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

أحجام ثقوب الخلوص ليست نتيجة صيغة واحدة بسيطة. تنشر هيئات المعايير جدولًا للسماحات، وتزداد السماحة كلما كبر المسمار. وتستخدم هذه الحاسبة قيم التوافق العادي من المعيار ISO 273 (للمُثبّتات المترية، حيث يسمى التوافق العادي «السلسلة المتوسطة») والمعيار ASME B18.2.8 (للمُثبّتات بالبوصة)، وهما الجدولان الأكثر استخدامًا في التصنيع العام وأعمال النجارة والتشكيل.

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

بالنسبة إلى المسامير المترية، تتراوح السماحة من 0.4 مم في المسمار M2 إلى 2.0 مم في المسمار M20 أو M24، وليست قيمة ثابتة واحدة أو نسبة مئوية. وتتبع المسامير ذات المقاسات بالبوصة جدولها الخاص في ASME B18.2.8، مع سماحة تزداد أيضًا على مراحل كلما كبر المسمار.

مثال تطبيقي

يبلغ القطر الاسمي للمسمار M6 مقدار 6.0 مم. ويبلغ قطر ثقب الخلوص ذي التوافق العادي 6.6 مم، أي بسماحة مقدارها 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

يسرد المعيار ISO 273 سلسلة دقيقة وأخرى متوسطة وثالثة خشنة من ثقوب الخلوص لأقطار اللولب من 1 مم إلى 150 مم. والمعيار الهندي IS 1821:1987 مطابق للمعيار ISO 273-1979 وينشر مجانًا. ويعطي عموده المتوسط القيم أدناه. فعلى سبيل المثال، للولب قطره 8 مم ثقب دقيق قدره 8.4 مم وثقب متوسط قدره 9 مم وثقب خشن قدره 10 مم.

مقاسات ثقوب خلوص المسامير الأمريكية المرقمة

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

مثال تطبيقي

قطر المسمار #8 هو 0.164 بوصة (4.17 مم). وثقب الخلوص بالتوافق العادي له 0.196 بوصة (4.98 مم)، ويطابقه رأس مثقاب قياسي برقم 9. وتذكر بعض مخططات المثاقب رقمًا أصغر هو 0.177 بوصة (4.5 مم) للمسمار #8. وهذا الرقم يأتي من نظام «توافق حر» مختلف وأضيق يعتمد على رؤوس المثاقب المرقمة، لا من جدول التوافق العادي في ASME B18.2.8 الذي تستخدمه هذه الحاسبة. وقد يؤدي الخلط بين النظامين إلى ثقب يعلق عليه المسمار.

مقاسات ثقوب خلوص المسامير الأمريكية الكسرية

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

مثال تطبيقي

قطر البرغي 1/4 بوصة هو 0.250 بوصة (6.35 مم). وثقب الخلوص بالتوافق العادي له 0.281 بوصة (7.14 مم)، ويطابقه رأس مثقاب قياسي 9/32 بوصة. وهذه سماحة قدرها نحو 1/32 بوصة (0.79 مم)، لا 1/16 بوصة (1.6 مم) كما تقترح بعض القواعد التقريبية.

تحوّل الحاسبة كل نتيجة بالبوصة إلى ملّيمترات للعرض، لأن 1 بوصة تساوي 25.4 مم بالضبط.

التوافق الضيق والتوافق العادي والتوافق الواسع

يحدد المعيار ASME B18.2.8 ثلاث فئات لثقوب الخلوص: التوافق الضيق والعادي والواسع. يستخدم التوافق الضيق أصغر سماحة ويُبقي الأجزاء محاذاة بأكبر دقة ممكنة، على حساب بطء التركيب. ويستخدم التوافق الواسع سماحة أكبر ويتيح مجالًا أوسع لتصحيح عدم المحاذاة أو لاستيعاب التمدد الحراري، على حساب مفصل أقل إحكامًا. وتنتج هذه الحاسبة التوافق العادي فقط، وهو الخيار الأوسط المستخدم في معظم أعمال التركيب العامة في النجارة وأشغال المعادن وبناء 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

1. ASME. B18.2.8 — Clearance Holes for Bolts, Screws, and Studs (صفحة ملخص المعيار). ASME B18.2.8 — يغطي ثقوب الخلوص للمُثبّتات من #0 حتى 1.5 بوصة ومن M1.6 حتى M100 بفئات التوافق الضيق والعادي والواسع.
2. National Institute of Standards and Technology. NIST Guide to the SI, Appendix B.8: Factors for Units Listed Alphabetically. NIST SP 811 الملحق B.8 — معامل تحويل البوصة إلى المتر 2.54 E-02، مكتوب بخط عريض للدلالة على أنه دقيق.
3. Bureau of Indian Standards. IS 1821:1987 — Dimensions for Clearance Holes for Bolts and Screws (Third Revision)، مطابق للمعيار ISO 273-1979. IS 1821:1987 — الجدول في القسم 2 لثقوب الخلوص الدقيقة والمتوسطة والخشنة، من 1 مم إلى 150 مم.