ASTM A354 استاندارد پیچ و استاد بولتهای فولاد آلیاژی کوئنچ و تمپر شده است، در دو گرید BC و BD. گرید BD از نظر سطح استحکام با پیچ ساختاری A490 همتراز است — اما مثل A449، این یک پیچ ساختاری نیست.
ASTM A354 که در آن موارد شیمیایی و مکانیکی پیچهای فولادی آلیاژ عملیات حرارتی و استاد بولتهایی با دنده خارجی تا قطر 4 اینچ را در بر میگیرد . دو سطح مقاومت، درجههای BC و BD در زیر خلاصه میشود. این مشخصات از نظر پیکربندی محدودیتی ندارد و میتواند یک پیچ سر، پیچ خم شده یا میله رزوه ای (استاد بولت) باشد.
گریدهای A354
| BD | مقاومت پیچ های گرید BD بالاتر از درجه BC است و از نظر مقاومت برابر با پیچ و مهره های استاندارد A490 ASTM F3125 است. برخلاف A490 ، استاندارد A354 از نظر پیکربندی محدودیتی ندارد. همچنین ، از آنجا که پیچ های A490 برای مصارف ساختاری هستند و از قطر 1-1 / 2 "فراتر نیستند ، باید برای انکربولت ، استادبولت ، سایر سبک های پیچ با سر و پیچ های بزرگتر از 1-1 / 2 ، گرید A354 BD در نظر گرفته شود ”قطر که در آن خواص مکانیکی مشابه مورد نظر است. درجه A354 BD به آزمایش ذرات مغناطیسی مانند A490 نیاز ندارد ، مگر اینکه به عنوان یک نیاز اضافی فراخوانی شود. |
|---|---|
| BC | قدرت کمتری نسبت به BD دارد . در صورت بروز اختلافات در پیکربندی و اندازه با A325 که در بالا برای پیچ و مهره های درجه BD و A490 توضیح داده شده است ، باید به جای پیچ و مهره درجه A325 F3125 در نظر گرفته شود. |
خواص مکانیکی A354
| Grade | Size | Tensile, ksi, min | Yield, ksi, min | Elong %, min | RA %, min | Hardness, HRC |
|---|---|---|---|---|---|---|
| BC | 1/4 - 2-1/2 | 125 min | 109 | 16 | 50 | 26 - 36 |
| Over 2-1/2 | 115 min | 99 | 16 | 45 | 22 - 33 | |
| BD | All Sizes | 150 - 173 | 130 | 14 | 40 | 33 - 38 |
خواص شیمیایی A354
| Element | All sizes of Grade BC, Grade BD through 2-1/4” diameter. | Grade BD over 2-1/4” |
|---|---|---|
| Carbon, % | 0.30 to 0.53 | 0.35 to 0.53 |
| Manganese, % min | 0.60 | 0.60 |
| Phosphorus, % max | 0.035 | 0.035 |
| Sulfur, % max | 0.040 | 0.040 |
| Boron, % max | 0.003 | 0.003 |
| Nickel, % min | 0.40 | |
| Chromium, % min | 0.40 | |
| Molybdenum, % min | 0.15 | |
| Other Alloying Elements | * | * |
| * فولاد به عنوان آلیاژ در نظر گرفته میشود که حداکثر دامنه داده شده برای منگنز بیش از 1.65٪ باشد یا حداقل مقدار مشخصی برای هر یک از عناصر زیر تعیین شده باشد یا در محدوده زمینه شناخته شده فولادهای آلیاژی ساختمانی مورد نیاز باشد: کروم، مولیبدن، نیکل، یا هر عنصر آلیاژی دیگر اضافه شده برای به دست آوردن یک اثر آلیاژی دلخواه. | ||
الزامات تکمیلی گرید BD، قطرهای بالای ۲¼ اینچ
| Charpy Impact | 20ft-lbs minimum @ -4F |
|---|---|
| Cross Sectional Hardness | — |
موارد هم مصرف A354
| Grade | Finish | Nut | Washer |
|---|---|---|---|
| BC | Plain | A563C Heavy Hex | F436 |
| Galvanized | A563DH Heavy Hex | F436 | |
| BD | All Finished | A563DH Heavy Hex | F436 |
| مهرههایی با نتایج آزمون بیشتر از مقادیر پیچها برای این قسمت قابل قبول هستند | |||
جدول ابعاد
| قطر | دور در اینچ | سری | آچارخور | ارتفاع سر |
|---|---|---|---|---|
| 1/2 | 13 | UNC | 0.75 | 0.364 |
| 5/8 | 11 | UNC | 0.938 | 0.444 |
| 3/4 | 10 | UNC | 1.125 | 0.524 |
| 7/8 | 9 | UNC | 1.312 | 0.604 |
| 1 | 8 | UNC | 1.5 | 0.7 |
| 1-1/8 | 7 | UNC | 1.688 | 0.78 |
| 1-1/4 | 7 | UNC | 1.875 | 0.876 |
| 1-3/8 | 6 | UNC | 2.062 | 0.94 |
| 1-1/2 | 6 | UNC | 2.25 | 1.036 |
گرید BC و BD
| گرید | سطح استحکام | کاربرد شاخص |
|---|---|---|
| BC | پایینتر از BD | اتصالات عمومی پرمقاومت |
| BD | همتراز با گرید A490 | جایی که بالاترین استحکام لازم است |
نکتهای که باید جدی گرفت: استحکام بالاتر همیشه انتخاب بهتری نیست. گرید BD سختتر و در نتیجه به شکنندگی هیدروژنی حساستر است. اگر قطعه قرار است آبکاری الکتریکی شود یا در محیط خورنده کار کند، این حساسیت باید در انتخاب گرید و روش پوششدهی دیده شود.
اتصال پیشتنیده یا اتصال معمولی؟
این تقسیمبندی، پایهی همهی استانداردهای اتصالات ساختاری است و اگر روشن نباشد، انتخاب پیچ اشتباه میشود:
| اتصال معمولی (اتکایی) | اتصال پیشتنیده (اصطکاکی) | |
|---|---|---|
| بار چطور منتقل میشود | از طریق تماس بدنه پیچ با جداره سوراخ | از طریق اصطکاک بین صفحات فشردهشده |
| نیروی بستن | فقط تا حدی که اتصال جمع شود | تا نزدیکی حد تسلیم پیچ، با کنترل دقیق |
| لغزش | مجاز است | مجاز نیست |
| واشر سخت | لازم نیست | اجباری |
| نمونه متریک | DIN 7990 | DIN 6914 (سیستم HV) |
| نمونه اینچی | ASTM A449 | ASTM F3125 |
در اتصال معمولی، پیچ فقط قطعات را کنار هم نگه میدارد و بار را با برش تحمل میکند. در اتصال پیشتنیده، پیچ آنقدر کشیده میشود که صفحات به هم فشرده شوند و بار از طریق اصطکاک منتقل شود — در حالت ایدهآل، بدنه پیچ اصلاً به جداره سوراخ نمیرسد.
کجا استفاده میشود؟
- انکر بولت سازههای سنگین
- اتصالات ماشینآلات با بار بالا
- استاد بولتهای پرمقاومت غیرفرآیندی
- قطرهای بزرگتر از دامنه پیچ ساختاری
مهره متناسب از استاندارد ASTM A563 انتخاب میشود، با گریدی که مقاومتش با سطح استحکام پیچ هماهنگ باشد.
جایگاه A354 میان مشخصههای اینچی
برای اینکه انتخاب میان مشخصههای اینچی روشن شود، بهتر است همه را کنار هم دید:
| مشخصه | رده | کاربرد شاخص |
|---|---|---|
| ASTM A307 | فولاد کربنی کماستحکام | اتصالات عمومی و غیرسازهای |
| ASTM A354 | فولاد آلیاژی آبداده و بازپختشده | پیچ و استاد پرمقاومت در دامنهی سایز گسترده |
| ASTM A449 | فولاد آلیاژی آبداده و بازپختشده | پیچ پرمقاومت عمومی و میلهی مهار |
| ASTM F3125 | سیستم اتصال ساختاری | اتصال پیشتنیده و اصطکاکی در سازه |
| ASTM A193 | آلیاژی و استنلس برای دما و فشار بالا | فلنج و تجهیزات فرآیندی |
| ASTM F1554 | میلهی مهار | اتصال صفحهی ستون به فونداسیون |
چرا گرید بالاتر محدودیت بیشتری میآورد
در این مشخصه دو گرید وجود دارد و تفاوتشان فقط در عدد استحکام نیست. گرید بالاتر سه محدودیت اضافه به همراه دارد:
- حساسیت به ترکزایی هیدروژنی. هرچه سختی بالاتر، خطر بیشتر. این مستقیماً گزینههای پوشش را محدود میکند و گالوانیزه گرم را در بالاترین سختیها از دسترس خارج میسازد.
- شکلپذیری کمتر. فاصلهی میان تسلیم و پارگی کمتر است، یعنی هشدار کمتری پیش از شکست.
- الزامات تکمیلی در قطرهای بزرگ. در مقطع ضخیم، رسیدن یکنواخت به خواص هدف سختتر است و آزمونهای اضافه لازم میشود.
مهره و واشر متناظر
پیچ پرمقاومت بدون مهرهی همظرفیت، اتصال کاملی نمیسازد. سه قاعده:
- مهره باید بتواند بار پیچ را تحمل کند. در نظام اینچی، مهرههای ASTM A563 با گریدهای متناظر برای این کار تعریف شدهاند. مهرهی ضعیفتر یعنی رزوهی مهره پیش از پیچ تسلیم میشود.
- واشر سخت لازم است. زیر پیشبار این رده، واشر نرم فرو میرود و پیشبار افت میکند.
- پوشش هر سه هماهنگ باشد — هم از نظر خوردگی و هم از نظر جفتشدگی رزوه.
کجا این خانواده استفاده میشود
- اتصالات پرمقاومت در سایزهای بزرگ که بیرون از دامنهی خانوادهی ساختاریاند.
- میلهی مهار پرمقاومت در تجهیزات سنگین.
- ماشینآلات و تجهیزات صنعتی که به استحکام بالا نیاز دارند ولی سیستم اتصال سازهای برایشان تعریف نشده.
- استاد بولتهای پرمقاومت در کاربردهای غیرفرآیندی.
سوالات متداول
تفاوت گرید BC و BD چیست؟
BD سطح استحکام بالاتری دارد و با گرید A490 همتراز است؛ BC پایینتر است.
آیا A354 پیچ ساختاری است؟
خیر. برای اتصالات عمومی پرمقاومت و انکر بولت است.
آیا BD معادل A490 است؟
از نظر سطح استحکام همتراز است، ولی کاربرد و هندسهشان متفاوت است.
چرا گرید BD به آبکاری حساس است؟
چون سختتر است و به شکنندگی هیدروژنی حساسیت بیشتری دارد.
مهره متناسب کدام است؟
مهره ASTM A563 با گرید متناسب با سطح استحکام پیچ.
تفاوت A354 با خانوادهی F3125 چیست؟
A354 یک مشخصهی مواد است با دامنهی سایز گسترده؛ F3125 یک سیستم اتصال کامل تعریف میکند — پیچ سری سنگین، مهره و واشر متناظر و روشهای کنترل پیشتنیدگی.
چرا گرید بالاتر همیشه بهتر نیست؟
حساسیت بیشتر به ترکزایی هیدروژنی که گزینههای پوشش را محدود میکند، شکلپذیری کمتر، و الزامات تکمیلی در قطرهای بزرگ.
برای اتصال اصطکاکی از A354 استفاده کنیم؟
انتخاب متعارفی نیست، چون سیستم اتصال و روش کنترل پیشتنیدگی را تعریف نمیکند. آنجا خانوادهی F3125 مرجع است.
مهرهی متناظر این پیچ کدام است؟
مهرههای ASTM A563 با گرید متناظر. مهرهی ضعیفتر باعث میشود رزوهی مهره پیش از پیچ تسلیم شود — درست برعکس ترتیب ایمنی مطلوب.
سری رزوه در سایزهای بزرگ چه میشود؟
از یک قطر به بالا از UNC به 8UN با گام ثابت تغییر میکند. سفارش سری اشتباه، رزوهای میدهد که جفت نمیشود و معمولاً در محل نصب کشف میگردد.
واشر سخت برای این خانواده لازم است؟
بله. زیر پیشبار این رده، واشر نرم فرو میرود و پیشبار افت میکند.