کاربرد پیچ‌های 4.6 و 8.8 در صنعت

پیچ های 4.6 و 8.8 دو کلاس مهم از پیچ هاست که به‌ترتیب نمایانگر پیچ‌های معمولی و پیچ‌های مقاوم عملیات‌حرارتی‌شده هستند.

مواد اولیه

پیچ‌های کلاس 4.6 معمولاً از فولاد کم‌کربن ساخته می‌شوند و بدون عملیات حرارتی به‌کار می‌روند؛ در حالی‌که پیچ‌های کلاس 8.8 از فولاد آلیاژی یا کربن متوسط تولید شده و تحت عملیات حرارتی کوئنچ و تمپر قرار می‌گیرند تا به خواص مکانیکی بالاتری برسند.

کدام پیچ مهم تر است؟

با توجه به استفاده گسترده‌ی این دو کلاس در صنایع ساختمانی، مکانیکی و خودرو، طراحان و مهندسان همواره با این پرسش مواجه‌اند که: در شرایط خاص کاری، کدام گرید انتخاب بهتری است؟ پاسخ دقیق به این پرسش نیازمند تحلیل علمی خواص فنی، عملکرد مکانیکی، مقاومت در برابر خوردگی و ویژگی‌های کاربردی آن‌هاست. در این مقاله با تکیه بر منابع علمی معتبر، تلاش می‌کنیم تا به صورت شفاف و علمی، تفاوت‌های کلیدی بین دو گرید 4.6 و 8.8 را تحلیل و بررسی کنیم.

تعریف و مشخصات پیچ 4.6 و 8.8

در بازار ایران، پیچ‌های کلاس 8.8 به‌دلیل سختی و استحکام بالا، معمولاً با عنوان «پیچ خشکه» شناخته می‌شوند، در حالی‌که پیچ‌های کلاس 4.6 را به‌صورت عمومی «پیچ آهنی» یا «پیچ نرم» می‌نامند. برای ارزیابی دقیق پیچ‌های کلاس 4.6 و 8.8، شناخت معادل آن‌ها در استانداردهای بین‌المللی ضروری است. این معادل‌ها شامل استانداردهای مکانیکی مانند ISO، ASTM، DIN، SAE و JIS و همچنین استانداردهای ترکیب شیمیایی نظیر AISI و EN 10269 می‌باشند. تصویر زیر تطابق این کلاس‌ها را در استانداردهای مختلف نشان می‌دهد و در ادامه، نکات کلیدی مربوط به نام‌گذاری، جنس فولاد و کاربرد آن‌ها ارائه شده است.

استانداردهای نامگذاری پیچ های 4.6 و 8.8

• استاندارد EN 10269 به‌طور خاص ترکیب شیمیایی فولادهایی را مشخص می‌کند که در تولید پیچ‌ها استفاده می‌شوند و در اروپا مرجع اصلی انتخاب متریال پایه است.
• فولاد 0402 یا S235JR برای پیچ‌های کلاس 4.6، و 1.7225 / 42CrMo4 برای پیچ‌های کلاس 8.8، از متداول‌ترین انتخاب‌ها هستند.
• در استاندارد ISO، مشخصات برای پیچ‌های متریک با رزوه‌های استاندارد  تعریف شده است. عدد اول در کلاس ISO (مثلاً 4 یا 8) نشان‌دهنده مقاومت کششی اسمی به صورت Rm/100 (واحد MPa) و عدد دوم درصدی از آن به‌عنوان حد تسلیم است.
• در استاندارد ASTM A307 که معادل پیچ‌های فولادی کم‌کربن هست، گرید A برای بارهای عمومی و گرید B برای کاربردهای فلنجی طراحی شده، که عملکردی شبیه کلاس 4.6 دارند. در مقابل، ASTM A325 معادل کلاس‌های مقاومتی بالاست و مشخصاً Grade 1 آن معادل کلاس 8.8 اروپایی است.
• فولاد 42CrMo4در اروپا، معادل AISI 4140 در آمریکا است که پایه فولادی اصلی پیچ‌های 8.8 محسوب می‌شود.

ترکیب شیمیایی

بر اساس داده‌های مرجع و استاندارد EN 10269، ترکیب شیمیایی معمول این دو کلاس به صورت زیر است:

خواص مکانیکی پیچ‌های 4.6 و 8.8

خواص مکانیکی پیچ‌ها، از عوامل کلیدی در تعیین عملکرد آن‌ها در اتصالات صنعتی و سازه‌ای هستند. این خواص مشخص می‌کنند که پیچ در برابر نیروهای کششی، برشی و دینامیکی مانند ارتعاش یا ضربه تا چه حد مقاوم است. استاندارد ISO 898-1 مقادیر مشخصی برای مقاومت کششی، حد تسلیم، ازدیاد طول، سختی و انرژی ضربه برای هر کلاس ارائه می‌دهد. این استاندارد، خواص مکانیکی را برای پیچ‌های با قطر M1.6 تا M39 و طول اسمی تا 10 برابر قطر (یا حداکثر 200 mm) تعریف کرده است.

مقایسه ویژگی های پیچ 4.6 و 8.8

1. استحکام کششی و تسلیم: پیچ 8.8 بیش از دو برابر قوی‌تر از پیچ 4.6 است. و برای بارهای سنگین و حساس الزامی است.
2. ازدیاد طول و نرمی: پیچ 4.6 کشش‌پذیرتر است و در صورت بار اضافی، دفرمه می‌شود که در اتصالات غیر بحرانی مزیت محسوب می‌شود.
3. انرژی ضربه:  نشان‌دهنده مقاومت پیچ در برابر بارهای ناگهانی (مثل ضربه) است و در دمای اتاق (20 درجه سانتی‌گراد) طبق ISO 898-1 تست می‌شود.
4. خستگی: عملیات حرارتی پیچ 8.8 موجب پایداری بیشتر در برابر بارگذاری‌های چرخه‌ای می‌شود.
5. سختی سطح: سختی بالای پیچ 8.8، مقاومت آن را در برابر سایش و لهیدگی افزایش می‌دهد؛ این ویژگی برای محیط‌های ارتعاشی یا پرتنش صنعتی اهمیت دارد.
6. مقاومت خوردگی:  کلاس 4.6 معمولاً بدون پوشش یا با پوشش ساده (فسفاته، گالوانیزه سرد) استفاده می‌شود که در محیط‌های مرطوب یا خورنده (مثل مناطق ساحلی) به سرعت دچار زنگ‌زدگی می‌شوند، در حالی‌که پیچ‌های 8.8 به‌دلیل ساختار مارتنزیتی، با پوشش‌هایی مانند گالوانیزه گرم، Zinc-Flake یا Dacromet عرضه می‌شوند تا از زنگ‌زدگی جلوگیری شود.

7

دقیــقه مطالعه

پیچ B7 (مشخصات فنی، گریدها و کاربرد)

پیچ B7 یکی از انواع پیچ‌های صنعتی پرکاربرد است که از فولاد آلیاژی ساخته شده و تح...

کاربردهای صنعتی پیچ‌های کلاس 4.6 و 8.8

انتخاب صحیح کلاس پیچ در طراحی مهندسی، رابطه مستقیم با سطح بارگذاری، حساسیت سازه، شرایط محیطی و ملاحظات اقتصادی دارد. پیچ‌های 4.6 و 8.8 در دو دسته کاربردی کاملاً متفاوت قرار می‌گیرند که در ادامه بررسی می‌شوند:

کاربرد پیچ کلاس 4.6

پیچ‌های کلاس 4.6 بدون عملیات حرارتی تولید می‌شوند و استحکام نسبتاً پایینی دارند. این پیچ‌ها در اتصالات سبک، غیربحرانی و غیر ارتعاشی به‌کار می‌روند، جایی که تغییر شکل به‌جای شکست ناگهانی ترجیح داده می‌شود. این پیچ‌ها در برابر ارتعاشات یا بارهای چرخه‌ای عملکرد ضعیفی دارند و نباید در اتصالات پویا استفاده شوند.

کاربرد پیچ کلاس 8.8

پیچ‌های کلاس 8.8 از فولاد آلیاژی عملیات‌حرارتی‌شده ساخته می‌شوند و استحکام کششی، مقاومت به خستگی و سختی سطحی بالایی دارند. این پیچ‌ها مناسب کاربردهای سنگین، ایمن و بحرانی هستند.

مقایسه اقتصادی و انتخاب کاربردی

استفاده از پیچ کلاس 4.6 تنها زمانی توجیه دارد که بارگذاری، لرزش یا تنش بالا وجود نداشته باشد. در غیر این‌صورت، هرچند پیچ 8.8 هزینه بیشتری دارد، ولی به دلیل دوام بالا، کاهش نیاز به تعمیرات و جلوگیری از خرابی‌های فاجعه‌بار، در عمل انتخاب اقتصادی‌تری در کاربردهای جدی مهندسی محسوب می‌شود.

نکته:  گشتاور بستن (Torque) نیرویی است که برای بستن پیچ و ایجاد پیش‌تنش مناسب در اتصال اعمال می‌شود. پیچ‌های کلاس 8.8، به دلیل استحکام کششی بالاتر (800 مگاپاسکال)، نیاز به گشتاور بستن دقیق‌تری دارند که باید طبق جداول استاندارد (مانند ISO 898-1 یا DIN 267) و با ابزارهای کالیبره‌شده (مثل آچار ترکمتر) اعمال شود. اعمال گشتاور نادرست می‌تواند به رزوه‌ها آسیب بزند، باعث شل شدن اتصال یا حتی شکست پیچ در بارگذاری‌های سنگین شود. در مقابل، پیچ‌های کلاس 4.6 به دلیل استحکام پایین‌تر (400 مگاپاسکال)، گشتاور کمتری نیاز دارند و معمولاً با ابزارهای ساده‌تر قابل نصب هستند. برای مهندسان تازه‌کار، توجه به گشتاور توصیه‌شده در استاندارد و استفاده از ابزار مناسب، به‌ویژه برای پیچ‌های 8.8 در کاربردهای بحرانی مانند پل‌سازی یا خودروسازی، حیاتی است تا ایمنی و دوام اتصال تضمین شود.

پیشنهاد می‌کنیم:

بازرسی پیچ و مهره و واشر شروع یادگیری

نتیجه‌گیری

در این مقاله، پیچ‌های فولادی 4.6 و 8.8 با تمرکز بر خواص مکانیکی، ترکیب شیمیایی، عملیات حرارتی و کاربردهای صنعتی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که پیچ‌های کلاس 8.8 به‌واسطه عملیات حرارتی کوئنچ و تمپر، از استحکام کششی و حد تسلیم بالاتری برخوردار بوده و در شرایط بارگذاری دینامیکی، خستگی‌زا و بحرانی عملکرد قابل اطمینان‌تری دارند. در مقابل، پیچ‌های کلاس 4.6 به دلیل ترکیب ساده‌تر و نبود عملیات حرارتی، برای محیط‌های کم‌تنش و پروژه‌های اقتصادی مناسب‌تر ارزیابی می‌شوند.

نکته مهم اینکه انتخاب بین این دو کلاس نباید صرفاً بر مبنای هزینه باشد، بلکه باید با توجه به الزامات عملکردی اتصال، شرایط محیطی، نوع بارگذاری و سطح ایمنی مورد انتظار انجام گیرد. استفاده نادرست از پیچ‌های ضعیف‌تر در اتصالات حساس، ریسک شکست زودرس و کاهش ایمنی سامانه را به‌دنبال خواهد داشت.