به شیارهای مارپیچی روی سطوح خارجی یا داخلی قطعات فنی برای اتصال مکانیکی اصطلاحاً رزوه گفته میشود. این شیارها با دندانههای مارپیچی در نگاه نخست شبیه یکدیگر هستند. اما اگر اندکی بیشتر دقت کنید، به راحتی میتوانید تفاوت ظاهری انواع رزوه را متوجه شوید.
انواع رزوه در مدلهای استاندارد مثلثی، ذوزنقهای، مربعی یا ارهای موجود هستند. در عین حال همین دندانههای ساده برای کاربردهای مهمی همچون اتصال قطعات مکانیکی، انتقال حرکت، آببندی و یا تنظیم دقیق در تجهیزات ابزار دقیق کارایی دارند. به روشهای مختلف برش یا نورد میتوان انواع دندانهها را تولید کرد، اما در صورت تهیه تجهیزات مختلف فنی و مهندسی باید مشخصات فنی رزوهها از قبیل گام (Pitch)، قطر اسمی (Nominal Diameter)، زاویه رزوه (Thread Angle) و عمق (Depth) را بررسی نمایید. در این مقاله از پیکامگ قصد داریم تا به طور کامل درباره انواع رزوه و استانداردهای وابسته به آن صحبت کنیم.
معرفی اجزای اصلی رزوه
دندانهها با یکدیگر متفاوت هستند، اما همگی آنها با چند پارامتر اصلی معرفی میشوند. منظور از اجزای رزوه همان اطلاعات فنی از قبیل قطر، گام یا عمق است. با بررسی اجزاء اصلی دندانهها به راحتی میتوانید سازگار بودن آنها با یکدیگر هنگام تهیه محصولات جدید و مونتاژ قطعات را ارزیابی کنید. از طرفی این اجزا معرف قابلیتهای کاربردی برای اتصال مکانیکی یا انتقال حرکت و کارهای تنظیمی است که به قرار زیر بررسی میکنیم:
☑️ گام رزوه
به فاصله موازی از یک نقطه شخصی روی یک دنده مثلاً نوک دنده تا نقطه مشابه روی دنده مجاور بعدی اصطلاحاً گام رزوه گفته میشود. این فاصله را در سیستم متریک با واحد میلیمتر (mm) و در سیستم اینچی با واحد اینچ معرفی میکنند. گام مقدار سرعت پیشروی و میزان درگیری بین پیچ و مهره را تعیین خواهد کرد. تا جاییکه ندانهها با گام درشت (دندههای کمتر) سریعتر سفت و باز شده و مقاومت بهتری دارند. اما دندانهها با گام کوتاه از قابلیت تنظیم دقیقتر و حتی قفل شدگی بهتری برخوردار هستند.
☑️ قطر بزرگ و کوچک
انواع رزوه داخلی یا خارجی یک سطح مقطع گرد را تشکیل میدهند. اما با توجه به نوع دندانهها با دو فاکتور تعیین کننده قطر بزرگ و کوچک سروکار داریم. این اجزا به قرار زیر هستند:
🔹 قطر بزرگ رزوه
در یک پیچ با دندانه خارجی فاصله مقطعی نوک دندانهها از یکدیگر را قطر بزرگ رزوه میگویند. اما در دندانههای داخلی این قطر برابر با فاصله مقطعی عمق دندانههای مقابل از یکدیگر است. قطر بزرگ همان اندازه اسمی رزوه است. یعنی اگر بخواهید پیچ یا مهرهای را معرفی کنید، برای بیان اندازه مقطع از همین قطر بزرگ استفاده میکنید.
🔹قطر کوچک رزوه
در یک پیچ با دندانه خارجی به قطر هسته آن یا حد فاصل عمق شیارهای مقابل اصطلاحاً قطر کوچک رزوه گفته میشود. اما در مهرهها که دندانه داخلی دارند، این مقدار فاصلهی نوک دندههای مقابل از یکدیگر است. قطر کوچک معیار ارزیابی استحکام و مقاومت پیچ یا مهره در برابر شکست است، زیرا این فاکتور سطح مقطع مؤثر در اتصال پیچ و مهره را تعیین میکند. هر اندازه قطر کوچک رزوه بزرگتر باشد، مقاومت پیچ در برابر شکست نیز بالاتر است.
☑️ زاویه رزوه
به زاویه بین دو جانب متقابل یک دندانه اصطلاحاً زاویه رزوه (Thread Angle) گفته میشود. این زاویه را با واحد درجه معرفی میکنند که مقدار آن بر قابلیت قفل شدگی، استحکام و کاربرد پیچ یا مهره تأثیرگذار است. زاویه ۶۰ درجه متداولترین نوع است که عموماً برای دندانههای متریک در اتصالات عمومی استفاده میشود. اما برای طراحی دیگر انواع پیچ و مهره از زاویههای مختلف ۵۵ و ۴۰ درجه نیز استفاده میکنند. هرچه زاویه کوچکتر باشد، مقدار اصطکاک جانبی میان دندانهها بیشتر است و قابلیت خود قفلی بهتری دارند. اما با افزایش زاویه از تنش اتصال کاسته شده و انتقال نیرو در شرایط بهتری انجام میشود.
دستهبندی کلی انواع رزوه ها
انواع رزوه را براساس فاکتورهای متعددی در دستهبندیهای گوناگون قرار میدهند، تا جاییکه هر پیچ یا مهره براساس نوع شکل دندانهها، روش باز و بسته شدن و کاربرد در گروههای مختلفی قرار میگیرد. این دستهبندیها برای استانداردسازی طراحی قطعات مهندسی است تا در هر اتصال از استحکام و کارایی مناسب قطعات اطمینان داشته باشیم.
☑️ دستهبندی براساس شکل مقطع (Profile)
الگوی طراحی شکل مقطع (Profile) مهمترین فاکتور فنی است. زیرا استحکام کششی، قدرت قفل شوندگی و قابلیتهای کاربردی هر پیچ یا مهره به شکل طراحی دندانهها و مقدار سطح مقطع آن بستگی دارد. بر این اساس انواع رزوه در مدلهای مثلثی، مربعی، ذوزنقهای و ارهای طراحی میشوند.
⬅️ رزوه مثلثی (Triangular)
دندانههای مثلثی رایجترین و پرکاربردترین نوع دندانه در صنعت است که شکل مقطع آنها به صورت مثلث متساویالساقین طراحی میشود. معمولاً این نوع سطح مقطع را با زاویه ۶۰ درجه میسازند که برای مصارف عمومی در صنایع مختلف و اتصال قطعات کوچک و بزرگ فنی کارایی دارد. کاربرد اصلی این نوع دندانه برای طراحی پیچ و مهره مناسب اتصالات محکم و قابل باز شدن است. البته دندانههای مثلثی به دلیل سطح تماس زیاد قابلیت قفل شوندگی خوبی دارند، تا جاییکه در برابر ارتعاش مداوم به خوبی تحمل کرده و شل نمیشوند.
⬅️ رزوه مربعی (Square)
رزوههای مربعی با دندانههایی به شکل مربع یا مستطیل طراحی میشوند که سطح جانبی هر دندانه عمود بر محور مرکزی پیچ یا مهره است. این روش طراحی دندانهها برای کاهش اصطکاک و افزایش بازده مکانیکی سودمند است. تا جاییکه پیچ و مهرهها با دندانههای مربعی از اصطکاک جانبی بسیار کمتری در مقایسه با دندانههای مثلثی برخوردار هستند. ویژگی برجستهای که باعث شده تا از این نوع دندانهها برای انتقال حرکت و نیرو با قابلیت تبدیل حرکت چرخشی به خطی استفاده کنند. اما روش ساخت دندانههای مربعی به مراتب دشوارتر از دندانههای مثلثی است.
⬅️ رزوه ذوزنقهای (Trapezoidal/Acme)
دندانههای ذوزنقهای جایگزین مدرن دندانههای مربعی است که به راحتی ساخته شده و از استحکام و پایداری خوبی در مقایسه با دندانههای مربعی برخوردار است. سطح مقطع هر دندانه به شکل ذوزنقه متساوی الساقین است که به طور گسترده برای انتقال حرکت و نیرو در سیستمهای خطی مورد استفاده قرار میگیرد. مقطع هر دندانه همچنان به مانند دندانههای مربعی کاملاً مسطح است، اما سطوح جانبی هر دندانه با زاویه استاندارد ۳۰ درجه برش میخورد. شیبدار بودن سطح جانبی هر دندانه باعث میشود تا استحکام رزوه افزایش پیدا کرده و حتی از قابلیت خود قفل شوندگی نیز برخوردار باشد. در کل بازدهی مکانیکی دندانههای ذوزنقهای از مربعی کمتر است.
⬅️ رزوه ارهای (Buttress)
دندانههای ارهای با سطح مقطع غیر متقارن طراحی میشوند که یک جانب هر دندانه عمود بر محور پیچ و جانب دیگر آن با زاویه ۳۰ یا ۴۰ درجه طراحی شده است. این شکل ظاهری شباهت زیادی به دندانههای اره دارد. رزوههای دندانه ارهای جز در موارد خاص مانند تحمل بارهای یکطرفه کاربرد چندانی ندارند، اما میتوانند استحکام ریشه بالا در حد دندانههای مربعی و قابلیت خود قفل شوندگی به خوبی دندانههای مثلثی را تأمین نمایند. از این نوع دندانهها معمولاً برای انتقال نیروهای محوری مانند پرسهای سنگین هیدرولیکی و یا گیرههای قوی صنعتی استفاده میکنند.
☑️ دستهبندی براساس جهت حرکت
دستهبندی براساس جهت حرکت مستقل از سطح مقطع پروفیل و شکل دندانهها است و هر نوع پروفیل را میتوان در جهتهای گوناگون ساخت. اما انتخاب جهت حرکت انواع رزوه براساس عملکرد، ایمنی و جلوگیری از شل شدگی ناخواسته انجام میشود. بر این اساس انواع پیچ و مهره دندانه دار را به شکل راستگرد یا چپگرد طراحی میکنند. این دستهبندی به قرار زیر است:
⬅️ راستگرد (Right-Hand)
رزوه راستگرد متداولترین نوع جهت حرکت پیچ یا مهره است که برای بیش از ۹۰ درصد کاربردها استفاده شده است. پیچها و یا مهرههای راستگرد به شکلی طراحی شدهاند که با چرخش در جهت ساعتگرد (Clock Wise) سفت میشوند. اگر پیچ یا مهره را به صورت عمودی در دست بگیرید و دندانهها به سمت راست و بالا مایل باشند، آن پیچ یا مهره راستگرد است.
⬅️ چپگرد (Left-Hand)
رزوه چپگرد برای سفت کردن در جهت پاد ساعتگرد طراحی شده و جز در مواردی خاص مانند جلوگیری از شل شدگی ناخواسته کارایی چندانی ندارد. کمتر از ۱۰ درصد پیچ و مهرهها در صنایع مختلف با پروفیلهای گوناگون از نوع چپگرد هستند. در مواردی که چرخش طبیعی قطعه به صورت پاد ساعتگرد باعث شل شدن آن میشود، از همین مدلهای چپگرد استفاده میکنند. همچنین برای طراحی اتصالات با قابلیت تفکیک جهتها و یا برخی از ملاحظات ایمنی کارایی دارد. اگر پیچ یا مهره را به صورت عمودی در دست بگیرید و دندانهها با چرخش به سمت چپ بالا بروند، آن پیچ یا مهره چپگرد است.
☑️ دستهبندی براساس سیستم اندازهگیری و استاندارد
دستهبندی براساس سیستم اندازهگیری تابع استانداردهای بینالمللی است. به هر حال در اتحادیه اروپا که همه چیز را با معیار متر اندازهگیری میکنند، منطقی است که دندانههای هر پیچ را با همان معیار متریک استاندارد سازی کنند. اما آمریکاییها نظر متفاوتی دارند و از واحدهای اینچی استفاده میکنند. انواع سیستم اندازهگیری و استاندارد سازی رزوهها به قرار زیر است:
⬅️ سیستم متریک (Metric)
سیستم متریک یک ساختار استاندارد بینالمللی برای طراحی و اندازهگیری اجزای رزوه است که با واحد میلیمتر (mm) معرفی میشود. این سیستم در اصل اروپایی است، اما هماکنون کاربردیترین سیستم طراحی پیچ و مهره در سراسر جهان است. نماد گذاری سیستم متریک با حرف M است و در دو گروه رزوههای متریک گام درشت و گام ریز دستهبندی میشود. سیستم متریک گام درشت با علامت M به تنهایی معرفی شده و برای اتصالات عمومی مناسب است. اما سیستم متریک گام ریز در کنار حرف M دارای اعداد برای معرفی اندازه گام است. از سیستم متریک گام ریز معمولاً برای تنظیم دقیق و مقاومت بهتر در برابر شل شدگی در اثر ارتعاش استفاده میکنند. سیستم متریک توسط سازمان بینالمللی استاندارد ISO تدوین شده تا جایگزین سیستمهای قدیمیتری مانند DIN آلمان باشد.
⬅️ سیستم اینچی (Imperial)
سیستم اینچی مجموعهای از استانداردهای طراحی رزوه بر پایه واحد اندازهگیری اینچ است که عموماً در آمریکای شمالی (ایالات متحده آمریکا و کانادا) کارایی دارد. اما در برخی از صنایع خاص جهانی نیز از همین سیستم برای ساخت قطعات پیچ و مهرهای استفاده میکنند. در این سیستم تمام ابعاد بر پایهی اینچ است و نماد گذاری آن با ذکر قطر اسمی به همراه تعداد دندانه در هر اینچ معرفی میشود. این سیستم را براساس نوع گام در گروههای مختلف قرار میدهند. مانند استاندارد UNC که برای طراحی گام درشت در سیستم اینچی و استاندارد UNF که برای طراحی گام ریز در سیستم اینچی کاربرد دارند. در این سیستم تعداد دنده در هر اینچ معیار شناسایی است و کاملاً متفاوت از سیستم متریک برحسب فاصله است.
☑️ دستهبندی براساس نوع کاربرد
انواع رزوه با توجه به نوع کاربری و قابلیتهای فنی در دستهبندیهای گوناگون قرار میگیرند. از جمله:
⬅️ رزوههای اتصالی
به دندانههایی گفته میشود که کاربرد اصلی آنها برای اتصال و بستن دو یا چند قطعه فنی به یکدیگر و به صورت موقتی با قابلیت جداسازی و کاملاً ایمن است. این نوع کاربری گسترده در بخشهای مختلف صنعتی از طراحی تجهیزات گرفته تا ماشینسازی و ساخت سازههای غولپیکر و مجموعههای عظیم ساختمانی دارد. عملکرد اصلی این نوع برای ایجاد نیرو با فشار محوری بین قطعات برای اتصال محکم است. به شکلی که با چرخش دندانهها که معمولاً راستگرد هستند، قطعهها در هم قفل شده و با ایجاد کشش در پیچ به هم متصل میشوند. اما از قابلیت جداسازی و مونتاژ مجدد آسان نیز برخوردار هستند.
⬅️ رزوههای حرکتی
نوعی از دندانه است که برای تبدیل حرکت چرخشی به یک حرکت خطی با کمترین اصطکاک و بازدهی بالا طراحی شدها است. کاربرد اصلی این دندانهها برای انتقال نیرو و ایجاد حرکت دقیق است و به عنوان اتصال و بستن قطعات به یکدیگر کارایی ندارد. پروفیل این نوع معمولاً به شکل دندانههای ذوزنقهای یا مربعی است. این دندانهها باعث کاهش اصطکاک جانبی هنگام چرخش شده که برای حرکت روان و دقیق تحت بار مناسب است. از این نوع معمولاً در طراحی جکهای مکانیکی، پرسهای دستی، سیستمهای تنظیم موقعیت دقیق و محورهای انتقال در ماشین ابزارها استفاده میکنند.
⬅️ رزوههای مخصوص آببندی
نوعی از دندانهها هستند که برای ایجاد اتصال کاملاً نفوذ ناپذیر در برابر سیالات اعم از گاز یا مایع تحت فشار طراحی شدهاند. این نوع علاوهبر قابلیت اتصال قطعات میتواند به عنوان یک عضو آببندی نیز کارایی داشته باشد. معمولاً از دندانههای مخروطی برای ساخت این نوع استفاده میکنند اما رزوههای موازی به شرط استفاده از واشر آببند نیز کارایی مشابه را دارند.
استانداردهای جهانی رزوه
تمام قطعات پیچ و مهرهای بر پایه استانداردهای بینالمللی تولید میشوند تا در هر صنعت برای اتصال به یکدیگر کاملاً سازگار باشند. استانداردسازی باعث ایجاد ساختارهای یکپارچه در سراسر جهان شده است. حالا خیلی راحت میتوانید یک مهره طراحی شده با استاندارد مشترک را به هر پیچ در صنایع مختلف چفت کنید. البته برای طراحی انواع دندانه استانداردهای بینالمللی گوناگونی وجود دارد.
☑️ استاندارد M
استاندارد M توسط سازمان ISO طراحی شده و در حال حاضر پرکاربردترین سیستم رزوه اتصالی در جهان است. این استاندارد بر پایه سیستم متریک توسعه پیدا کرده و عموم پیچ و مهرههای آن از نوع پروفیل مثلثی ۶۰ درجه هستند. نمادگذاری این استاندارد به شکل M D´P است. در این نمادگذاری M پیشوند رزوه متریک است، اما D برای بیان قطر اسمی برحسب میلیمتر و P برای معرفی گام پیچ است.
| قطر اسمی D | گام استاندارد P (mm) | قطر سوراخ (mm) |
| M1 | ۰.۲۵ | ۰.۷۵ |
| M2 | ۰.۴ | ۱.۶ |
| M3 | ۰.۵ | ۲.۵ |
| M4 | ۰.۷ | ۳.۳ |
| M5 | ۰.۸ | ۴.۲ |
| M6 | ۱.۰۰ | ۵.۰۰ |
| M7 | ۱.۰۰ | ۶.۰۰ |
| M8 | ۱.۲۵ | ۶.۸ |
| M10 | ۱.۵ | ۸.۵ |
| M12 | ۱.۷۵ | ۱۰.۲ |
| M16 | ۲.۰۰ | ۱۴.۰۰ |
| M20 | ۲.۵ | ۱۷.۵ |
| M30 | ۳.۵ | ۲۶.۵ |
| M45 | ۴.۵ | ۴۰.۵ |
☑️ استاندارد NPT
استاندارد NPT از کاربردیترین رزوههای مخروطی در آمریکای شمالی است که ریشه در سیستمهای صنعتی ایالات متحدهی آمریکا دارد. این استاندارد برای طراحی مخروطی است که قطر پیچ در طول بدنه کاهش مییابد تا در زمان بسته شدن اتصال کاملاً قوی همراه با آببندی کامل را ایجاد نماید. این استاندارد آمریکایی معمولاً برای اتصال قطعاتی به کار میرود که باید تحمل فشاری بالا با امکان آببندی کامل داشته باشند. از این رو اغلب در صنایع نفت و گاز، خطوط بخار، شبکههای هیدرولیکی و… کارایی دارد.
پروفیل دندانهها در استاندارد NPT از نوع مثلثی با زاویه ۶۰ درجه است و آب بندی را از طریق فشردگی فلز به فلز انجام میشود. همچنین با واحد اینچ معرفی شده و نمادگزاری آن به شکل NPT X-Y است. در این نماد گذاری عبارت X قطر داخلی و عبارت Y تعداد رزوه در هر اینچ را معرفی میکند.
☑️ استاندارد BSP
استاندارد BSP توسط اتحادیه اروپا و کشور انگلستان معرفی شده است. این استاندارد اغلب به عنوان رقیب استاندارد آمریکایی NPT معرفی میشود، زیرا به مانند NPT در این استاندارد نیز از ساختار رزوههای مخروطی و پروفیل مثلثی اما با زاویه ۵۵ درجه استفاده شده است. آببندی نیز از طریق فشردگی فلز به فلز دندانهها انجام میشود ولی ممکن است از ماده آب بند مانند تفلون نیز استفاده شود. همچنین در این استاندارد انواع رزوه موازی نیز دستهبندی شده است. در این استاندارد علامت R به معنای طراحی مخروطی و علامت G به معنای دندانههای موازی است.
☑️ استاندارد UNF
استاندارد UNF بخشی از سیستم طراحی دندانه یکپارچه براساس صنایع داخلی آمریکا است که برای اتصالات با گام ریز توسعه پیدا کرده است. در این استاندارد آمریکایی پروفیلها به شکل دندانه های مثلثی با زاویه ۶۰ درجه هستند، اما قاعده اندازهگیری اینچ است و نمازگزاری آن به شکل UNF به همراه قطر اسمی و تعداد دنده در اینچ معرفی میشود. رزوهها در استاندارد UNF از استحکام خوبی در برابر شل شدگی برخوردار هستند و معمولاً برای تنظیم دقیق و طراحی قطعات نازک و بسیار حساس کارایی دارد.
روشهای تشخیص نوع رزوه
تشخیص نوع رزوه با استفاده از دستگاهها و ابزارهای مخصوص انجام میشود. به شکل کلی با دو نوع مخروطی یا موازی سروکار داریم. کافی است یک پیچ را به شکل عمود در مقابل خود گرفته و به صورت چشمی مخروطی یا موازی بودن آن را با بررسی کنید. اما برای اطمینان بهتر است که از لبه تیز یک خطکش کمک بگیرید. البته استادکاران از ابزارهایی مانند کولیس برای اندازهگیری قطر و تشخیص موازی یا مخروطی بودن دندانهها استفاده میکنند.
اندازهگیری گام در انواع متریک یا اینچی متفاوت است. در استاندارد متریک اندازه گام را براساس میلیمتر و فاصلهی نوک به نوک دندانهها اندازهگیری میکنند. ولی در استانداردهای اینچی باید تعداد دندانهها در هر اینچ را شمارش کنید. ابزارهای تخصصی گیج رزوه برای این منظور کارایی دارند.
نحوه خواندن و درک مشخصات رزوه
برای خواندن و درک مشخصات یک رزوه باید کد استاندارد آن را تحلیل کنید. کد M برای استاندارد متریک و کد G یا R برای استاندارد BSP استفاده میشوند. در ادامه باید اطلاعاتی مانند قطر اسمی برحسب میلیمتر یا اینچ و اندازه گام برحسب میلیمتر یا تعداد دنده در هر اینچ را از روی کد محصول استخراج کنید. معمولاً در انتهای کد گذاری پیچها یا مهرهها به اطلاعاتی از قبیل
کلاس تلرانس و جهت پیچش نیز اشاره شده است. در این مقاله از پیکاتک با نگاهی مختصر اما کاملا جامع انواع رزوه و مشخصات فنی آنها را بررسی کردیم. با این حال هنگام خرید قطعات فنی و مهندسی حتما استاندارد طراحی دندانهها برای اتصال قطعات به یکدیگر را بررسی کنید.
سوالات متداول
پیچ ها با دندانه های ذوزنقهای از قابلیت پیچشش روان و خود قفل شدگی همزمان برخوردار هستند. از این نوع معمولا برای انتقال حرکت استفاده میکنند.
بله. هر اندازه زاویه دندانهها کوچکتر باشد مقدار اصطکاک جانبی میان دنده ها بیشتر است و پیچ سخت تر بسته میشود. با این حال قدرت خود قفلی بهتری دارد.
این کار با بررسی دندانه ها انجام میشود. یک پیچ را به صورت عمود در دست بگیرید و به دندانه های آن توجه کنید. اگر دندانه ها به سمت راست و بالا مایل باشند، آن پیچ راستگرد است. در غیر این صورت چپگرد طراحی شده است.
