پیچ های خود حفاری فولادی ضد زنگ در مقابل پیچ های خودکشی: راهنمای فنی برای ساخت و ساز و ساخت فلز

پیچ خود حفاری فولادی ضد زنگ یک بست است که یک نقطه مته و رزوه را روی یک ساقه ترکیب می‌کند و به آن اجازه می‌دهد در یک عملیات مداوم سوراخ کند، ضربه بزند و ببندد. بر خلاف یک پیچ استاندارد که نیاز به یک سوراخ پیلوت از قبل حفاری شده دارد، پیچ خود حفاری دارای نوک برشی است که شبیه یک مته کوچک است. هنگامی که توسط یک ابزار برقی با سرعت مناسب هدایت می شود، نقطه مته به مواد نفوذ می کند و یک سوراخ ایجاد می کند. سپس نخ ها با کناره های سوراخ درگیر می شوند و یک اتصال مطمئن را تشکیل می دهند. این پیچ از فولاد ضد زنگ ساخته شده است که در مقایسه با فولاد کربنی یا جایگزین های روکش روی، مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی ایجاد می کند. فرآیند تولید شامل هدینگ سرد برای تشکیل سر و ساقه، نورد نخ برای ایجاد رزوه‌ها و یک عملیات اشاره‌ای تخصصی برای آسیاب کردن هندسه نقطه مته است. نقطه مته باید برای برش فلز سخت شود. برای پیچ‌های خود حفاری فولاد ضد زنگ، نقطه مته معمولاً با القایی سخت می‌شود تا به سختی لازم (45 تا 55 HRC) برسد، در حالی که بقیه پیچ‌ها برای حفظ شکل‌پذیری و جلوگیری از شکست شکننده تحت گشتاور کمی نرم‌تر می‌مانند. برای مشخصات فنی دقیق، متخصصان منبع یابی می توانند به آن مراجعه کنند پیچ های خود حفاری فولاد ضد زنگ صفحات محصول برای برگه های داده مواد و گزارش های آزمایشی.

تمایز بین پیچ‌های خود حفاری و پیچ‌های خودکار معمولاً اشتباه گرفته می‌شود، اما برای انتخاب صحیح بست بسیار مهم است. یک پیچ خودکار دارای نوک نوک تیز است اما فلوت های برشی ندارد. به یک سوراخ آزمایشی از قبل حفاری شده نیاز دارد. سپس پیچ هنگام راندن آن سوراخ را بریده یا رشته هایی را در دو طرف آن سوراخ ایجاد می کند. پیچ های خودکار برای مواد نازک یا مواد نرم که در آن پیش حفاری زیاد وقت گیر نیست، مناسب هستند. یک پیچ خود حفاری دارای یک نقطه مته با فلوت های برش شبیه به مته پیچشی است. نیازی به سوراخ از پیش حفاری ندارد. نقطه مته به مواد نفوذ می کند، سپس نخ ها درگیر می شوند. پیچ های خود حفاری سریعتر نصب می شوند زیرا مرحله سوراخ کاری جداگانه را حذف می کنند. با این حال، آنها هزینه مواد بالاتری دارند. برای کاربردهایی که شامل اتصال دهنده های متعدد است (مانند سقف فلزی با صدها پیچ در هر سقف)، صرفه جویی در نیروی کار پیچ های خود حفاری اغلب بیشتر از هزینه مواد بالاتر است. برای مواد ضخیم (بالاتر از 6 میلی متر)، حتی پیچ های خود حفاری ممکن است به یک سوراخ راهنما نیاز داشته باشند زیرا نقطه مته طول محدودی دارد. جدول زیر تفاوت های کلیدی را خلاصه می کند.

پیچ های خود حفاری فولاد ضد زنگ بر اساس اندازه نقطه مته طبقه بندی می شوند که تعیین کننده حداکثر ضخامت فلزی است که پیچ می تواند به آن نفوذ کند. رایج‌ترین اندازه‌های نقطه عبارتند از #2، #3، #4 و #5. نقطه شماره 2 کوچکترین و رایج ترین نقطه برای کاربردهای فلزی سبک سنج است. بسته به سختی مواد، می تواند ضخامت های فلزی تا 0.75 میلی متر تا 1.5 میلی متر را سوراخ کند. پیچ های نقطه 2 به طور گسترده برای اتصال ورق های سقف فلزی به پرلین های فولادی تا ضخامت 1.2 میلی متر استفاده می شود. نقطه 3 دارای نقطه مته طولانی تری است و می تواند در فلز تا ضخامت 2.0 میلی متر نفوذ کند. برای قاب بندی فولادی سنگین تر و کاربردهای صنعتی استفاده می شود. نقطه 4 می تواند فلز تا ضخامت 3.0 میلی متر را سوراخ کند و برای اتصالات ساختاری و ساخت فلزات سنگین مشخص شده است. نقطه شماره 5 بزرگترین اندازه رایج است که می تواند فلزی با ضخامت 5.0 تا 6.0 میلی متر سوراخ کند. پیچ های نقطه 5 در ساخت و سازهای فولادی سنگین و نصب تجهیزات استفاده می شود. فراتر از اندازه نقطه، هندسه نقطه مته (طول فلوت، زاویه فلوت و زاویه نقطه) نیز بر عملکرد تأثیر می گذارد. زاویه 135 درجه برای حفاری فلزات استاندارد است. برخی از پیچ های تخصصی دارای نقطه 90 درجه برای مواد نازک یا 140 درجه برای مواد سخت تر هستند. جدول زیر مشخصات نقطه مته را خلاصه می کند.

پیچ‌های خود حفاری فولاد ضد زنگ در چندین گرید آلیاژی موجود هستند که هر کدام ترکیب‌های مختلفی از سختی، مقاومت در برابر خوردگی و هزینه را ارائه می‌دهند. فولاد ضد زنگ درجه 410 مارتنزیتی است، به این معنی که می توان آن را تا سختی بالا تحت عملیات حرارتی قرار داد (35 تا 45 HRC برای بدنه، 45 تا 55 HRC برای نقطه مته). این سختی برای برش فلز از نقطه مته ضروری است. درجه 410 مقاومت خوردگی متوسطی را ارائه می دهد، مناسب برای کاربردهای داخلی و استفاده خارجی غیر دریایی. این متداول ترین گرید برای پیچ های خود حفاری به دلیل سخت شدن آن است. فولاد ضد زنگ درجه 304 آستنیتی است و با عملیات حرارتی سخت نمی شود. متکی بر سخت شدن کار است. درجه 304 مقاومت در برابر خوردگی بالاتری نسبت به 410 دارد و برای کاربردهای بیرونی، تجهیزات پردازش مواد غذایی و استفاده عمومی در فضای باز مناسب است. با این حال، 304 پیچ برای کاربردهای خود حفاری باید دارای نقاط مته ای باشند که برای دستیابی به سختی سرد کار می شوند، که سازگاری کمتری نسبت به 410 عملیات حرارتی دارد. فولاد ضد زنگ درجه 316 حاوی مولیبدن است که مقاومت بسیار خوبی در برابر کلریدها (آب نمک، محیط های ساحلی، نمک های یخ زدایی) ایجاد می کند. درجه 316 برای کاربردهای دریایی، ساخت و سازهای ساحلی و کارخانه های شیمیایی مشخص شده است. بالاترین مقاومت در برابر خوردگی و همچنین بالاترین هزینه را دارد. برای کاربردهایی که نیاز به سختی بالا و مقاومت در برابر خوردگی بالا دارند، برخی از تولیدکنندگان پیچ هایی با بدنه و نقطه مته فولادی ضد زنگ 410 (برای سختی) و روکش 304 یا 316 یا ساختار دو فلزی تولید می کنند.

پیچ‌های خود حفاری فولاد ضد زنگ در انواع مختلف سر و انواع درایو موجود هستند که هر کدام برای کاربردهای مختلف مناسب هستند. پیچ های سر واشر شش گوش رایج ترین برای سقف های فلزی و روکش فلزی هستند. سر شش گوش اجازه می دهد تا گشتاور بالا را بدون جدا شدن اعمال کنید. واشر متصل (اعم از EPDM متصل یا فولاد ضد زنگ) عملکرد آب بندی آب و هوا را ارائه می دهد. برای سقف فلزی، واشر EPDM روی ورق سقف فشرده می شود و از ورود آب به اطراف سوراخ پیچ جلوگیری می کند. پیچ‌های سر تابه دارای سر گنبدی با مشخصات پایین هستند و برای اتصال ورق‌های فلزی، کانال‌های تهویه مطبوع و مونتاژ وسایل مورد استفاده قرار می‌گیرند. پیچ های سر تخت (مقابل فرورفتگی) به گونه ای طراحی شده اند که همسطح با سطح مواد قرار می گیرند. آنها در جاهایی استفاده می شوند که سر پیچ نباید بیرون بزند، مانند سطوح تمام شده یا جایی که قطعه دیگری روی بست قرار می گیرد. پیچ های سر صاف به یک سوراخ فرو رفته یا ماده ای نرم به اندازه کافی برای جاسازی سر نیاز دارند. انواع درایوها عبارتند از: هگز (برای سر واشر شش گوش که با سوکت یا مهره درایو هدایت می شود)، فیلیپس (شاخه متقاطع) و Torx (درایو ستاره). درایوهای Torx بهترین انتقال گشتاور را ارائه می‌کنند و بادامک بیرون را به حداقل می‌رسانند (لغزش بیت از سر پیچ). برای پیچ‌های خود حفاری برقی، درایوهای Torx یا hex ترجیح داده می‌شوند زیرا باعث کاهش خستگی نصاب و خرابی درایو می‌شوند.

مقاومت در برابر خوردگی مزیت اصلی پیچ های خود حفاری فولاد ضد زنگ نسبت به فولاد کربنی جایگزین (روکش، گالوانیزه یا روکش شده) است. با این حال، تمام گریدهای فولاد ضد زنگ سطح یکسانی از محافظت را ارائه نمی دهند. پیچ‌های درجه 410 برای کاربردهای داخلی مناسب هستند: قاب‌بندی دیوار خشک، مونتاژ مبلمان، ماشین‌آلات داخلی و هر محیطی که در معرض رطوبت یا مواد شیمیایی نباشد. درجه 410 زنگ زدگی سطح را در محیط های بیرونی یا با رطوبت بالا نشان می دهد. پیچ‌های درجه 304 برای کاربردهای بیرونی مناسب هستند: سقف فلزی (به جز مناطق ساحلی)، ناودان‌ها و سرریزها، تجهیزات در فضای باز، مناطق پردازش مواد غذایی با شستشو، و استفاده عمومی در فضای باز که در آن قرار گرفتن در معرض نمک حداقل است. درجه 304 به خوبی در برابر خوردگی اتمسفر مقاومت می کند، اما ممکن است در محیط های غنی از کلرید سوراخ شود. پیچ های درجه 316 برای کاربردهای ساحلی و دریایی مورد نیاز است: ساختمان ها در فاصله 1 کیلومتری آب نمک، تفرجگاه ها و اسکله ها، کارخانه های شیمیایی، محوطه استخرهای شنا و مناطقی که در معرض نمک های یخ زدایی هستند. درجه 316 بالاترین مقاومت در برابر خوردگی را ارائه می دهد. برای سقف فلزی در مناطق ساحلی، درجه 316 به شدت توصیه می شود. استفاده از گرید 304 یا 410 در محیط های ساحلی منجر به خوردگی زودرس، خرابی بست و نشتی سقف می شود. جدول زیر تناسب زیست محیطی را بر اساس درجه خلاصه می کند.

پیچ های خود حفاری فولاد ضد زنگ در صنایع مختلف استفاده می شود که مشخصات آن بر اساس کاربرد متفاوت است. برای سقف‌های فلزی، رایج‌ترین مشخصات، سر واشر شش گوشه از جنس استنلس استیل درجه 304 یا 3 نقطه 2 یا 3 با واشر EPDM است. طول پیچ باید به اندازه ای باشد که به ورق سقف نفوذ کند و حداقل سه رزوه کامل را در پرلین یا زیرسازی فولادی درگیر کند. یک محاسبه معمولی ضخامت کل مواد 3 میلی متر حداقل درگیری با نخ است. برای اسکلت فلزی (ساخت و ساز فولادی با گیج سبک)، پیچ های شماره 2 یا 3 با سر تابه یا سر بند برای بستن ناودانی ها و مسیرهای فولادی استفاده می شود. درجه 410 معمولاً برای قاب بندی داخلی کافی است. برای لوله کشی تهویه مطبوع، پیچ های خود حفاری با نقطه شماره 2 و سر تابه برای اتصال بخش های کانال و اتصال آویزها استفاده می شود. گرید 304 یا 410 برای کانال های داخلی قابل قبول است. برای مونتاژ صنعتی و نصب تجهیزات، پیچ های شماره 4 یا 5 با سر واشر شش گوش برای بستن قطعات به پایه های فولادی یا قاب ماشین آلات استفاده می شود. درجه 304 معمولی است. برای سیستم های نصب پنل خورشیدی، پیچ های شماره 3 یا 4 نقطه با درجه 304 یا 316 (ساحلی) برای اتصال قفسه بندی به پرلین های سقف فولادی استفاده می شود. جدول زیر برنامه های کاربردی را با مشخصات پیچ توصیه شده مطابقت می دهد.

برای تولیدکنندگانی که پیچ‌های خود حفاری فولاد ضد زنگ را صادر می‌کنند، گواهی‌های کیفیت مستند و انطباق ضروری است. بیشترین استانداردهای درخواستی عبارتند از: ASTM F738 (مشخصات برای پیچ ها، پیچ ها و ناودانی های فولاد ضد زنگ)، ASME B18.6.3 (برای پیچ های ماشینی و پیچ های ضربه ای)، IFI-113 (برای پیچ های خود حفاری ابعاد و الزامات عملکرد)، ISO 3506 (خواص مکانیکی مقاوم در برابر خوردگی و مقاومت در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ) پیچ های مورد استفاده در تجهیزات الکترونیکی یا بازارهای اتحادیه اروپا). برای کاربردهای ساخت و ساز در اروپا، علامت CE تحت مقررات محصولات ساختمانی (CPR) ممکن است مورد نیاز باشد، که معمولاً بر اساس ETA (ارزیابی فنی اروپایی) برای انواع پیچ های خاص است. تست‌های عملکرد عبارتند از: تست سختی (سختی نقطه مته باید 45-55 HRC باشد، معمولاً به ازای ASTM E18)، تست ظرفیت مته (پیچ باید از طریق ضخامت فلز مشخص شده بدون آسیب نقطه‌ای سوراخ شود، به ازای IFI-113)، تست مقاومت پیچشی (پیچ باید گشتاور مشخص شده را بدون شکست تحمل کند)، و مقاومت در برابر خوردگی ASTM برای تست مقاومت در برابر پاشش 17 مشخص شده در برابر خوردگی (ASTM). برای راستی‌آزمایی مواد فولاد ضد زنگ، خریداران می‌توانند گزارش‌های آزمایش آسیاب (MTR) را درخواست کنند که ترکیب آلیاژ را تأیید می‌کند. بسیاری از خریداران صادراتی نیز نیاز به ممیزی کارخانه دارند که سیستم های مدیریت کیفیت ISO 9001 را پوشش می دهد. تولیدکنندگانی که گواهینامه های فعلی و سوابق کیفیت شفاف را حفظ می کنند، مزیت رقابتی در فرآیندهای مناقصه بین المللی به دست می آورند.