حاسبة الثقوب الحرة - العثور على حجم الثقب المثالي للمسامير والبراغي

حاسبة ثقوب الخلوص

ثقب الخلوص هو ثقب يُحفر بقطر أكبر قليلًا من قطر المسمار أو البرغي، بحيث يمر المُثبّت بحرية من دون أن تلامس لوالبه الجوانب. تبحث حاسبة ثقوب الخلوص عن قطر الثقب الصحيح لمقاس مسمار أو برغي معين، باستخدام جداول هندسية معيارية بدلًا من التخمين.

ما هو ثقب الخلوص؟

توجد ثلاثة أنواع أساسية من ثقوب المُثبّتات.

• يحتوي الثقب الملولب على لوالب مقطوعة داخله. يمسك البرغي بهذه اللولبات، وهو ما يثبت الجزأين معًا فعليًا.
• لا يحتوي ثقب الخلوص على لوالب. ويُقطع بعرض أكبر من المُثبّت، بحيث ينزلق المسمار أو البرغي خلاله من دون مقاومة، ثم يُثبت باللّولبة في ثقب ملولب أو صامولة على الجانب الآخر.
• يكون الثقب ذو التركيب التداخلي أصغر من المُثبّت. ويجب ضغط الجزء عليه أو إدخاله بالقوة.

قد يؤدي ثقب الخلوص الأصغر من اللازم إلى قطع اللّوالب داخل الثقب أو منع مرور المُثبّت تمامًا. أما الثقب الأكبر من اللازم فيسمح للمُثبّت بالتحرك من موضعه ويقلل المساحة المستوية أسفل رأس البرغي أو حلقة التوزيع، التي تتحمل حمل الشد.

تتيح ثقوب الخلوص أيضًا مجالًا لانحرافات المحاذاة الصغيرة بين الأجزاء، وتسمح للتجميعات بالحركة قليلًا عند تمدد المواد أو انكماشها بسبب الحرارة، وتقلل خطر تشقق الخشب أو تصدع البلاستيك قرب الثقب.

معادلة ثقب الخلوص

لا تنتج مقاسات ثقوب الخلوص عن معادلة بسيطة واحدة. تنشر هيئات المعايير جدولًا لقيم الخلوص، وتزداد قيمة الخلوص كلما كبر المسمار. تستخدم هذه الحاسبة قيم التركيب العادي من ISO 273 (للمُثبّتات المترية) وASME B18.2.8 (للمُثبّتات بالبوصة)، وهما الجدولان الأكثر استخدامًا في التصنيع العام وأعمال النجارة والتصنيع المعدني.

$D_{clearance} = D_{screw} + \text{الخلوص (من جدول المعيار)}$

بالنسبة إلى المسامير المترية، يتراوح الخلوص من 0.4 مم في المسمار M2 إلى 2.0 مم في المسمار M20 أو M24، وليس قيمة ثابتة واحدة أو نسبة مئوية. وتتبع المسامير ذات المقاسات بالبوصة جدولها الخاص في ASME B18.2.8، مع خلوص يزداد أيضًا على مراحل كلما كبر المسمار.

مثال محلول

يبلغ القطر الاسمي للمسمار M6 مقدار 6.0 مم. ويبلغ قطر ثقب الخلوص ذي التركيب العادي 6.6 مم، أي بخلوص مقداره 0.6 مم. ويكون مثقاب بقطر 6.6 مم أو 6.5 مم هو الخيار القياسي؛ أما المثقاب العادي بقطر 6 مم فسيكون ضيقًا أكثر من اللازم.

مقاسات ثقوب الخلوص المترية

مقاسات ثقوب خلوص المسامير الأمريكية المرقمة

يدرج ASME B18.2.8 ثقوب الخلوص ذات التركيب العادي للمسامير الآلية ذات الأرقام من #0 إلى #10، مع تخطي #7 و#9 (وهما مقاسان غير شائعين للمسامير الآلية). ولا يحدد صفًا للتركيب العادي للمقاس #12، لذلك لا يُتاح هذا المقاس.

مثال محلول

يبلغ قطر المسمار #8 مقدار 0.164 بوصة (4.17 مم). ويبلغ قطر ثقب الخلوص ذي التركيب العادي 0.196 بوصة (4.98 مم)، ويُنفَّذ هذا الثقب بمثقاب قياسي بالرقم 9. وتدرج بعض جداول المثاقب قيمة أصغر، هي 0.177 بوصة (4.5 مم)، للمسمار #8. وتأتي هذه القيمة من نظام مختلف ذي تركيب أضيق يُسمى «التركيب الحر» ويعتمد على مثاقب مرقمة، وليس من جدول ASME B18.2.8 للتركيب العادي الذي تستخدمه هذه الحاسبة. وقد يؤدي الخلط بين النظامين إلى ثقب يعيق حركة المسمار.

مقاسات ثقوب خلوص المسامير الأمريكية الكسرية

لا يحدد ASME B18.2.8 صفًا للتركيب العادي للمقاس 9/16"، لذلك لا يُتاح هذا المقاس.

مثال محلول

يبلغ قطر البرغي 1/4 بوصة مقدار 0.250 بوصة (6.35 مم). ويبلغ قطر ثقب الخلوص ذي التركيب العادي 0.281 بوصة (7.14 مم)، ويطابقه مثقاب قياسي بمقاس 9/32 بوصة. وهذا خلوص مقداره نحو 1/32 بوصة (0.79 مم)، وليس 1/16 بوصة (1.6 مم) كما تقترح بعض القواعد التقريبية.

تحول الحاسبة كل نتيجة بالبوصة إلى ملليمترات لعرضها، لأن 1 بوصة تساوي تمامًا 25.4 مم.

التركيب المحكم والتركيب العادي والتركيب السائب

تحدد المعايير أكثر من فئة واحدة لثقوب الخلوص. يستخدم التركيب الضيق أصغر خلوص ويحافظ على محاذاة الأجزاء بأكبر قدر ممكن من الدقة، لكنه يبطئ عملية التجميع. أما التركيب الفضفاض فيستخدم خلوصًا أكبر ويوفر مجالًا أوسع لتصحيح سوء المحاذاة أو استيعاب التمدد الحراري، لكنه ينتج وصلة أقل إحكامًا. تنتج هذه الحاسبة التركيب العادي فقط، وهو الخيار الأوسط المستخدم في معظم أعمال التجميع العامة في النجارة وتشغيل المعادن وصناعة الآلات.

كيفية استخدام حاسبة ثقوب الخلوص

1. اختر نوع المُثبّت من القائمة المنسدلة: متري (M2–M24)، أو أمريكي مرقم (#0–#10)، أو أمريكي كسري (1/4"–1").
2. اقرأ قطر المسمار ومقاس ثقب الخلوص الموصى به، وكلاهما معروض بالملليمترات.
3. افحص الرسم التخطيطي، الذي يرسم المسمار وثقب الخلوص بمقياس حقيقي لتسهيل رؤية الفجوة بينهما.
4. انسخ النتيجة لإدراجها في مخطط أو قائمة قص أو مجموعة ملاحظات.

الأسئلة الشائعة

ما الفرق بين ثقب الخلوص والثقب الملولب؟

لا يحتوي ثقب الخلوص على لوالب ويسمح بمرور المُثبّت بحرية. أما الثقب الملولب فتُقطع اللّوالب داخله لتمسك بالمُثبّت وتثبت الوصلة معًا. وفي الوصلة النموذجية المثبتة بالبراغي، يوجد ثقب الخلوص في الجزء المراد تثبيته، بينما يوجد الثقب الملولب (أو الصامولة) في الجزء الذي يُثبّت إليه.

ما مقدار زيادة قطر ثقب الخلوص على قطر المسمار؟

يعتمد ذلك على مقاس المسمار. ففي المسامير المترية يتراوح الخلوص من 0.4 مم في أصغر المقاسات إلى 2.0 مم في أكبرها، وفق جدول التركيب العادي. أما المسامير ذات المقاسات بالبوصة، فيحدد ASME B18.2.8 خلوصًا خاصًا لكل مقاس، يزداد أيضًا على مراحل بدلًا من أن يتبع كسرًا ثابتًا. ولا توجد نسبة مئوية واحدة تنطبق على كل مُثبّت.

ما مقاس المثقاب الذي ينبغي استخدامه لثقب الخلوص؟

استخدم المقاس الدقيق إذا كان المثقاب المطابق متاحًا. وإذا لم يكن متاحًا، فاختر المقاس الأكبر التالي بدلًا من الأصغر؛ فالثقب الأكبر قليلًا نادرًا ما يسبب مشكلات، بينما قد يمنع الثقب الأصغر من اللازم مرور المُثبّت أو يجبره على قطع لوالب جديدة.

لماذا تدرج بعض الجداول مقاس خلوص مختلفًا للمسمار نفسه؟

تستخدم بعض الجداول المنشورة نظام «التركيب الضيق» أو «التركيب الحر» المقترن بمثاقب مرقمة أو حرفية، وهو أضيق من جدول التركيب العادي المستخدم هنا. وقد يؤدي خلط القيم من النظامين إلى ثقب ضيق أكثر من اللازم بالنسبة إلى المُثبّت، لذلك يُفضل استخدام قيم نظام واحد طوال المشروع.

هل يجعل ثقب الخلوص الأكبر الوصلة أضعف؟

ليس ضمن نطاق التركيب العادي. تعتمد قوة الوصلة أساسًا على مدى إحكام شدّ المُثبّت وعلى المساحة المستوية التي يضغط عليها رأس البرغي أو حلقة التوزيع. وقد يقلل الثقب الأكبر بكثير من خلوص التركيب العادي تلك المساحة المستوية ويسمح للوصلة بالتحرك تحت الحمل، لكن ثقبًا بتركيب عادي لا يضعف الوصلة.

المراجع

• ISO 273:1979، المُثبّتات — ثقوب الخلوص للمسامير والبراغي، المنظمة الدولية للتوحيد القياسي.
• ASME B18.2.8، ثقوب الخلوص للمسامير والبراغي ومسامير التثبيت، الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين.