ASTM A449 استاندارد پیچ‌های فولادی کوئنچ و تمپر شده برای کاربردهای عمومی است. سطح استحکام آن نزدیک پیچ ساختاری A325 است، اما کاربردش متفاوت: جایی که به پیچ پرمقاومت نیاز دارید ولی اتصال، یک اتصال ساختاری پیش‌تنیده نیست.
ASTM A449 پیچ‌های با سر، استاد بولت‌ها و انکر بولت‌ها را در قطرهای مختلف از 1/4 ″ تا 3 پوشش می‌دهد. این یک پیچ با مقاومت متوسط است که از یک فولاد کربن یا آلیاژ متوسط تولید می‌شود و مقادیر مکانیکی خود را از طریق یک فرآیند عملیات حرارتی بدست می آورد. این برای کاربردهای مهندسی عمومی در نظر گرفته شده‌است.
ASTM A449 از نظر شیمی و قدرت تقریباً با ASTM A325 و SAE J429 گرید 5 یکسان است. با این وجود، A449 از این لحاظ که دامنه ای با قطر بزرگتر را پوشش می‌دهد، انعطاف پذیرتر است و با پیکربندی خاصی محدود نمی‌شود.
نوع‌های A449
| TYPE 1 | Plain carbon steel, carbon boron steel, alloy steel, or alloy boron steel. |
|---|---|
| TYPE 2 | Withdrawn 2003 |
| TYPE 3 | Weathering steel. |
خواص مکانیکی A449
| Size | Tensile, ksi | Yield, ksi | Elong. %, min | RA %, min |
|---|---|---|---|---|
| 1⁄4 - 1 | 120 min | 92 min | 14 | 35 |
| 11⁄8 - 11⁄2 | 105 min | 81 min | 14 | 35 |
| 15⁄8 - 3 | 90 min | 58 min | 14 | 35 |
خواص شیمیایی A449
| Element | Carbon Steel | Carbon Boron Steel | Alloy Steel | Alloy Boron Steel |
|---|---|---|---|---|
| Carbon | 0.30 - 0.52% | 0.30 - 0.52% | 0.30 - 0.52% | 0.30 - 0.52% |
| Manganese, min | 0.60% | 0.60% | 0.60% | 0.60% |
| Phosphorus, max | 0.040% | 0.040% | 0.035% | 0.035% |
| Sulfur, max | 0.050% | 0.050% | 0.040% | 0.040% |
| Silicon | 0.15-0.30% | 0.10 - 0.30% | 0.15 - 0.35% | 0.15 - 0.35% |
| Boron | 0.0005 - 0.003% | 0.0005 - 0.003% | ||
| Alloying Elements | * | * | ||
| * فولاد، طبق تعریف موسسه آهن و فولاد آمریکا، وقتی آلیاژ در نظر گرفته شود که حداکثر دامنه ارائه شده برای محتوای عناصر آلیاژی بیش از یکی از محدودیت‌های زیر باشد: منگنز، 1.65، ، سیلیسیم، 0.60، ، مس، 0.60٪، یا در آن محدوده مشخص یا حداقل مقدار هر یک از عناصر زیر مشخص شده یا مورد نیاز است در محدوده زمینه شناخته شده فولادهای آلیاژی ساختمانی: آلومینیوم، کروم تا 3.99٪، کبالت، کلمبیوم، مولیبدن، نیکل، تیتانیوم، تنگستن، وانادیوم، زیرکونیوم یا سایر عناصر آلیاژی اضافه شده برای به دست آوردن یک اثر آلیاژی مطلوب. | ||||
| Element | A | B | C | D | E | F |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Carbon | 0.33 - 0.40% | 0.38 - 0.48% | 0.15 - 0.25% | 0.15 - 0.25% | 0.20 - 0.25% | 0.20 - 0.25% |
| Manganese | 0.90 - 1.20% | 0.70 - 0.90% | 0.80 - 1.35% | 0.40 - 1.20% | 0.60 - 1.00% | 0.90 - 1.20% |
| Phosphorus | 0.035% max | 0.06 - 0.12% | 0.035% max | 0.035% max | 0.035% | 0.035% |
| Sulfur, max | 0.040% | 0.040% | 0.040% | 0.040% | 0.040% | 0.040% |
| Silicon | 0.15 - 0.35% | 0.30 - 0.50% | 0.15 - 0.35% | 0.25 - 0.50% | 0.15 - 0.35% | 0.15 - 0.35% |
| Copper | 0.25 - 0.45% | 0.20 - 0.40% | 0.20 - 0.50% | 0.30 - 0.50% | 0.30 - 0.60% | 0.20 - 0.40% |
| Nickel | 0.25 - 0.45% | 0.50 - 0.80% | 0.25 - 0.50% | 0.50 - 0.80% | 0.30 - 0.60% | 0.20 - 0.40% |
| Chromium | 0.45 - 0.65% | 0.50 - 0.75% | 0.30 - 0.50% | 0.50 - 1.00% | 0.60 - 0.90% | 0.45 - 0.65% |
| Vanadium | 0.020% min | |||||
| Molybdenum | 0.06% max | 0.10% max | ||||
| Titanium | 0.05% max |
موارد هم مصرف A449
| Nuts | Washers | ||
|---|---|---|---|
| Plain | Galvanized | ||
| 1/4 - 1-1/2 | 1-5/8 - 3 | 1/4 - 3 | |
| A563B Hex | A563A Heavy Hex | A563DH Heavy Hex | F436 |
جدول ابعاد
| قطر | دور در اینچ | سری | آچارخور | ارتفاع سر |
|---|---|---|---|---|
| 1/4 | 20 | UNC | 0.438 | 0.188 |
| 5/16 | 18 | UNC | 0.5 | 0.235 |
| 3/8 | 16 | UNC | 0.562 | 0.268 |
| 7/16 | 14 | UNC | 0.625 | 0.316 |
| 1/2 | 13 | UNC | 0.75 | 0.364 |
| 9/16 | 12 | UNC | 0.812 | 0.396 |
| 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 |
| 1-3/4 | 5 | UNC | 2.625 | 1.196 |
| 2 | 4.5 | UNC | 3 | 1.388 |
| 2-1/4 | 4.5 | UNC | 3.375 | 1.548 |
| 2-1/2 | 4 | UNC | 3.75 | 1.708 |
| 2-3/4 | 4 | UNC | 4.125 | 1.869 |
| 3 | 4 | UNC | 4.5 | 2.06 |
A449 یا F3125؟ تفاوت در کاربرد است نه فقط استحکام
این سؤال زیاد پرسیده می‌شود. پاسخ کوتاه: A449 پیچ ساختاری نیست.
- دامنه سایز: A449 تا ۳ اینچ را پوشش می‌دهد، در حالی که پیچ ساختاری F3125 دامنه محدودتری دارد. برای قطرهای بزرگتر از محدوده ساختاری، A449 گزینه است.
- سر پیچ: A449 روی هندسه پیچ شش‌گوش معمولی است، نه شش‌گوش سنگین.
- کاربرد متعارف: انکر بولت، اتصالات ماشین‌آلات، و جاهایی که پیچ پرمقاومت لازم است ولی اتصال اصطکاکی پیش‌تنیده نیست.
دو نوع جنس دارد: Type 1 فولاد کربنی یا آلیاژی، و Type 3 فولاد مقاوم به خوردگی جوی.
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.
چرا A449 وجود دارد وقتی F3125 هست
این پرسش در خرید زیاد پیش می‌آید و پاسخش در دامنه است، نه در استحکام.
خانواده‌ی پیچ ساختاری (امروز زیر ASTM F3125) یک سیستم اتصال را تعریف می‌کند: پیچ با سر سنگین، مهره و واشر متناسب، روش‌های کنترل پیش‌تنیدگی و محدوده‌ی سایز مشخص. همه چیز برای یک کاربرد خاص تنظیم شده — اتصال دو عضو فولادی در سازه.
A449 چنین سیستمی نیست؛ یک مشخصه‌ی مواد برای پیچ‌های آب‌داده و بازپخت‌شده است. نتیجه:
- دامنه‌ی سایز گسترده‌تری دارد — از جمله سایزهایی که در خانواده‌ی ساختاری تعریف نشده‌اند.
- شکل سر و طول محدود به سیستم ساختاری نیست.
- برای میله‌ی مهار و انکر، و برای پیچ‌های پرمقاومت عمومی به کار می‌رود.
کاربردهای متعارف A449
- میله‌ی مهار و انکربولت پرمقاومت — جایی که طول و شکل خارج از دامنه‌ی سیستم ساختاری است.
- اتصالات ماشین‌آلات سنگین که به استحکام بالا نیاز دارند ولی سیستم اتصال سازه‌ای برایشان تعریف نشده.
- سایزهای بزرگ بیرون از دامنه‌ی پیچ ساختاری.
- جایگزینی در تعمیرات وقتی قطعه‌ی اصلی در دسترس نیست و طراح معادل را تأیید کرده.
آنچه این گرید را می‌سازد: آب‌دادن و بازپخت
استحکام در این رده از ترکیب شیمیایی به‌تنهایی نمی‌آید؛ از عملیات حرارتی می‌آید. دو مرحله:
- آب‌دادن (Quench). قطعه تا دمای مشخصی گرم و سپس به‌سرعت سرد می‌شود. ساختار حاصل بسیار سخت ولی ترد است — در این حالت قطعه عملاً غیرقابل استفاده است.
- بازپخت (Temper). قطعه دوباره تا دمای پایین‌تری گرم و به‌آرامی سرد می‌شود. بخشی از سختی برمی‌گردد و در عوض چقرمگی به دست می‌آید. دمای بازپخت است که سطح نهایی استحکام را تعیین می‌کند.
سه پیامد عملی این فرآیند:
- سختی‌پذیری در سایز بزرگ محدودکننده است. در مقطع ضخیم، سرعت سردشدن در مغز کمتر از سطح است؛ اگر آلیاژ سختی‌پذیری کافی نداشته باشد، مغز به خواص اعلام‌شده نمی‌رسد. به همین دلیل نمونه‌ی آزمون باید از عمق درست برداشته شود.
- هر حرارت بعدی، عملیات حرارتی را خراب می‌کند. جوشکاری، برش با شعله و خم‌کردن گرم روی این قطعات ممنوع است.
- نمودار عملیات حرارتی یک مدرک تحویلی است و در پروژه‌های صنعتی باید همراه کالا درخواست شود.
سوالات متداول
ASTM A449 پیچ ساختاری است؟
خیر. برای کاربردهای عمومی است؛ پیچ ساختاری اینچی ASTM F3125 است.
دامنه سایز A449 چقدر است؟
از ۱/۴ تا ۳ اینچ.
تفاوت Type 1 و Type 3 چیست؟
Type 1 فولاد کربنی یا آلیاژی و Type 3 فولاد مقاوم به خوردگی جوی است.
کاربرد متعارف A449 چیست؟
انکر بولت و اتصالات ماشین‌آلات که پیچ پرمقاومت لازم دارند ولی اتصال پیش‌تنیده ساختاری نیستند.
مهره متناسب کدام است؟
مهره ASTM A563 با گریدی متناسب با سطح استحکام پیچ.
چرا A449 در کنار F3125 وجود دارد؟
چون A449 یک مشخصه‌ی مواد است نه یک سیستم اتصال. دامنه‌ی سایز گسترده‌تری دارد و به شکل سر و طول خانواده‌ی ساختاری محدود نیست.
آیا A449 برای اتصال اصطکاکی مناسب است؟
انتخاب متعارفی نیست، چون سیستم اتصال و روش کنترل پیش‌تنیدگی را تعریف نمی‌کند. آنجا خانواده‌ی F3125 مرجع است.
در سفارش A449 چه چیزی را نباید فراموش کرد؟
طول کل و طول رزوه را صریح بنویسید — برخلاف خانواده‌ی ساختاری، طول رزوه از جدول ثابت نمی‌آید. و مهره و واشر متناسب را هم‌زمان سفارش دهید.