برای اتصالات بحرانی به عنوان مقیاس های تولید مقرون به صرفه شود.

جایگزین های سازگار با محیط زیست: تولید کنندگان ترکیبات قفل کننده رزوه ای مبتنی بر زیست را از منابع تجدیدپذیر و پوشش های بدون کروم مطابق با مقررات REACH توسعه می دهند. برخی از شرکت‌ها با استفاده از پلیمرهایی که در شرایط خاص (گرما، قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی) در حین برچیدن وسیله نقلیه تجزیه می‌شوند، بست‌های قابل حل را برای بازیافت ساده‌شده در پایان عمر مورد بررسی قرار می‌دهند.

تکنیک های پیشرفته پیوستن: پیچ کردن با مته جریان (فرم-دریل) با ایجاد و ضربه زدن توسط خود پیچ در یک عملیات، عملیات سوراخکاری جداگانه را حذف می کند و زمان مونتاژ را کاهش می دهد. 30-40٪ برای کاربردهای ورق فلز . پیچ‌های جوشکاری اصطکاکی از طریق گرمای چرخشی پیوندهای مولکولی ایجاد می‌کنند و اتصالات ضد گاز بدون درزگیر اضافی ایجاد می‌کنند.