مهره ششگوش سنگین ASTM A563 مهره‌ی متعارف اتصالات ساختاری اینچی است. «سنگین» به ابعاد اشاره دارد نه وزن: آچارخور و ارتفاع این مهره از مهره‌ی معمولی هم‌سایز بیشتر است تا بتواند بار پیش‌تنیدگی بالا را تحمل کند.
ASTM A 563 استاندارد امریکایی اینچی مهره شش گوشی است معروف به مهره شش گوش HV که در سطح بین المللی کاربرد دارد. استاندارد متریک این مهره ASTM A 563 M می‌باشد. شناسنامه پیچ ومهره همان علایم روی آن است که بیانگر استاندارد و نوع کاربرد و تولید کننده آن است. استاندارد ابعادی، متریال، درجه سختی و عملیات حرارتی از جمله مشخصات شناسنامه ای پیچ و مهره هاست. مهره شش گوش ASTM A 563 در گریدهای B ,A ,O از جنس فولاد و در گریدهای DH ,D C از جنس فولاد گاهی با عملیات سرمایشی وگرمایشی و در گریدهای DH3 ,C 3 از جنس فولاد با مقاومت در برابر خوردگی گاهی با عملیات سرمایشی و گرمایشی تولید می‌شود. مهره‌ها در استاندارد اینچی ASTM A 563 در چهار دسته زیر جای می‌گیرند
1-مهره‌های مربعی Square Nut
2-مهره‌های معمولی Hex Nut
3-مهره‌های سنگین Heavy Hex Nut
4-مهره‌های ارتفاع بلند Hex Thick Nut
کلاس O در برگیرنده مهره‌های شش گوش معمولی، کلاس‌های DH ,D ,B ,A در برگیرنده مهره‌های شش گوش معمولی /سنگین /بلند و کلاس‌های DH3 ,C در برگیرنده مهره‌های معمولی/سنگین و کلاس C در برگیرنده مهره‌های معمولی /سنگین و کلاس C3 در برگیرنده مهره‌های سنگین هستند. ASTM A 563 مهره مورد نیاز پیچ پرمقاومت سر شش گوش HV است که در صنعت ساختمان‌سازی و اسکلت‌های فلزی، ماشین‌سازی، کشتی‌سازی و... کاربرد فراوان دارد. مهره‌های تابع این استاندارد، گوشت دار‌تر و بلند‌تر هستند
جدول ابعاد
| قطر | رزوه | آچارخور | ارتفاع مهره | ||
|---|---|---|---|---|---|
| حداقل | حداکثر | حداقل | حداکثر | ||
| 1/2 | 13 UNC | 0.85 | 0.875 | 0.464 | 0.504 |
| 5/8 | 11 UNC | 1.031 | 1.062 | 0.587 | 0.631 |
| 3/4 | 10 UNC | 1.212 | 1.25 | 0.71 | 0.758 |
| 7/8 | 9 UNC | 1.394 | 1.438 | 0.833 | 0.885 |
| 1 | 8 UNC | 1.575 | 1.625 | 0.956 | 1.012 |
| 1-1/8 | 7 UNC | 1.756 | 1.812 | 1.079 | 1.139 |
| 1-1/4 | 7 UNC | 1.938 | 2 | 1.187 | 1.251 |
| 1-3/8 | 6 UNC | 2.119 | 2.188 | 1.31 | 1.378 |
| 1-1/2 | 6 UNC | 2.3 | 2.375 | 1.433 | 1.505 |
انتخاب گرید در یک نگاه
- اتصال ساختاری با پیچ A325 یا A490 → گرید DH
- سازه فولاد هوازده بدون رنگ → گرید DH3 یا C3، بدون پوشش
- اتصالات عمومی و غیرساختاری → گریدهای A یا B
- مجموعه گالوانیزه گرم → گرید DH گالوانیزه، اضافه‌تراشی‌شده و روان‌کاری‌شده
مشخصات کامل گریدها و جدول‌های خواص در صفحه‌ی استاندارد ASTM A563 آمده است.
مهره سنگین در برابر مهره معمولی
تفاوت این دو فقط اندازه نیست؛ نقششان فرق دارد:
| مهره سنگین (A563) | مهره معمولی | |
|---|---|---|
| آچارخور | بزرگ‌تر | استاندارد |
| ارتفاع | بیشتر | کمتر |
| سطح تکیه‌گاه | بزرگ‌تر، فشار کمتر روی صفحه | کوچک‌تر |
| طول درگیری رزوه | بیشتر | کمتر |
| کاربرد | اتصالات ساختاری و بار بالا | اتصالات عمومی |
ارتفاع بیشتر یعنی دورهای رزوه‌ی بیشتری بار را تقسیم می‌کنند، پس احتمال بریده‌شدن رزوه‌ی مهره کمتر می‌شود. آچارخور بزرگ‌تر هم سطح تکیه‌گاه را زیاد می‌کند تا مهره زیر پیش‌تنیدگی بالا در صفحه فرو نرود.
گالوانیزه گرم و اضافه‌تراشی
در مجموعه‌های گالوانیزه، مهره پس از پوشش‌دهی اضافه‌تراشی می‌شود تا روی پیچ گالوانیزه برود. این کار سطح تماس رزوه را کمی کم می‌کند، و به همین دلیل مهره با روان‌کار کارخانه‌ای عرضه می‌شود.
سه خطای رایج در این مرحله:
- شستن روان‌کار پیش از نصب — گشتاور بستن با فرض وجود آن تعیین شده است.
- ترکیب مهره گالوانیزه با پیچ خام یا برعکس — اجزای مجموعه باید هم‌پوشش باشند.
- سفارش مهره بدون ذکر اضافه‌تراشی — مهره‌ای که اضافه‌تراشی نشده روی پیچ گالوانیزه نمی‌رود.
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.
کنترل ورودی
- علامت گرید روی هر مهره خوانا باشد.
- ابعاد نمونه‌برداری‌شده در محدوده حداقل و حداکثر جدول بالا باشد.
- گواهی کارخانه با شماره بچ همراه محموله باشد.
- در اقلام گالوانیزه، روان‌کار کارخانه‌ای دست‌نخورده باشد.
- پیچ، مهره و واشر از یک مجموعه و ترجیحاً یک بچ باشند.
A563 همان مهره‌ی HV نیست
متن بالا ASTM A563 را «معروف به مهره شش گوش HV» معرفی کرده است. این دو نقش یکسانی دارند — مهره‌ی سنگین برای پیچ‌های سازه‌ای پیش‌تنیده — اما یک قطعه نیستند. HV نام سیستم آلمانی متریک است (پیچ DIN 6914 و مهره‌ی DIN 6915) و A563 مهره‌ی آمریکایی اینچی. جدول زیر آن‌ها را کنار نزدیک‌ترین سایز متریک می‌گذارد:
| A563 (اینچ) | قطر اسمی به میلی‌متر | A563 — آچارخور | A563 — ارتفاع | نزدیک‌ترین متریک | DIN 6915 — آچارخور / ارتفاع | DIN 934 — آچارخور / ارتفاع |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1/2" | 12.7 | 22.2 | 12.3 | M12 | 22 / 10 | 19 / 10 |
| 5/8" | 15.9 | 27 | 15.5 | M16 | 27 / 13 | 24 / 13 |
| 3/4" | 19 | 31.8 | 18.7 | M20 | 32 / 16 | 30 / 16 |
| 7/8" | 22.2 | 36.5 | 21.8 | M22 | 36 / 18 | 32 / 18 |
| 1" | 25.4 | 41.3 | 25 | M24 | 41 / 19 | 36 / 19 |
| 1-1/4" | 31.8 | 50.8 | 31 | M30 | 50 / 24 | 46 / 24 |
ابعاد A563 از کاتالوگ تأییدشده به اینچ خوانده و با ضرب در 25.4 به میلی‌متر تبدیل و به یک رقم اعشار گرد شده است. ابعاد DIN 6915 و DIN 934 بر حسب میلی‌متر از کاتالوگ‌های تأییدشده‌اند. «نزدیک‌ترین متریک» فقط برای مقایسه‌ی اندازه است؛ این قطعات جایگزین هم نیستند.
دو نکته از جدول پیداست. اول، آچارخور A563 به مهره‌ی HV نزدیک است نه به مهره‌ی معمولی — مثلاً مهره‌ی ۳/۴ اینچ 31.8 میلی‌متر و مهره‌ی HV سایز M20، 32 میلی‌متر. هر دو «سنگین» به همان معنا هستند. دوم، و مهم‌تر: قطر ۳/۴ اینچ 19 میلی‌متر است، نه ۲۰. مهره‌ی اینچی روی پیچ متریک یا برعکس ممکن است یکی دو دور بچرخد و بعد گیر کند؛ کسی که با آچار ادامه دهد، رزوه را خراب کرده و اتصالی ساخته که سفت به نظر می‌رسد اما پیش‌تنیدگی ندارد. در انبارهایی که هر دو سیستم را دارند، این خطای رایج است.
چرا مهره باید قوی‌تر از پیچ باشد
مقاومت مهره در A563 با بار آزمون (Proof Load) تعریف می‌شود: نیرویی که مهره باید بدون بریدن رزوه یا تغییر شکل دائمی تحمل کند. این نیرو عمداً طوری انتخاب شده که مهره‌ی درست، از پیچ همراهش قوی‌تر باشد. منطق آن ایمنی است: اگر اتصال بیش از حد سفت شود، باید پیچ کشیده شود و بشکند، نه اینکه رزوه‌ی مهره بی‌صدا بریده شود. پیچی که کشیده می‌شود قابل دیدن است؛ رزوه‌ی بریده‌شده داخل مهره پنهان می‌ماند و اتصال با پیش‌تنیدگی ناقص در سازه باقی می‌ماند. به همین دلیل گرید مهره را نمی‌توان «به‌جای پیچ» پایین آورد.
کدام گرید برای کدام پیچ
جفت‌های رایج مهره و پیچ در اتصالات اینچی:
- ASTM A307 (پیچ عمومی): مهره‌ی گرید A.
- A325 (امروز گرید A325 در F3125) بدون پوشش: گریدهای C، C3، D، DH یا DH3.
- A325 گالوانیزه‌ی گرم: فقط DH گالوانیزه، اضافه‌تراشی‌شده و روان‌کاری‌شده.
- A490: DH یا DH3.
در عمل بسیاری از پروژه‌ها برای ساده‌سازی انبار، برای همه‌ی پیچ‌های سازه‌ای DH سفارش می‌دهند. استانداردهای اتصالات سازه‌ای مهره‌ی ASTM A194 گرید 2H را هم به‌عنوان جایگزین DH می‌پذیرند؛ 2H مهره‌ی سنگین فولاد کربنی عملیات‌حرارتی‌شده‌ای است که بیشتر در فلنج‌های دمای بالا دیده می‌شود. عکس آن درست نیست: A563 DH جایگزین 2H در سرویس دمای بالا نیست، چون A194 الزامات دمایی جداگانه‌ای دارد.
واشر زیر مهره‌ی سنگین
در اتصال‌های پیش‌تنیده، زیر طرفی که می‌چرخد (معمولاً مهره) واشر سخت‌کاری‌شده‌ی ASTM F436 لازم است. واشر سخت دو کار می‌کند: مهره را روی سطح صاف و سخت می‌چرخاند تا اصطکاک قابل پیش‌بینی باشد، و فشار زیاد زیر مهره را پخش می‌کند تا صفحه‌ی سازه له نشود. معرفی واشرهای ASTM در استانداردهای ASTM برای انواع واشر آمده است.
A563 و A563M
A563 استاندارد اینچی است. نسخه‌ی متریک آن، A563M، سند جداگانه‌ای است که کلاس‌هایش را با نام‌گذاری متفاوت تعریف می‌کند و برای پیچ‌های سازه‌ای متریک آمریکایی به کار می‌رود. اگر نقشه A563M می‌خواهد، مهره‌ی ISO یا DIN هم‌قطر را بدون بررسی جایگزین نکنید: ابعاد، سختی و الزامات پوشش ممکن است فرق کند. و هرگز مهره‌ی A563 اینچی را برای پیچ متریک سفارش ندهید، حتی اگر اعداد قطر نزدیک به نظر برسند.
سوالات متداول
«مهره سنگین» یعنی چه؟
یعنی آچارخور و ارتفاع مهره از مهره معمولی هم‌سایز بیشتر است، برای تحمل بار پیش‌تنیدگی بالا.
کدام گرید برای اتصال ساختاری لازم است؟
گرید DH؛ گریدهای A و B عمومی‌اند و کافی نیستند.
مهره فولاد هوازده کدام است؟
گریدهای C3 و DH3 که بدون پوشش استفاده می‌شوند.
واشر لازم است؟
در اتصال پیش‌تنیده بله، واشر سخت ASTM F436 اجباری است.
چرا نباید روان‌کار مهره گالوانیزه را پاک کرد؟
چون گشتاور بستن با فرض وجود آن تعیین شده است.
آیا A563 DH همان مهره‌ی HV آلمانی است؟
نه. هر دو مهره‌ی سنگین برای پیچ سازه‌ای پیش‌تنیده‌اند و آچارخورشان نزدیک است، اما A563 اینچی و DIN 6915 متریک است. رزوه‌ی آن‌ها با هم جور نمی‌شود.
می‌توانم به‌جای DH از مهره‌ی 2H استفاده کنم؟
در اتصال‌های سازه‌ای، مهره‌ی ASTM A194 گرید 2H به‌عنوان جایگزین DH پذیرفته است. عکس آن برای سرویس دمای بالا درست نیست.
مهره‌ی A563 روی پیچ M20 بسته می‌شود؟
نه. نزدیک‌ترین سایز اینچی، ۳/۴ اینچ، حدود ۱۹ میلی‌متر قطر و گام متفاوت دارد. ممکن است یکی دو دور بچرخد و بعد گیر کند؛ ادامه دادن رزوه را خراب می‌کند.
چرا مهره باید قوی‌تر از پیچ باشد؟
تا در سفت کردن بیش از حد، پیچ کشیده شود و بشکند و خطا دیده شود، نه اینکه رزوه‌ی مهره پنهانی بریده شود و اتصال با پیش‌تنیدگی ناقص باقی بماند.