واشر یکی از کوچک‌ترین اجزای اتصال پیچ و مهره‌ای است، اما انتخاب اشتباه آن می‌تواند روی سطح تکیه‌گاه، اصطکاک، توزیع فشار و حتی روش سفت‌کردن اتصال اثر بگذارد.

در بازار ایران عبارت واشر فنری سازه فلزی معمولاً زمانی استفاده می‌شود که خریدار برای پیچ و مهره‌های یک سازه، شاسی، فریم یا تجهیزات فلزی به واشری با شکل شکاف‌دار و حالت فنری نیاز دارد.

این محصول هنوز در بسیاری از مونتاژهای صنعتی و ساختمانی عرضه می‌شود. در فروشگاه پیچ ابزار نیز دسته مستقل واشر فنری وجود دارد و مدل‌های فولادی سفید، فولادی مشکی و همچنین نمونه‌های استیل در سایزهای مختلف ارائه می‌شوند.

با این حال باید یک تفاوت اساسی را از ابتدا روشن کنیم: واشر فنری عمومی نباید به‌صورت خودکار به مجموعه پیچ پرمقاومت سازه فلزی اضافه شود. در اتصال پیش‌تنیده یا اتصالی که Drawing نوع مشخصی از Washer را تعریف کرده است، همان سیستم طراحی‌شده باید اجرا شود.

واشر فنری چیست؟

واشر فنری رایج یک حلقه فلزی شکاف‌دار است که دو انتهای آن در حالت آزاد در یک صفحه قرار ندارند و شکل مارپیچی یا Helical ایجاد می‌کنند.

هنگام سفت‌شدن پیچ و مهره، واشر فشرده شده و ارتفاع آزاد آن کاهش پیدا می‌کند. به همین دلیل در بازار آن را Washer Lock، Spring Washer یا Split Lock Washer نیز می‌نامند.

این محصول با واشر تخت تفاوت دارد. واشر تخت یک حلقه مسطح است که عمدتاً برای ایجاد سطح تکیه‌گاهی و توزیع بهتر فشار استفاده می‌شود، در حالی که واشر فنری دارای هندسه ارتجاعی و شکاف است.

برای مشاهده مجموعه کلی واشرآلات می‌توانید به دسته واشرآلات صنعتی پیچ ابزار مراجعه کنید.

واشر فنری چگونه کار می‌کند؟

در زمان سفت کردن اتصال، واشر فنری به سمت تخت شدن حرکت می‌کند و در بخشی از فرآیند مونتاژ مانند یک عضو فنری عمل می‌کند.

در بسیاری از منابع قدیمی و کاربردهای بازاری، دو لبه شکاف واشر نیز به‌عنوان عاملی برای مقاومت در برابر چرخش مهره مطرح می‌شوند.

اما باید میان این توضیح سنتی و عملکرد واقعی تحت بار و ارتعاش شدید تفاوت قائل شد.

وقتی اتصال با نیروی گیره قابل توجه سفت می‌شود، واشر Split Spring می‌تواند تقریباً تخت شود. در چنین وضعیتی ظرفیت فنری باقی‌مانده آن در مقایسه با نیروی پیش‌بار پیچ محدود است.

واشر فنری DIN 127 چیست؟

DIN 127 یکی از شناخته‌شده‌ترین عبارات بازار برای واشرهای فنری شکاف‌دار است. بسیاری از فروشندگان و مصرف‌کنندگان هنوز ابعاد و نام محصول را با این عنوان شناسایی می‌کنند.

اما وضعیت استاندارد باید دقیق بیان شود: DIN 127:1987-10 در DIN Media با وضعیت Withdrawn ثبت شده است.

بنابراین عبارت DIN 127 در بازار همچنان برای شناسایی فرم و ابعاد محصول رایج است، اما نباید آن را به‌عنوان یک استاندارد جاری برای طراحی جدید سازه‌های فولادی معرفی کرد.

آیا واشر فنری در سازه فلزی استفاده می‌شود؟

عبارت سازه فلزی طیف بزرگی از اتصال‌ها را شامل می‌شود. یک فریم سبک صنعتی، براکت تجهیزات و شاسی فلزی با اتصال اصلی تیر به ستون یکسان نیستند.

در بعضی مونتاژهای عمومی و Secondary Steelwork ممکن است نقشه یا سازنده تجهیز از واشر فنری استفاده کند.

اما در اتصال اصلی سازه، نوع پیچ، مهره، واشر و روش سفت کردن باید به شکل یک سیستم طراحی‌شده بررسی شود.

• اتصال فریم تجهیزات
• براکت‌های غیرسازه‌ای
• شاسی ماشین‌آلات
• مونتاژهای کارگاهی عمومی
• ریل و ساپورت‌های فرعی
• تجهیزات قابل سرویس
• قطعات پوششی فلزی
• اتصالاتی که Drawing صراحتاً واشر فنری می‌خواهد

در مقابل، برای پیچ‌های پرمقاومت تیر و ستون یا اتصال‌های پیش‌تنیده، Washer مورد نیاز باید از سیستم پیچ سازه‌ای مربوط استخراج شود.

واشر فنری برای پیچ پرمقاومت 8.8 یا 10.9 مناسب است؟

این سؤال را نمی‌توان صرفاً با کلاس پیچ پاسخ داد.

پیچ 8.8 یا 10.9 ممکن است در یک ماشین، براکت یا اتصال صنعتی معمولی استفاده شود یا بخشی از یک مجموعه پیچ پرمقاومت سازه‌ای باشد. شرایط این دو کاملاً متفاوت است.

در اتصال سازه‌ای پیش‌تنیده، واشر بخشی از Assembly تعریف‌شده است و استفاده از یک Split Spring Washer عمومی بدون پیش‌بینی استاندارد یا نقشه می‌تواند رفتار سطح تکیه‌گاه و فرآیند Preloading را تغییر دهد.

برای مثال سری EN 14399 مجموعه‌های High-Strength Structural Bolting Assemblies مناسب برای Preloading را پوشش می‌دهد و Washer مورد استفاده نیز در بخش‌های مربوط همان مجموعه تعریف می‌شود.

در پیچ پرمقاومت سازه‌ای چه واشری استفاده می‌شود؟

در سیستم اروپایی، خانواده EN 14399 الزامات مجموعه پیچ، مهره و واشر پرمقاومت مناسب پیش‌تنیدگی را پوشش می‌دهد.

بخش EN 14399-6 مشخصاً برای Plain Chamfered Washers سخت‌کاری و تمپرشده در مجموعه‌های پیچ پرمقاومت بزرگ تعریف شده است.

این نکته نشان می‌دهد که در یک اتصال پرمقاومت، Washer فقط یک قطعه جانبی نیست. سختی، هندسه و تطابق آن با سیستم پیچ بخشی از عملکرد اتصال محسوب می‌شود.

بنابراین واشر فنری DIN 127 را نباید به‌صورت دلخواه به چنین مجموعه‌ای اضافه کرد.

واشر فنری یا واشر تخت برای سازه فلزی؟

برای مشاهده واشر تخت می‌توانید به دسته واشر تخت آهنی و فولادی در پیچ ابزار مراجعه کنید.

آیا واشر فنری واقعاً مانع باز شدن پیچ در لرزش می‌شود؟

در بازار معمولاً واشر فنری را «واشر ضد باز شدن» می‌نامند، اما این عبارت نباید به‌صورت مطلق تفسیر شود.

شل‌شدن اتصال پیچ‌ومهره‌ای تحت لرزش به میزان Preload، سختی اتصال، حرکت جانبی قطعات، اصطکاک، Settling و نوع بار وابسته است.

منابع مهندسی آزمایش‌های ارتعاشی نشان داده‌اند که Split Lock Washer معمولی در برابر Self-Loosening شدید عملکرد محدودی دارد.

در اتصال با پیش‌بار بالا، واشر نیز در زمان سفت‌شدن تخت می‌شود و در نتیجه خاصیت فنری اولیه آن در مقایسه با نیروی اتصال بسیار کوچک خواهد بود.

چرا هنوز واشر فنری بسیار استفاده می‌شود؟

با وجود محدودیت‌های فنی، واشر فنری همچنان یکی از اقلام بسیار رایج بازار است. چند دلیل عملی برای این موضوع وجود دارد.

• قیمت مناسب
• موجودی گسترده
• نصب ساده
• سابقه استفاده طولانی
• وجود در نقشه‌های قدیمی
• کاربرد در تجهیزات عمومی
• تنوع سایز بالا
• عرضه فولادی و استیل

استفاده رایج یک محصول الزاماً به معنی مناسب بودن برای تمام Applicationها نیست. مهندس یا خریدار باید تفاوت میان یک اتصال عمومی و اتصال سازه‌ای پرمقاومت را حفظ کند.

انتخاب سایز واشر فنری سازه فلزی

سایز واشر باید متناسب با قطر اسمی پیچ باشد. برای مثال Washer M10 برای پیچ متریک M10 طراحی می‌شود.

در سایت پیچ ابزار نیز واشر فنری فولادی در سایزهای متعدد از سایزهای کوچک تا M24 عرضه می‌شود.

این جدول فقط تطبیق اسمی سایز را نشان می‌دهد و به معنی توصیه استفاده از واشر فنری برای هر پیچ M16 یا M20 نیست.

جنس واشر فنری در سازه فلزی

واشر فنری باید قابلیت تغییر شکل الاستیک مناسب داشته باشد و به همین دلیل جنس و فرآیند ساخت آن اهمیت دارد.

در بازار محصولات فولادی، آهنی و استنلس استیل دیده می‌شوند. در یک اتصال صنعتی، فقط رنگ ظاهری Washer برای تشخیص خواص آن کافی نیست.

برای پیچ‌های پرمقاومت نیز نباید تصور کرد هر واشر فنری فولادی از نظر سختی برای استفاده کنار پیچ 8.8، 10.9 یا 12.9 مناسب است.

اگر Drawing سختی Washer یا استاندارد مشخصی تعیین کرده است، همان مشخصات باید در خرید درج شوند.

پوشش واشر فنری برای سازه فلزی

در محیط‌های مختلف می‌توان Washer با Finish متفاوت دید.

واشر فنری فولادی مشکی

در بسیاری از مونتاژهای صنعتی داخلی استفاده می‌شود. مقاومت خوردگی واقعی به نوع Finish و محیط سرویس وابسته است.

واشر فنری سفید

مدل‌های دارای پوشش روی در بازار رایج هستند و برای بسیاری از اتصالات داخلی ساختمانی و صنعتی استفاده می‌شوند.

واشر فنری استیل

برای شرایطی که مقاومت خوردگی اهمیت بیشتری دارد، نمونه‌های 304 و 316 قابل بررسی هستند.

بهتر است پوشش Bolt، Nut و Washer به‌صورت مجموعه بررسی شود؛ زیرا اختلاف پوشش می‌تواند علاوه بر خوردگی، روی اصطکاک مونتاژ نیز اثر داشته باشد.

واشر فنری در پیچ و مهره گالوانیزه گرم

در سازه‌های بیرونی ممکن است خریدار بخواهد پیچ، مهره و واشر همگی گالوانیزه گرم باشند.

اما در سیستم پیچ سازه‌ای باید ابتدا بررسی شود که Washer تعیین‌شده در Specification چیست. نمی‌توان صرفاً یک واشر فنری عمومی را گالوانیزه کرد و آن را جای Washer سیستم پرمقاومت قرار داد.

برای مشاهده محصولات گالوانیزه پروژه‌ای می‌توانید دسته پیچ و مهره گالوانیزه گرم و داکرومات را بررسی کنید.

واشر فنری استیل 304 و 316 در سازه فلزی

در محیط مرطوب، صنایع غذایی، بعضی محیط‌های شیمیایی یا مناطق دارای خورندگی بالاتر ممکن است از واشر فنری استنلس استفاده شود.

پیچ ابزار دسته‌های جداگانه واشر فنری استیل 304 و 316 را نیز در ساختار محصولات خود ارائه می‌کند.

در بسیاری از شرایط، 316 نسبت به 304 مقاومت بهتری در برابر محیط‌های حاوی کلراید ارائه می‌دهد؛ اما انتخاب جنس باید با پیچ و مهره مجموعه هماهنگ باشد.

استیل بودن Washer به‌تنهایی به معنی مناسب بودن آن برای اتصال اصلی سازه‌ای پیش‌تنیده نیست.

واشر فنری در کدام سمت پیچ نصب می‌شود؟

در یک مونتاژ معمول که Washer برای مهره در نظر گرفته شده، واشر فنری زیر مهره و روی سطح اتصال قرار می‌گیرد.

اما چیدمان Bolt / Washer / Nut باید از نقشه یا طراحی اتصال استخراج شود. در بعضی سیستم‌ها واشر تخت نیز حضور دارد و ترتیب قطعات باید مطابق دستورالعمل همان سیستم باشد.

نباید بدون دلیل چند نوع Washer را روی یکدیگر قرار داد؛ زیرا هر لایه اضافی می‌تواند سختی اتصال و رفتار سطح تکیه‌گاه را تغییر دهد.

کاربرد واشر فنری در تجهیزات نصب‌شده روی سازه

یک کاربرد متفاوت از اتصال اصلی اسکلت، نصب تجهیزات روی فریم و سازه فلزی است.

برای مثال ممکن است Washer در اتصال این موارد دیده شود:

• فن و هواکش
• شاسی تجهیزات
• کاورهای فلزی
• تابلوهای صنعتی
• براکت تجهیزات
• ریل‌های فرعی
• پمپ و متعلقات
• فریم‌های ماشین‌آلات

در این Applicationها اگر سازنده تجهیز از واشر فنری استفاده کرده باشد، محصول باید طبق سایز و جنس تعریف‌شده انتخاب شود.

اگر لرزش تجهیز جدی است، روش ضدشل‌شدن اتصال نیز باید به شکل جداگانه بررسی شود.

واشر فنری برای صفحه ستون و بیس پلیت؟

در اتصال Base Plate یا Anchor Rod، نوع Washer تابع طراحی مهندسی و جزئیات صفحه ستون است.

واشر تخت یا Plate Washer می‌تواند برای انتقال مناسب نیرو از مهره به صفحه استفاده شود. ابعاد و ضخامت آن نیز ممکن است براساس طراحی مشخص شوند.

استفاده از Washer فنری کوچک به‌تنهایی جای یک Washer تخت یا Plate Washer طراحی‌شده را نمی‌گیرد.

در نتیجه اگر نقشه صفحه ستون Washer خاصی تعیین کرده است، نباید آن را به واشر فنری عمومی تبدیل کرد.

اگر هدف جلوگیری از باز شدن پیچ است چه کنیم؟

اگر اتصال واقعاً در معرض Self-Loosening قرار دارد، ابتدا باید علت آن مشخص شود.

کاهش Preload، حرکت جانبی، Settlement، ارتعاش، تغییر دما و مونتاژ نامناسب همگی می‌توانند نقش داشته باشند.

بسته به Application ممکن است راهکارهای دیگری بررسی شوند:

• مهره Prevailing Torque
• مهره کاسه‌نمدی در شرایط مناسب
• مهره تمام‌فلزی قفلی
• سیستم‌های Wedge-Locking تأییدشده
• Threadlocker مناسب
• قفل مکانیکی مثبت
• کنترل صحیح Preload
• اصلاح طراحی اتصال

انتخاب میان این روش‌ها باید براساس دما، لرزش، قابلیت سرویس، خوردگی و اهمیت اتصال انجام شود.

واشر فنری و لرزش شدید؛ یک نکته مهندسی مهم

در استفاده سنتی، واشر فنری اغلب به‌عنوان یک Locking Device معرفی شده است. با این حال داده‌های آزمایشگاهی و راهنماهای مهندسی مدرن نسبت به اتکا به Split Lock Washer برای لرزش شدید هشدار می‌دهند.

راهنمای Fastener ناسا توضیح می‌دهد که واشر فنری مارپیچی هنگام Tightening تخت می‌شود و پس از تخت شدن، اثر قفل‌کنندگی آن بسیار محدود خواهد بود.

بنابراین در اتصال بحرانی، طراحی باید روی حفظ Clamp Load و جلوگیری از حرکت نسبی قطعات تمرکز کند.

اگر اتصال اجازه حرکت جانبی پیدا کند، حتی قفل کردن رزوه نیز الزاماً مشکل اصلی اتصال را برطرف نمی‌کند.

تفاوت واشر فنری با واشر بشقابی

واشر بشقابی یا Belleville Washer نیز رفتار فنری دارد، اما طراحی آن با Split Spring Washer متفاوت است.

واشر بشقابی یک دیسک مخروطی است و در سیستم‌هایی که حفظ نیروی فنری یا جبران بعضی تغییرات اهمیت دارد می‌تواند استفاده شود.

این دو قطعه را نباید صرفاً به دلیل داشتن خاصیت فنری جایگزین یکدیگر کرد.

پیچ ابزار نیز واشرهای صنعتی مختلف از جمله فنری، تخت، موجی و بشقابی را در دسته‌بندی خود تفکیک کرده است.

واشر فنری روی سوراخ لوبیایی یا بزرگ

اگر سوراخ اتصال بزرگ، Slot یا Oversize Hole باشد، سطح تکیه‌گاه مهره اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

یک واشر فنری با قطر خارجی محدود الزاماً برای پوشش مناسب چنین Holeی کافی نیست.

در سیستم‌های سازه‌ای معمولاً Washer با ابعاد و سختی مشخص برای این شرایط در نظر گرفته می‌شود.

بنابراین در سوراخ بزرگ یا لوبیایی، انتخاب Washer را صرفاً با سایز رزوه پیچ انجام ندهید.

راهنمای خرید واشر فنری سازه فلزی

برای استعلام پروژه‌ای، بهتر است فقط عبارت «واشر فنری M12» ارسال نشود. اطلاعات اتصال باعث می‌شوند محصول درست‌تر انتخاب شود.

قیمت واشر فنری سازه فلزی به چه عواملی بستگی دارد؟

• سایز واشر
• جنس فولادی یا استیل
• ضخامت و وزن قطعه
• نوع Finish
• سفید یا مشکی بودن
• استیل 304 یا 316
• تعداد سفارش
• خرید کیلوگرمی یا تعدادی
• برند یا تولیدکننده
• نیاز به مدارک فنی

در سفارش عمده، قیمت هر کیلو به‌تنهایی معیار کافی نیست. وزن و ابعاد واقعی Washer و تعداد تقریبی در هر کیلو نیز روی هزینه هر اتصال اثر دارند.

همچنین Washer عمومی DIN 127 بازاری را نباید از نظر قیمت با Washer سخت‌کاری‌شده خاص یک مجموعه پیچ سازه‌ای مقایسه کرد؛ این دو الزاماً یک محصول نیستند.

اشتباهات رایج در انتخاب واشر فنری سازه فلزی

استفاده زیر تمام پیچ‌های سازه

واشر فنری یک الزام عمومی برای هر اتصال سازه‌ای نیست.

جایگزین کردن واشر تخت سخت‌کاری‌شده

در سیستم‌های پرمقاومت، Washer تعیین‌شده استاندارد باید استفاده شود.

فرض اینکه DIN 127 استاندارد جاری است

DIN 127:1987 در DIN Media با وضعیت Withdrawn ثبت شده، هرچند نام آن در بازار هنوز بسیار رایج است.

اعتماد کامل به خاصیت ضدلرزش

Split Lock Washer تضمین‌کننده جلوگیری از Self-Loosening در ارتعاش شدید نیست.

انتخاب فقط براساس قطر پیچ

جنس، Finish و Application نیز اهمیت دارند.

استفاده کنار پیچ پرمقاومت بدون بررسی سختی

واشر باید با سیستم طراحی‌شده پیچ سازگار باشد.

استفاده روی سوراخ بزرگ بدون سطح تکیه‌گاهی کافی

در این شرایط ممکن است Washer تخت یا Plate Washer مشخصی لازم باشد.

مخلوط کردن گالوانیزه و خودرنگ بدون بررسی

پوشش مجموعه باید با شرایط خوردگی و مونتاژ هماهنگ شود.

اضافه کردن چند واشر برای اطمینان

قرار دادن Washerهای اضافی بدون طراحی الزاماً کیفیت اتصال را افزایش نمی‌دهد.

نادیده گرفتن نقشه سازه

در اتصال اصلی، Drawing و Specification بر رویه عمومی بازار اولویت دارند.

سوالات متداول واشر فنری سازه فلزی

منابع فنی واشر فنری و اتصالات سازه‌ای

جمع‌بندی؛ واشر فنری در سازه فلزی کجا استفاده شود؟

واشر فنری سازه فلزی هنوز یک قطعه رایج در بازار پیچ و مهره است و در اتصالات عمومی فریم، تجهیزات، ماشین‌آلات و بعضی مونتاژهای ساختمانی استفاده می‌شود.

با این حال نباید همه اتصالات فولادی را یکسان در نظر گرفت. اتصال یک براکت سبک با اتصال پیش‌تنیده تیر به ستون شرایط کاملاً متفاوتی دارد.

در اتصال اصلی سازه‌ای پرمقاومت، Bolt، Nut و Washer یک سیستم مهندسی‌شده هستند. استانداردهایی مانند EN 14399 برای این مجموعه‌ها Washer خاص تعریف می‌کنند و اضافه کردن واشر فنری عمومی به چنین مجموعه‌ای بدون تأیید فنی درست نیست.

همچنین عنوان DIN 127 هنوز برای خرید و شناسایی واشر فنری در بازار رایج است، اما نسخه DIN 127:1987 رسماً Withdrawn است. بنابراین در پروژه جدید بهتر است عنوان استاندارد مورد نیاز از نقشه و Specification بررسی شود.

از نظر مقاومت در برابر شل‌شدن نیز واشر فنری نباید تنها مکانیزم اطمینان در اتصال دارای لرزش شدید باشد. حفظ Preload و جلوگیری از حرکت نسبی قطعات نقش بسیار مهم‌تری در عملکرد اتصال دارند.

در زمان خرید، سایز، جنس، پوشش، نوع اتصال و محیط پروژه را مشخص کنید. اگر مصرف مربوط به پیچ پرمقاومت سازه‌ای است، اطلاعات مجموعه Bolt/Nut/Washer را کامل اعلام کنید تا Washer عمومی با Washer سازه‌ای تخصصی اشتباه نشود.