คู่มือ Bolt Fastener — คำจำกัดความ กระบวนการ และการใช้งาน

ในอุตสาหกรรมการผลิตเครื่องจักรกล วิศวกรรมก่อสร้าง อุตสาหกรรมยานยนต์ และแม้แต่การประกอบเฟอร์นิเจอร์ในชีวิตประจำวัน สลักเกลียวถือเป็นอุปกรณ์ยึดพื้นฐานที่จำเป็น สลักเกลียวมีบทบาทสำคัญในการเชื่อมต่อส่วนประกอบต่างๆ รับน้ำหนัก และรักษาเสถียรภาพของโครงสร้าง ไม่ว่าจะเป็นการเชื่อมต่อเหล็กของสะพานขนาดใหญ่ หรือการยึดชิ้นส่วนหลักในเครื่องจักรความแม่นยำอย่างแน่นหนา ประสิทธิภาพและการเลือกสลักเกลียวล้วนมีอิทธิพลโดยตรงต่อความปลอดภัยและอายุการใช้งานโดยรวมของระบบ

1.0ความหมายและลักษณะของสลักเกลียว

สลักเกลียว (bolt) คืออุปกรณ์ยึดรูปทรงกระบอกที่มีเกลียวภายนอก ออกแบบมาเพื่อยึดชิ้นส่วนตั้งแต่สองชิ้นขึ้นไปที่มีรูทะลุที่เรียงตัวกันอย่างแน่นหนา โดยใช้แรงยึดตามแนวแกน เพื่อป้องกันการเคลื่อนที่ของชิ้นส่วนทั้งในแนวแกนและแนวรัศมี ในทางโครงสร้าง สลักเกลียวมาตรฐานประกอบด้วยชิ้นส่วนหลักสามชิ้น ซึ่งแต่ละชิ้นมีหน้าที่สำคัญดังนี้

1.1หัวน็อต

หัวจะอยู่ที่ปลายด้านหนึ่งของสลักเกลียว และโดยทั่วไปจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าก้าน หน้าที่หลักของหัวสลักคือ:

• การกระจายโหลด:กระจายแรงกดที่เกิดขึ้นระหว่างการขันให้สม่ำเสมอทั่วพื้นผิวของชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อ ป้องกันแรงเครียดเฉพาะที่ซึ่งอาจทำให้เกิดการเสียรูปหรือความเสียหายได้
• ให้จุดยึดเกาะ:ให้พื้นผิวที่มั่นคงสำหรับเครื่องมือ (เช่น ประแจ, บ๊อกซ์) เพื่อใช้แรงบิดในการขันหรือคลาย

รูปทรงหัวทั่วไปได้แก่ หกเหลี่ยม กลม จม และสี่เหลี่ยม

• หัวหกเหลี่ยม:ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด—การออกแบบหกเหลี่ยมทำให้ผลิตง่าย มีมุมจับหลายมุม และถ่ายโอนแรงบิดได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานแรงบิดสูง
• หัวจม:เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่ต้องการพื้นผิวเรียบ (เช่น แผงเฟอร์นิเจอร์ ตัวเรือนอุปกรณ์) เนื่องจากหัวฝังอยู่ในวัสดุเพื่อให้เรียบเนียน

1.2แชงค์

ด้ามจับจะเชื่อมต่อหัวกับส่วนเกลียวและโดยทั่วไปจะประกอบด้วยสองส่วน:

• ส่วนเรียบ (ลำตัว):เข้ารูปกับรูในชิ้นส่วนที่เชื่อมต่ออย่างแม่นยำเพื่อป้องกันการเคลื่อนที่ในแนวรัศมี การไม่มีเกลียวช่วยหลีกเลี่ยงการกระจุกตัวของแรงที่โคนเกลียว (ซึ่งเป็นจุดที่มักเกิดความล้มเหลว) และเพิ่มความต้านทานแรงเฉือน สำหรับการใช้งานที่มีแรงเฉือนสูง (เช่น ข้อต่อโครงสร้างเหล็ก) ส่วนผิวเรียบจะต้องผ่านพื้นผิวที่สัมผัสกันทั้งหมดเพื่อให้แน่ใจว่าแรงเฉือนจะรับโดยตัวโครงแทนที่จะเป็นเกลียว
• ส่วนเกลียว:อยู่ที่ปลายอีกด้านหนึ่งของก้าน ยึดด้วยน็อตหรือรูเกลียวด้านใน การออกแบบแบบเกลียวจะแปลงแรงบิดเป็นแรงยึดตามแนวแกนเพื่อยึดชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อไว้

1.3ด้าย

เกลียวเป็นสันเกลียวต่อเนื่อง (ยอดเกลียว) และร่อง (รากเกลียว) บนพื้นผิวของสลักเกลียว ซึ่งรูปทรงเรขาคณิตส่งผลโดยตรงต่อเสถียรภาพและความเข้ากันได้ของการเชื่อมต่อ

• โปรไฟล์ทั่วไป:

• เกลียวสามเหลี่ยม (เช่น เกลียวเมตริกมาตรฐาน): ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการยึดทั่วไปเนื่องจากความสามารถในการล็อคอัตโนมัติและการผลิตที่ง่าย
• เกลียวสี่เหลี่ยมคางหมู: พบได้น้อยในสลักเกลียว ส่วนใหญ่ใช้สำหรับส่งกำลัง (เช่น แม่แรง)
  • ทิศทาง:การขันแบบขวามือ (ขันตามเข็มนาฬิกา) เป็นแบบมาตรฐาน ส่วนการขันแบบซ้ายมือ (ขันทวนเข็มนาฬิกา) จะใช้ในกรณีพิเศษเท่านั้น (เช่น แป้นเหยียบจักรยาน ใบเลื่อยวงเดือน) ซึ่งแรงกระทำอาจทำให้เกลียวด้านขวาคลายออกได้

2.0สลักเกลียวกับสกรู: ความแตกต่างหลักเบื้องหลังรูปลักษณ์ที่คล้ายคลึงกัน

สลักเกลียวและสกรูเป็นตัวยึดแบบเกลียวนอก แต่มีความแตกต่างกันโดยพื้นฐานในด้านวัตถุประสงค์การออกแบบ วิธีการติดตั้ง และการใช้งาน ตารางต่อไปนี้อธิบายความแตกต่างตามมาตรฐานอุตสาหกรรม (เช่น คำจำกัดความของ CBP ของสหรัฐอเมริกา) และแนวปฏิบัติทางวิศวกรรม:

หมายเหตุพิเศษ:กรณีขอบเขต (เช่น สลักเกลียวหกเหลี่ยมที่ขันเข้าในรูเกลียวโดยตรง) จะไม่เปลี่ยนแปลงความแตกต่างพื้นฐาน: สลักเกลียวได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อใช้กับน็อต ในขณะที่สกรูถูกกำหนดโดยการยึดโดยตรงกับวัสดุ/น็อต

3.0ประเภททั่วไปของสลักเกลียวและการใช้งาน

การออกแบบสลักเกลียวต้องสอดคล้องกับสภาวะการทำงาน (น้ำหนักบรรทุก วัสดุของชิ้นส่วน สภาพแวดล้อม และความถี่ในการถอดประกอบ) ด้านล่างนี้คือสลักเกลียว 10 ประเภทที่นิยมใช้ในอุตสาหกรรม พร้อมคุณสมบัติหลักและการใช้งาน:

3.1สลักเกลียวหกเหลี่ยม

• คุณสมบัติหลัก:หัวหกเหลี่ยม (มาตรฐานหรือโปรไฟล์ต่ำ) เพื่อการจับประแจที่ง่ายดาย มีให้เลือกทั้งแบบเกลียวบางส่วน (ก้านเรียบเพื่อความทนทานต่อการเฉือน) หรือแบบเกลียวเต็ม
• ข้อดี:การถ่ายโอนแรงบิดที่หลากหลาย คุ้มค่า และมีประสิทธิภาพ เข้ากันได้กับเครื่องมือส่วนใหญ่
• แอปพลิเคชั่น:การเชื่อมต่อเครื่องจักรทั่วไป (ฐานมอเตอร์กับโครง) ข้อต่อรองโครงสร้างเหล็ก การติดตั้งอุปกรณ์เสริมเครื่องยนต์ยานยนต์ การยึดภายในเครื่องใช้ในครัวเรือน

3.2สลักเกลียวรถม้า

• คุณสมบัติหลัก:หัวทรงกลม/โดม (ไม่มีส่วนแบนสำหรับจับ) มีคอสี่เหลี่ยมสั้นใต้หัว (ล็อคเข้ากับรู/วัสดุสี่เหลี่ยมเพื่อป้องกันการหมุน) เกลียวเกือบทั้งหมด (เกลียวบางส่วนหายากสำหรับขนาดใหญ่)
• ข้อดี: ช่วยให้ขันได้ด้วยมือเดียว (ไม่ต้องจับหัว) ป้องกันไม่ให้หัวที่ยื่นออกมาสร้างความเสียหายให้กับสินค้า
• แอปพลิเคชั่น:ชุดราวกันตก, ลังไม้/พาเลท, เฟอร์นิเจอร์กลางแจ้ง (ม้านั่งในสวนสาธารณะ), เครื่องจักรกลการเกษตรที่มีส่วนประกอบไม้

3.3สลักเกลียวหน้าแปลน

• คุณสมบัติหลัก:หน้าแปลนวงกลมแบบบูรณาการ (ใหญ่กว่าหัว) บนหัว; พื้นผิวหน้าแปลนมักจะมีรอยหยัก (ป้องกันการลื่น); การออกแบบบางอย่างรวมถึงแหวนรองยาง/พลาสติก (การปิดผนึก + ทนทานต่อการสั่นสะเทือน)
• ข้อดี:กระจายแรงยึดบนพื้นที่ขนาดใหญ่ (ป้องกันการเสียรูปของวัสดุอ่อน เช่น พลาสติก/อลูมิเนียม) รอยหยักช่วยลดการคลายตัวในสภาพแวดล้อมที่มีการสั่นสะเทือนสูง
• แอปพลิเคชั่น:การเชื่อมต่อหน้าแปลนท่อ (ท่อสารเคมี/น้ำ) ฝาครอบภาชนะรับแรงดัน ข้อต่อเกียร์รถยนต์ถึงเครื่องยนต์ ตัวเรือนอุปกรณ์ทางการแพทย์

3.4โบลต์ไหล่

• คุณสมบัติหลัก:ไหล่ทรงกระบอกเรียบที่ผ่านการกลึงอย่างแม่นยำระหว่างหัวและส่วนเกลียว (ความคลาดเคลื่อน h6/h7) เส้นผ่านศูนย์กลางไหล่ > เส้นผ่านศูนย์กลางเกลียว ความยาวไหล่ที่ปรับแต่งได้
• ข้อดี:ไหล่ทำหน้าที่เป็นแหล่งอ้างอิงสำหรับระบุตำแหน่งชิ้นส่วนที่หมุน/เลื่อน (ตลับลูกปืน เฟือง) เพื่อให้แน่ใจว่ามีแกนร่วม รับน้ำหนักในแนวรัศมีเพื่อปกป้องเกลียว
• แอปพลิเคชั่น: การจัดตำแหน่งตัวเรือนตลับลูกปืน อุปกรณ์เครื่องมือกล ลูกกลิ้งเครื่องพิมพ์ ชุดประกอบเครื่องมือความแม่นยำ

3.5สลักเกลียวขยาย

• คุณสมบัติหลัก:ประกอบด้วยแกนเกลียว (เหล็ก Q235/45# หรือสแตนเลสเพื่อความทนทานต่อการกัดกร่อน) ปลอกขยายผนังบาง (เหล็กชุบสังกะสี/สแตนเลส) น็อต และแหวนรอง ปลายแกนมีหัวเรียว
• หลักการทำงาน:สอดเข้าไปในรูคอนกรีต/ก่ออิฐที่เจาะไว้ล่วงหน้า ขันน็อตให้แน่นเพื่อดึงหัวเรียวเข้าไปในปลอก ทำให้ขยายตัวไปทางผนังรูเพื่อยึดด้วยแรงเสียดทาน
• แอปพลิเคชั่น:งานติดตั้งโครงฝ้าเพดาน,ขาแขวนแอร์,ตู้ไฟ,เครื่องทำน้ำอุ่นติดผนัง,ป้ายโฆษณา.

3.6สลักเกลียว

• คุณสมบัติหลัก:แท่งยาวที่มีปลายฝัง (ตะขอ โค้งรูปตัว L หรือแผ่นยึด) สำหรับยึดติดกับคอนกรีต ปลายที่เปิดออกมีเกลียว วัสดุที่ใช้ได้แก่ เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง (Q345) เหล็กกล้าอัลลอยด์ หรือสแตนเลส (สภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน)
• ข้อดี:หล่อลงในฐานคอนกรีต ให้ความแข็งแรงในการยึดที่เป็นพิเศษสำหรับอุปกรณ์หนัก (ป้องกันการเคลื่อนที่/การพลิกคว่ำภายใต้แรงกด/การสั่นสะเทือน)
• แอปพลิเคชั่น:กังหันไอน้ำ/เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับโรงไฟฟ้า มอเตอร์ขนาดใหญ่ (พัดลม ปั๊ม) เครื่องมือกลหนัก เสาค้ำสะพาน

3.7สลักเกลียว

• คุณสมบัติหลัก:มีเกลียวที่ปลายทั้งสองด้าน (เส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากันหรือต่างกันสำหรับรูที่ไม่ตรงกัน); มีแกนเรียบตรงกลาง (ขนาดเล็กกว่าอาจมีเกลียวเต็ม)
• ข้อดี:ปลายด้านหนึ่ง (“ปลายคงที่”) ติดตั้งอย่างถาวรในรูเกลียว อีกด้านหนึ่ง (“ปลายบริการ”) ยึดด้วยน็อต ช่วยให้ถอดประกอบได้บ่อยครั้งโดยไม่ทำให้เกลียวคงที่เสียหาย
• แอปพลิเคชั่น:หน้าแปลนท่อเคมี การเชื่อมต่อหัวกระบอกสูบยานยนต์กับบล็อก ข้อต่อตัววาล์วกับฝาครอบ ประตูตรวจสอบหม้อไอน้ำ

3.8ยูโบลต์

• คุณสมบัติหลัก:การออกแบบรูปตัว U พร้อมปลายเกลียว รัศมีด้านในตรงกับวัตถุทรงกระบอก (ท่อ/แท่ง) ที่ต้องการยึด
• ข้อดี:ยึดติดได้แน่นรอบวัตถุทรงกลม (ไม่ทำให้พื้นผิวเสียหาย) ติดตั้งง่าย โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์ติดตั้งที่ซับซ้อน
• แอปพลิเคชั่น:การยึดท่อน้ำ/ท่อทำความร้อน/ท่อแก๊ส การแขวนถาดสายเคเบิล การติดท่อไอเสียรถแทรกเตอร์

3.9น็อตตาไก่

• คุณสมบัติหลัก:ห่วงวงกลม (ห่วง) ที่ปลายด้านหนึ่ง (สำหรับขอเกี่ยวยก) และเกลียวภายนอกที่อีกด้านหนึ่ง มีให้เลือกทั้งแบบห่วงคงที่ (แบบเชื่อม) หรือห่วงหมุน (แบบหมุนได้)
• ข้อดี:ช่วยให้ยกส่วนประกอบได้อย่างปลอดภัย รุ่นที่มีห่วงหมุนรองรับน้ำหนักที่เป็นมุม
• แอปพลิเคชั่น:การยกชิ้นส่วนเครื่องจักร, การแขวนอุปกรณ์เหนือศีรษะ (ไฟ, พัดลม), ฮาร์ดแวร์ทางทะเล

3.10สลักเกลียวโครงสร้างที่มีความแข็งแรงสูง

• คุณสมบัติหลัก:ผลิตจากเหล็กอัลลอยด์ (40Cr, 35CrMo, 42CrMo) และผ่านการอบชุบด้วยความร้อน (การชุบแข็ง + การอบคืนตัว) เกรดความแข็งแรง: ISO 10.9/12.9 หรือ ASTM A325/A490 หัวมีเครื่องหมายเกรด (เช่น “10.9,” “A325”) จับคู่กับน็อต/แหวนรองที่มีความแข็งแรงสูง
• ข้อดี:มีความแข็งแรงในการดึง ความยืดหยุ่น และความล้าเป็นพิเศษ ทนทานต่อภาระสูง/แรงเค้นแบบไดนามิกโดยไม่เกิดการเสียรูปถาวร
• แอปพลิเคชั่น:ข้อต่อเหล็กสะพานขนาดใหญ่ (เสาสะพานแขวนเคเบิล) โครงเหล็กสูง บูมเครน แท่นยกของนอกชายฝั่ง

4.0กระบวนการผลิตสลักเกลียว: จากวัตถุดิบจนถึงผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

กระบวนการผลิตสลักเกลียวเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติเชิงกล ความแม่นยำของขนาด และอายุการใช้งาน ขั้นตอนหลักๆ มีดังนี้:

4.1การเตรียมวัตถุดิบ

• การเลือกใช้วัสดุ:

• สลักเกลียวมาตรฐาน (≤ISO 8.8): เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง/ต่ำ (Q235, 45#)
• สลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง (≥ISO 10.9): เหล็กอัลลอยด์ (40Cr, 35CrMo, 42CrMo หรือ 40CrNiMoA เพื่อความทนทานต่อความเมื่อยล้า)
• สลักเกลียวทนการกัดกร่อน: สแตนเลส (304, 316), ทองเหลือง, ไนลอน
• สลักเกลียวทนอุณหภูมิสูง: โลหะผสมทนความร้อน (Inconel 718, ASTM A193 B7)
  • การรักษาเบื้องต้น:ใช้เหล็กเส้น (สลักเกลียวขนาดใหญ่) หรือลวด (สลักเกลียวขนาดกลาง/เล็ก) ทำความสะอาดพื้นผิว (ขจัดสนิม/น้ำมัน) และตรวจสอบวัสดุว่ามีข้อบกพร่องหรือไม่ (เช่น รอยแตกร้าว สิ่งเจือปน)

4.2การขึ้นรูป: การขึ้นรูปหัวและก้าน

• การมุ่งหน้าเย็น:ส่วนใหญ่ใช้กับสลักเกลียวขนาดกลาง/เล็ก ขึ้นรูปเป็นแผ่นเปล่าที่อุณหภูมิห้องโดยใช้เครื่องจักรหลายสถานี (ประสิทธิภาพสูง พื้นผิวสำเร็จดี)
• การตีขึ้นรูปร้อน:ใช้สำหรับสลักเกลียวขนาดใหญ่/หนา ให้ความร้อนเหล็กเหนืออุณหภูมิการตกผลึกใหม่ (~800–1200°C) และกดลงในแม่พิมพ์ (รองรับวัสดุที่มีความแข็งแรงสูง)

4.3การตัดมุมเฉียง

• วัตถุประสงค์: ปลายเกลียวของสลักเกลียวจะถูกลบมุมทำมุม 45-60 องศา โดยมีความยาวประมาณ 0.5-1 เท่าของระยะพิทช์เกลียว ปลายเรียวนี้จะช่วยนำสลักเกลียวเข้าไปในรูได้อย่างราบรื่น และป้องกันเกลียวเสียหายระหว่างการติดตั้ง
• กระบวนการและอุปกรณ์: โดยทั่วไปแล้ว การลบมุมจะดำเนินการหลังจากการขึ้นรูปและก่อนการทำเกลียวเพื่อรับประกันความแม่นยำของมิติ ในการผลิตเชิงอุตสาหกรรม เครื่องปาดขอบเหล็ก มักใช้กันบ่อย เนื่องจากให้มุมที่สม่ำเสมอ ผิวเรียบเนียน และมีประสิทธิภาพสูงกว่าเมื่อเทียบกับการประมวลผลด้วยมือ

4.4การร้อยด้าย

• การกลิ้งเธรด: สำหรับสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง การเกลียวมักจะทำได้โดยใช้ เครื่องรีดเกลียวในกระบวนการนี้ แผ่นโลหะที่ขึ้นรูปไว้ล่วงหน้าจะถูกกดระหว่างลูกกลิ้งที่มีร่องเกลียว ทำให้โลหะไหลและเกิดเกลียวขึ้น วิธีนี้จะไม่ทำให้วัสดุหลุดออก ทำให้เกลียวแข็งแรงขึ้นและต้านทานความล้าได้ดีขึ้น สำหรับสลักเกลียวที่ทำจากโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูง อาจจำเป็นต้องอบอ่อนล่วงหน้าเพื่อลดความแข็งและลดการสึกหรอของลูกกลิ้ง
• การตัดด้าย: สำหรับสลักเกลียวที่ผลิตในปริมาณน้อยหรือผลิตตามสั่ง สามารถทำเกลียวได้โดยการตัดด้วยเครื่องกลึง ต๊าป หรือแม่พิมพ์ แม้ว่าวิธีนี้จะให้ความยืดหยุ่นในการผลิต แต่ก็ให้ความแข็งแรงของเกลียวที่ต่ำกว่าเกลียวรีด และโดยทั่วไปแล้วจะมีต้นทุนการผลิตที่สูงกว่า

4.5การอบด้วยความร้อน

• สลักเกลียวมาตรฐาน (≤ISO 8.8):การทำให้เป็นปกติ (ปรับปรุงความเหนียว ลดความเครียดภายใน)
• สลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง (≥ISO 10.9):การชุบแข็ง (ความร้อนถึง 800–900°C, การทำความเย็นอย่างรวดเร็ว) + การอบคืนตัว (ความร้อนถึง 400–600°C, การทำความเย็นช้าๆ) เพื่อเพิ่มความแข็งแกร่งและความเหนียว
• สลักเกลียวพิเศษ:การบำบัดด้วยสารละลาย (สแตนเลส ช่วยเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อน) หรือการเพิ่มคาร์บอน (สลักเกลียวที่ทนต่อการสึกหรอ เช่น เครื่องจักรกลทางการเกษตร)

4.6การบำบัดพื้นผิว

• การชุบสังกะสี (การชุบด้วยไฟฟ้า/การชุบแบบจุ่มร้อน):ทนทานต่อการกัดกร่อนสำหรับสภาพแวดล้อมภายใน/แห้ง สังกะสีจุ่มร้อนช่วยปกป้องได้ดีกว่าสำหรับการใช้งานกลางแจ้ง
• การชุบนิกเกิล/โครเมียม: เพื่อการตกแต่ง + ทนทานต่อการกัดกร่อน (เช่น เฟอร์นิเจอร์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค)
• การเคลือบแบบดาโครเมต:ทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยมสำหรับสภาพแวดล้อมทางทะเล/สารเคมี (ไม่มีความเสี่ยงต่อการเปราะจากไฮโดรเจน)
• การดำ/การฟอสเฟต:การป้องกันสนิมราคาประหยัดสำหรับสภาพแวดล้อมภายในอาคารที่มีการกัดกร่อนต่ำ (เช่น สลักเกลียวภายในเครื่องจักร)

4.7การตรวจสอบคุณภาพ

• การตรวจสอบมิติ: ตรวจสอบเส้นผ่านศูนย์กลางเกลียว (หลัก/รอง/ระยะพิทช์) ความยาว มุมเอียง และความคลาดเคลื่อน (เช่น IT8 สำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางระยะพิทช์)
• การทดสอบเชิงกล:ความแข็งแรงแรงดึง ความแข็งแรงจุดยืดหยุ่น ความแข็ง (Rockwell/Brinell) และความแข็งแรงเฉือน
• การตรวจสอบพื้นผิว:ตรวจสอบข้อบกพร่องในการชุบ (การลอก ตุ่มพอง) หรือรอยแตก

5.0คำศัพท์สำคัญและการตีความข้อมูลจำเพาะของโบลต์

การทำความเข้าใจพารามิเตอร์ทางเทคนิคเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อความเข้ากันได้ของสลักเกลียวและความสามารถในการรับน้ำหนัก คำศัพท์หลักและวิธีการระบุมีดังนี้:

5.1เงื่อนไขที่เกี่ยวข้องกับกระทู้

(1) เส้นผ่านศูนย์กลางเกลียว

• เส้นผ่านศูนย์กลางหลัก (d): เส้นผ่านศูนย์กลางเกลียวที่ใหญ่ที่สุด (จากยอดถึงยอด) เท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางของสลักเกลียวปกติ (เช่น M10 = 10 มม.) กำหนดการเลือกน็อต (เส้นผ่านศูนย์กลางรองของน็อตต้องตรงกับเส้นผ่านศูนย์กลางหลักของสลักเกลียว)
• เส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก (d1):เส้นผ่านศูนย์กลางเกลียวที่เล็กที่สุด (จากรากถึงราก) ส่งผลโดยตรงต่อความแข็งแรงในการเฉือน (d1 ยิ่งมาก = พื้นที่เฉือนยิ่งมาก)
• เส้นผ่านศูนย์กลางสนาม (d2):ค่าเฉลี่ยของเส้นผ่านศูนย์กลางหลัก/รอง กุญแจสำคัญในการประกอบเกลียว (ความเบี่ยงเบนทำให้ประกอบหลวม/แน่น ควบคุมได้ตามระดับ IT8)

(2) ระยะห่างและเกลียวต่อนิ้ว (TPI)

• ระดับเสียง (P, เมตริก): ระยะห่างแกนระหว่างสันที่อยู่ติดกัน (มม.) ระยะพิทช์หยาบเป็นค่าเริ่มต้น (เช่น M10 = 1.5 มม.) ระยะพิทช์ละเอียดจะถูกระบุอย่างชัดเจน (เช่น M10×1.0)
• TPI (อิมพีเรียล): จำนวนเกลียวต่อนิ้ว (1 นิ้ว = 25.4 มม.) ตัวอย่าง: 1/4”-20 = 20 TPI (ระยะพิทช์ ≈ 1.27 มม.)

(3) ทิศทางและโปรไฟล์ของเกลียว

• ทิศทาง: ขวามือ (RH, มาตรฐาน); ซ้ายมือ (LH, มีเครื่องหมาย เช่น M10×1.0×50-LH)
• ประวัติโดยย่อ:เกลียวสามเหลี่ยม 60° (เกลียวเมตริก/UNC/UNF มาตรฐาน); เกลียว Whitworth 55° (ท่อ หายากสำหรับสลักเกลียว)

5.2คำศัพท์ที่เกี่ยวข้องกับมิติ

(1) ความยาวที่กำหนด (L)

• คำนิยาม:ความยาวแกนของสลักเกลียว วัดต่างกันตามประเภทหัว:

• หัวหกเหลี่ยม/หัวกลม: จากพื้นผิวรับน้ำหนักของหัว (ด้านล่างแบน) ไปจนถึงปลายด้าม
• หัวจมลึก: จากพื้นผิวด้านบนของหัว (เรียบเสมอกับวัสดุ) ไปจนถึงปลายด้าม
  • กฎการเลือก:ตรวจสอบให้แน่ใจว่าสลักเกลียวผ่านส่วนประกอบทั้งหมด โดยมีเกลียวยื่นออกมาจากน็อต 1–3 รอบ (สั้นเกินไป = แรงยึดต่ำ ยาวเกินไป = วัสดุสิ้นเปลือง/รบกวน)

(2) เส้นผ่านศูนย์กลางก้าน (d)

• เส้นผ่านศูนย์กลางของก้านเรียบ (เท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางปกติ เช่น M10 = 10 มม.) ขนาดรูในส่วนประกอบ: 0.1–0.3 มม. (เมตริก) หรือ 0.004–0.012 นิ้ว (อิมพีเรียล) ใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของก้าน (เพื่อการสอดที่ราบรื่น)

(3) แชมเฟอร์ (C)

• ปลายเรียวของแกน (มุม 45°/60° ความยาว 0.5–1× ระยะพิทช์) เพื่อช่วยนำทางการติดตั้งและปกป้องเกลียว

5.3ตัวอย่างข้อมูลจำเพาะ

น็อตเมตริก (มาตรฐาน ISO): M12-1.75×60-8.8-Zn

• M: เกลียวเมตริก
• 12: เส้นผ่านศูนย์กลางที่กำหนด (12 มม.)
• 75: ระดับเสียง (หยาบ ค่าเริ่มต้นสำหรับ M12)
• 60: ความยาวปกติ (60 มม.)
• 8: ระดับความแข็งแรง (ความแข็งแรงแรงดึง ≥800 MPa, ความแข็งแรงจุดคราก ≥640 MPa)
• Zn: พื้นผิวชุบสังกะสี

สลักเกลียวอิมพีเรียล (มาตรฐาน SAE): 5/16”-18×3”-เกรด 5-HD

• 5/16”: เส้นผ่านศูนย์กลางที่กำหนด (~7.94 มม.)
• 18: TPI = 18 (ระยะห่าง ≈1.41 มม.)
• 3”: ความยาวปกติ (~76.2 มม.)
• เกรด 5: เกรดความแข็งแรง (แรงดึง ≥120 ksi, คราก ≥92 ksi)
• HD: หัวหกเหลี่ยม

6.0ระดับความแข็งแรงของสลักเกลียว: ทำความเข้าใจ "เครื่องหมายตัวเลข"

ระดับความแข็งแรงสะท้อนถึงความแข็งแรงดึง/ครากของสลักเกลียว โดยมีมาตรฐานแตกต่างกันไปในแต่ละภูมิภาค มาตรฐานที่พบบ่อยที่สุด ได้แก่ ISO (เมตริก), SAE (อิมพีเรียล) และ ASTM (การใช้งานพิเศษ)

6.1มาตรฐาน ISO (สลักเกลียวเมตริก ใช้ทั่วโลก)

กำหนดโดย ISO 898-1 แสดงเป็นตัวเลขสองตัวที่คั่นด้วยจุด (เช่น 8.8):

• ตัวเลขแรก: ความแข็งแรงแรงดึงขั้นต่ำ (UTS) ในหน่วย MPa × 100 (เช่น “8” = ≥800 MPa)
• ตัวเลขที่สอง: อัตราผลตอบแทน (ความแข็งแรงผลตอบแทน/UTS) × 0.1 (เช่น “8” = ความแข็งแรงผลตอบแทน ≥800×0.8=640 MPa)

6.2มาตรฐาน SAE (สลักเกลียวอิมพีเรียล, มาตรฐานสหรัฐอเมริกา)

กำหนดโดย SAE J429 แสดงเป็น “เกรด + ตัวเลข” (เช่น เกรด 5) หน่วยเป็น ksi (1 ksi = 6.89 MPa):

6.3มาตรฐาน ASTM (การใช้งานพิเศษ โดดเด่นในสหรัฐอเมริกา)

มุ่งเน้นไปที่สถานการณ์อุณหภูมิสูง แรงดันสูง หรือทนต่อการกัดกร่อน:

6.4หลักการเลือกเกรดความแข็งแกร่ง

• หลีกเลี่ยงการกำหนดรายละเอียดมากเกินไป:สลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูงนั้นมีราคาแพงและต้องใช้เกลียว/แหวนรองที่เข้ากัน (เช่น เกลียว 4.6/5.8 ก็เพียงพอสำหรับเฟอร์นิเจอร์)
• โหลดการแข่งขัน/สภาพแวดล้อม:แรงเฉือน/โหลดแบบไดนามิก (ตัวถังรถยนต์) ต้องมี ≥ISO 8.8; อุณหภูมิสูง (หม้อไอน้ำ) ต้องมี ASTM A193; การกัดกร่อนต้องใช้สเตนเลสสตีล (304/316) ที่มีความแข็งแรงเท่ากัน
• ไม่มีการผสมเกรด:ห้ามเปลี่ยนเกรด 8 เป็นเกรด 2 (ความแข็งแรงไม่เพียงพอ) หรือในทางกลับกัน (แรงยึดที่มากเกินไปจะทำให้ส่วนประกอบเสียรูป)

7.0แนวทางการเลือกและการติดตั้งสลักเกลียว

การเลือกสลักเกลียวต้องสมดุลระหว่างสภาวะการทำงาน การจับคู่พารามิเตอร์ และการควบคุมต้นทุน ปฏิบัติตามขั้นตอนต่อไปนี้:

7.1ชี้แจงเงื่อนไขการปฏิบัติงาน

(1) ประเภทและขนาดของโหลด

• ประเภทโหลด:

• ความตึง (เช่น สลักเกลียวยก): สลักเกลียวที่มีเกลียวเต็ม/บางส่วน (ต้องแน่ใจว่ามีการเข้าเกลียวเพียงพอ)
• การเฉือน (เช่น ข้อต่อเหล็ก): สลักเกลียวที่มีเกลียวบางส่วน (ก้านเรียบช่วยกระจายแรงเฉือน หลีกเลี่ยงการล้มเหลวของรากเกลียว)
• แรงดึง-แรงเฉือนรวมกัน (เช่น เพลาขับ): สลักที่มีความแข็งแรงสูง (≥ISO 8.8) พร้อมก้านเรียบ
  • ขนาดโหลด:คำนวณค่าแรงดึง/แรงยืดหยุ่นที่ต้องการ (เช่น ≥600 MPa → ISO 8.8)

(2) สภาพแวดล้อมการติดตั้ง

• กัดกร่อน (ความชื้น/กรด/น้ำทะเล):สลักเกลียวสแตนเลส (304/316) หรือเคลือบดาโครเมต
• อุณหภูมิสูง (>200°C): ASTM A193 B7/B16 หรือสลักเกลียว Inconel
• เครื่องยนต์ที่มีแรงสั่นสะเทือนสูง: น็อตหน้าแปลน (หยัก) + น็อตล็อค/กาวล็อคเกลียว

(3) ความต้องการการประกอบ/บำรุงรักษา

• การถอดประกอบบ่อยครั้ง:สลักเกลียว (ปลายคงที่ช่วยป้องกันรูเกลียว)
• พื้นที่จำกัด:สลักเกลียวหกเหลี่ยมโปรไฟล์ต่ำ หรือ สลักเกลียวหัวจม
• การทำงานด้วยมือเดียว:น็อตล้อเลื่อน (คอเหลี่ยม ป้องกันการหมุน)

7.2จับคู่พารามิเตอร์หลัก

• การจับคู่มิติ:

• เส้นผ่านศูนย์กลาง: จับคู่รูทะลุส่วนประกอบ (ใหญ่กว่าก้าน 0.1–0.3 มม.)
• ความยาว: ความหนาของส่วนประกอบทั้งหมด + ความหนาของน็อต + เกลียว 1–3 รอบ (เช่น ส่วนประกอบ 20 มม. + น็อต 8 มม. → สลักเกลียว 30 มม.)
• ประเภทเกลียว: เมตริก/อิมพีเรียล (ไม่สามารถใช้แทนกันได้)
  • การจับคู่วัสดุ/การเคลือบผิว:
• การใช้งานทั่วไป: เหล็ก 45# + ชุบสังกะสี
• การกัดกร่อน: สแตนเลส 316
• กลางแจ้ง: การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน

7.3การควบคุมต้นทุน

• ต้องการขนาดมาตรฐาน:M6/M8/M10 (ผลิตจำนวนมาก ต้นทุนต่ำกว่า) ในขนาดที่กำหนดเอง
• เพิ่มประสิทธิภาพวัสดุ/กระบวนการ:เหล็กกล้าคาร์บอน (ราคาถูกกว่าเหล็กอัลลอยด์) + การตีขึ้นรูปเย็น (ราคาถูกกว่าการตีขึ้นรูปร้อน) + การรีดเกลียว (ราคาถูกกว่าการตัด)

7.4หมายเหตุการติดตั้ง

• ใช้เครื่องมือที่ถูกต้อง:ขนาดประแจ/บล็อกไม้ขีดไฟ (หลีกเลี่ยงประแจปรับได้ ซึ่งจะทำให้ลื่นและทำให้หัวประแจเสียหาย)
• ควบคุมแรงบิดในการขัน:ปฏิบัติตามตารางแรงบิด (เช่น M10×8.8 → 35–45 N·m; แรงบิดส่วนเกิน = สลักเกลียวหัก/เสียรูป; ไม่เพียงพอ = แรงยึดต่ำ)
• ป้องกันการเปราะของไฮโดรเจน:สลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง (≥ISO 10.9) ต้องใช้การบรรเทาด้วยไฮโดรเจนหลังการชุบ (200–230°C เป็นเวลา 2–4 ชั่วโมง)
• การตรวจสอบตามปกติ: สลักเกลียวที่เสี่ยงต่อการสั่นสะเทือน (เครื่องยนต์) → การขันให้แน่นเป็นระยะ

8.0บทสรุป

สลักเกลียวแม้จะมีขนาดเล็ก แต่ก็เป็นหัวใจสำคัญของความปลอดภัยทั้งทางกลและโครงสร้าง การออกแบบ การผลิต และการเลือกใช้สลักเกลียวล้วนมีรากฐานมาจากหลักวิศวกรรมที่แม่นยำ ตั้งแต่ “ก้านเรียบสำหรับแรงเฉือน” ไปจนถึง “มาตรฐาน ISO 12.9 สำหรับความแข็งแรงสูงสุด” ทุกรายละเอียดล้วนสอดคล้องกับความต้องการใช้งานจริง

เพื่อให้มั่นใจถึงความน่าเชื่อถือของการเชื่อมต่อ ควรหลีกเลี่ยงความเข้าใจผิด เช่น "สลักเกลียวเป็นแบบทั่วไป" หรือ "ยิ่งแข็งแรงยิ่งดี" ควรวิเคราะห์ภาระ สภาพแวดล้อม และพารามิเตอร์ต่างๆ อย่างเป็นระบบ และเชื่อมโยงคำศัพท์ (เช่น การลบมุม) เข้ากับการผลิต (เช่น การลบมุมหลังการขึ้นรูป) และการติดตั้ง (เช่น การสอดแทรกแบบมีไกด์) แทน

สำหรับวิศวกร ช่างเทคนิค และผู้ปฏิบัติงาน การเชี่ยวชาญความรู้ดังกล่าวไม่เพียงแต่จะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพ แต่ยังช่วยปกป้องเสถียรภาพของอุปกรณ์/โครงสร้างในระยะยาวอีกด้วย

อ้างอิง

wilsongarner.com/what-is-a-bolt/

www.fastenright.com/blog/bolts-and-screws-what-is-the-difference

www.iqsdirectory.com/articles/bolts/types-of-bolts.html

www.bwindustrialsales.com/resources/ความแตกต่างระหว่างสกรูและโบลต์