قبل از همه چیز بهتر است که بدانیم واشر چیست؟ به طور خلاصه واشرها از عناصر اتصالدهنده هستند و از فلزات مقاوم ساخته میشوند. معمولاً در شکلها، انواع و اندازههای متنوعی تولید میشوند و هر نوع آن کارکرد ویژهای دارد. برای نمونه، واشرهای تخت به توزیع یکنواخت بارِ یک بست کمک میکنند و همچنین مانع از آسیب دیدن قطعه در اثر فشار زیاد میشوند. این نوع واشرها در کاربردهای چوبی، فلزی و پلاستیکی برای افزایش پایداری مورد استفاده قرار میگیرند.
به همین ترتیب، واشرهای فنری میزان تنش را افزایش میدهند و همچنین کمک میکنند تا بستها در اثر لرزش و نیروهای ارتعاشی شل نشوند. با این حال، هر دو نوع واشر برای ایجاد اتصالات بادوام و ماندگار ضروری هستند. حالا بیایید وارد جزئیات انواع واشرها، اندازهها و استانداردهای رایجی شویم که معمولاً بر اساس آنها ساخته میشوند.
هدف استفاده از واشر چیست؟
واشر چندین استفاده دارد که به تفکیک به برخی از آنها اشاره میکنیم.
توزیع یکنواخت بار
واشر به توزیع باری که بر یک بست وارد میشود کمک میکند. این قطعه، فشار را بهطور یکنواخت روی سطح ماده پخش میکند و مانع از آن میشود که نیرو در ناحیهای محدود متمرکز شده و باعث آسیب شود. به این ترتیب، اتصال نسبت به یک اتصال ساده و بدون برنامهریزیشده، بسیار مطمئنتر و پایدارتر خواهد بود.
جلوگیری از آسیب سطح
انواع مختلف واشرها وظیفه دارند تنش میان بست و سطح را جذب کنند. این قطعات از مادهی سازه در برابر فدا شدن، خم شدن یا فشرده شدن توسط بست محافظت میکنند؛ موادی که میتوانند از جنس چوب، فلز یا پلاستیک باشند.
جلوگیری از شل شدن
برخی واشرها، مانند واشرهای فنری، مانع از شل شدن بستها میشوند. این واشرها با اعمال تنش، در برابر لرزشها یا حرکتهایی که ممکن است بهتدریج باعث شل شدن بست شوند مقاومت میکنند. به این ترتیب، اتصال شما حتی در محیطهایی با ارتعاش زیاد نیز محکم و پایدار باقی میماند.
بهبود سفتی اتصال
واشرها یک لایهی اضافیِ پشتیبان فراهم میکنند که میزان سفتی اتصال را افزایش میدهد. با وجود واشر، بستها چسبندگی محکمتری پیدا میکنند و احتمال شل شدن پیچها یا مهرهها تحت فشار کاهش مییابد.
افزایش طول عمر
واشرها به افزایش عمر مفید هم بستها و هم مواد سازه کمک میکنند. این قطعات با کاهش اصطکاک و جلوگیری از تماس مستقیم میان بخشهای فلزی، میزان فرسایش را کم میکنند. نتیجه این کار، دوام طولانیمدت اتصال است؛ حتی در شرایط استفادهی سنگین یا تحت تنش بالا.
انواع واشر چیست؟
واشر انواع مختلفی دارد که به تفکیک به آنها میپردازیم.
واشرهای تخت
نقش واشرهای تخت در محیطهای ماشینکاری و تولید، بیش از حد قابل تأکید نیست. این واشرها از متمرکز شدن بار در نقاط خاص جلوگیری میکنند؛ موضوعی که میتواند به خرابی زودهنگام منجر شود. به این ترتیب، واشرهای تخت احتمال آسیبدیدگی سطح بیرونی و احتمال تغییر شکل ماده را کاهش میدهند.
علاوه بر کاربردهای عمومی، این واشرها عمدتاً در صنایع خودروسازی، ساختوساز و ماشینآلات برای افزایش پایداری مورد استفاده قرار میگیرند.
واشرهای فنری
واشرهای فنری که با نام واشرهای شکافدار (Split Washers) نیز شناخته میشوند، اطمینان میدهند که بست در اثر فشار واردشده شل نشود. این واشرها یک پیشبار (Pre‑load) ایجاد میکنند که در برابر لرزش یا نیروهایی که تمایل به شل کردن بست دارند مقاومت میکند.
واشرهای فنری معمولاً در اتصالهایی بهکار میروند که در معرض حرکت مداوم یا ارتعاشهای پیوسته هستند. این واشرها با ایجاد یک گیرایی محکم کمک میکنند از شل شدن پیچ یا مهره جلوگیری شود.
واشرهای قفلدار
واشرهای قفلدار برای افزایش مقاومت در برابر چرخش و شل شدن مورد استفاده قرار میگیرند. این نوع واشرها دارای دندانههای داخلی یا خارجی هستند که در سطح قطعه میخزند یا فرو میروند تا اتصال تحت نیروهای مختلف شل نشود.
در محیطهای تولیدی، واشرهای قفلدار جزو اجزای ضروری بهویژه در کاربردهایی هستند که گشتاور بالا و ارتعاش شدید وجود دارد. برای نمونه، استفاده از آنها در اکثر موتورها و مونتاژ تجهیزات سنگین بسیار رایج است، زیرا پایداری اتصال را در شرایط کاری سخت تضمین میکنند.
واشرهای بشقابی (Belleville Washers)
واشرهای Belleville که به نام فنرهای دیسکی (Disc Springs) نیز شناخته میشوند، دارای شکل مخروطی هستند. این طراحی به آنها امکان میدهد که بار ثابت و نیروی یکنواختی را در طول زمان فراهم کنند.
شکل مخروطی این واشرها باعث میشود بتوانند بار را دریافت کنند و متناسب با تغییرات بار، تغییر شکل دهند. به همین دلیل، در موقعیتهایی استفاده میشوند که نیروی پیوسته و پایدار مورد نیاز است.
بهطور معمول، واشرهای Belleville در موارد زیر کاربرد دارند:
• تعلیق خودرو (Automobile Suspensions)
• پرسهای صنعتی (Industrial Presses)
واشرهای فندر (Fender Washers)
واشرهای فندر نسبت به واشرهای تخت معمولی قطر بیرونی بزرگتری دارند. این افزایش قطر باعث میشود سطح تماس وسیعتری ایجاد شود و در نتیجه قدرت بیشتری برای توزیع و تحمل بار فراهم کنند.
این واشرها زمانی بهکار میروند که نیاز باشد فشار بهصورت یکنواخت روی مواد نرمتر مانند ورق فلزی نازک یا پلاستیک پخش شود؛ موادی که اگر فشار نقطهای ایجاد شود ممکن است دچار فرورفتگی یا آسیب شوند.
در کاربردهای تولیدی، واشرهای فندر را میتوان در مواردی مانند:
• تابلوهای برق (Electrical Panels)
• بدنه خودرو (Car Bodies)
مشاهده کرد؛ جایی که پخش یکپارچه فشار و جلوگیری از آسیب سطح اهمیت بالایی دارد.
واشرهای آببندی (Sealing Washers)
این نوع واشرها با ایجاد فشار فشاری (Compression) میان واشر و سطح، از نشت جلوگیری میکنند. جنس آنها معمولاً از لاستیک یا سیلیکون است تا بتوانند بهخوبی تغییر شکل داده و درز را کاملاً ببندند.
واشرهای آببندی بهطور گسترده در کاربردهایی استفاده میشوند که سیالات در آنها نقش فعال دارند، از جمله:
• سیستمهای لولهکشی (Plumbing Systems)
• ماشینآلات هیدرولیکی (Hydraulic Machinery)
• موتورهای خودرو (Automotive Engines)
واشرهای شولدر (Shoulder Washers)
واشرهای شولدر برای ایزولهسازی، موقعیتدهی دقیق و ایجاد فاصلهی کنترلشده میان قطعات در یک مجموعهی صنعتی بهکار میروند. این واشرها دور بست قرار گرفته و کمک میکنند دو جزء بهدرستی در راستای مورد نظر قرار گیرند؛ بهویژه در سیستمهای الکتریکی یا مکانیزمهای حساس که دقت در تراز اهمیت بالایی دارد.
در خطوط تولید، واشرهای شولدر نقش مهمی در جلوگیری از ارتعاشات منجر به اتصال کوتاه و نیز پیشگیری از ناهماهنگی مکانیکی در تجهیزات ظریف ایفا میکنند. این ویژگیها باعث شده این نوع واشر در مونتاژ تجهیزات الکتریکی، دستگاههای دقیق و سامانههای مکانیکی کوچک بسیار پرکاربرد باشد.
واشرهای کانتِرسانک (Countersunk Washers)
این نوع واشرها برای استفاده در سوراخهای پخدار یا کانتِرسانک طراحی شدهاند؛ جایی که لازم است بست کاملاً همسطح با سطح قطعه قرار گیرد. این ویژگی زمانی اهمیت پیدا میکند که علاوه بر عملکرد صحیح، ظاهر و یکنواختی سطح نیز مهم باشد.
واشرهای کانتِرسانک در صنایعی مانند:
• هوافضا (Aerospace)
• تولید و ماشینسازی (Manufacturing)
بهکار میروند؛ جایی که سطحی صاف، تمیز و بدون برآمدگی مورد نیاز است.
واشرهای ریوت (Rivet Washers)
واشرهای ریوت همراه با پرچها (Rivets) بهکار میروند تا تماس محکمتری ایجاد کنند و در عین حال بار واردشده را بهصورت همزمان و یکنواخت پخش کنند.
این نوع واشرها زمانی مفید هستند که جنس قطعه بسیار نازک باشد و نتوان از سختافزارهای استاندارد بدون ایجاد آسیب استفاده کرد.
در فرآیندهای تولید، واشرهای ریوت را معمولاً در موارد زیر میبینیم:
• ورقهای فلزی نازک (Sheet Metal)
• قطعات سبکوزن (Lightweight Components)
کاربرد اصلی آنها این است که بست یا پرچ باعث ایجاد خراش، فرورفتگی یا آسیب روی سطح نشود و توزیع بار بهصورت صاف و ایمن انجام گیرد.
واشرهای نایلُک (Nylock Washers)
واشرهای نایلُک از نظر ساختار مشابه واشرهای تاپر (Topper Washers) هستند، با این تفاوت که در بخش تختِ واشر یک حلقهٔ نایلونی تعبیه شده است. این حلقهٔ نایلونی با ایجاد اصطکاک اضافی مانع از چرخش ناخواسته و در نتیجه شل شدن اتصال بر اثر لرزش میشود.
این ویژگی، واشرهای نایلُک را برای استفاده در تجهیزاتی که حرکت مداوم، ارتعاش پیوسته یا جابهجایی دائمی دارند، بسیار مناسب میکند. از همین رو، در ماشینآلات و تجهیزات صنعتی که نیاز به پایداری اتصال در شرایط پویا دارند، بهطور گسترده مورد استفاده قرار میگیرند.
واشرهای دندانهدار (Serrated Washers)
واشرهای دندانهدار دارای لبههای بُرنده یا دندانهدار هستند که هنگام سفت شدن بست، این دندانهها به سطح قطعه فرو میروند و یک گیرایی بسیار محکم ایجاد میکنند. همین ویژگی باعث میشود اتصال در برابر شل شدن کاملاً مقاوم باشد.
این نوع واشرها برای کاربردهایی که ارتعاش شدید دارند بسیار مناسباند؛ از جمله:
• خودروها (Automobiles)
• محصولات و مکانیزمهای مکانیکی (Mechanical Products)
در چنین محیطهایی که امنیت و پایداری اتصال اهمیت بالایی دارد، واشرهای دندانهدار نقش حیاتی در جلوگیری از loosening یا باز شدن ناخواستهٔ بست ایفا میکنند.
واشرهای موجی (Wave Washers)
واشرهای موجی دارای انحناها یا موجهایی روی سطح خود هستند که همین ساختار موجدار باعث میشود بتوانند تحت فشار ثابت کار کنند و در عین حال شوکها و ضربههای ناشی از تغییرات بار را تا حد زیادی جذب و کم کنند.
این واشرها برای کاربردهایی مناسباند که در آنها بار واردشده دائماً در حال تغییر است؛ یعنی هر نوع حرکتی باعث نوسان در نیرو میشود. بهعنوان نمونه، از واشرهای موجی در سیستمهایی مانند:
• تعلیق خودروها (Suspensions)
و سایر مکانیزمهایی که نیاز به میرایی لرزش و مدیریت بارهای متغیر دارند، استفاده میشود.
واشرهای مخروطی (Tapered Washers)
واشرهای مخروطی ظاهری شبیه مخروط یا کونیک دارند. این شکل هندسی باعث میشود بتوانند فشار واردشده بر اتصال را بهطور یکنواخت توزیع کنند و در عین حال بینظمیها یا عدمهممحوریهای جزئی در محل اتصال را جبران کنند.
این واشرها معمولاً در صنایعی بهکار میروند که دقت بسیار بالا و همترازی دقیق قطعات ضروری است؛ از جمله:
• هوافضا (Aerospace)
• تولید و مونتاژ خودرو (Automotive Production)
در این صنایع، کوچکترین انحراف در زاویه یا هممحوری میتواند بر عملکرد کل سیستم تأثیر بگذارد، بنابراین واشرهای مخروطی انتخابی ایدهآل برای مدیریت چنین شرایط حساسی هستند.
واشرهای عایق (Isolation Washers)
واشرهای عایق معمولاً از مواد غیررسانا مانند لاستیک، نایلون یا مواد مشابه ساخته میشوند؛ موادی که اجازه عبور جریان الکتریکی را نمیدهند و مانع برقراری رسانایی بین قطعات میشوند.
این نوع واشرها در مواردی استفاده میشوند که ایزولاسیون الکتریکی برای ایمنی یا برای کارکرد بهینه قطعات ضروری باشد. به همین دلیل، واشرهای عایق کاربرد گستردهای در موارد زیر دارند:
• مدارات الکترونیکی (Electronic Circuits)
• تجهیزات و مکانیزمهای مکانیکی حساس (Mechanical Equipment)
در این کاربردها، واشرهای عایق کمک میکنند تا تماس الکتریکی ناخواسته رخ ندهد و همچنین قطعات از یکدیگر جدا و محافظت شوند تا سیستم بهدرستی و بدون خطر عمل کند.
واشرهای قفلدار شانهای (Shoulder Lock Washers)
واشرهای قفلدار شانهای ترکیبی از سیستم واشر شانهای (Shoulder Washer) و سیستم قفلدار (Lock Washer) هستند. این طراحی دوگانه باعث میشود که هم جایگیری و موقعیتگذاری قطعات بهدرستی حفظ شود و هم اتصال تحت هیچ شرایطی شل نشود.
به بیان دیگر، این واشرها هم Alignment دقیق را تضمین میکنند و هم Loose‑proof بودن اتصال را فراهم میسازند.
به همین دلیل، در کاربردهایی که هم پایداری مکانیکی و هم حفظ موقعیت قطعات اهمیت دارد، واشرهای قفلدار شانهای گزینهای بسیار مناسب محسوب میشوند.
واشرهای اصطکاکی (Friction Washers)
واشرهای اصطکاکی برای کاهش حرکت یا چرخش ناخواستهٔ قطعهٔ مرتبط طراحی شدهاند. این نوع واشرها با ایجاد اصطکاک کنترلشده بین قطعات، از لغزش یا چرخش اضافه جلوگیری میکنند و باعث پایداری بیشتر در اتصال میشوند.
واشرهای اصطکاکی معمولاً در مکانیزمهایی استفاده میشوند که حرکت دورانی دقیق اهمیت دارد، از جمله:
• چرخدندهها (Gears)
• اتصالهای چرخشی (Rotary Joints)
بهطور ویژه در صنعت خودرو و هوافضا کاربرد گسترده دارند؛ جایی که حتی مقدار اندکی حرکت ناخواسته میتواند بر عملکرد کل سیستم اثر بگذارد.
واشرهای دو سرپیچ (Double-Ended Washers)
واشرهای دو سرپیچ معمولاً دارای سوراخهای رزوهدار در هر دو انتها هستند. این ساختار به آنها امکان میدهد برای ایجاد فاصلهٔ دقیق (Spacing) یا قفلکردن اتصال (Locking) مورد استفاده قرار گیرند.
این واشرها زمانی ایدهآل هستند که لازم باشد یک فاصلهٔ ثابت و کنترلشده بین دو قطعه حفظ شود؛ بهویژه در کاربردهایی مانند:
• ماشینآلات (Machinery)
• ساختوساز (Construction)
در چنین محیطهایی، واشرهای دو سرپیچ کمک میکنند قطعات بدون جابهجایی یا تغییر فاصله، در جای خود باقی بمانند و اتصال پایدار و دقیق برقرار بماند.
جمع بندی
واشرها قطعاتی هستند که برای توزیع فشار، جلوگیری از آسیب سطح، افزایش پایداری و جلوگیری از شل شدن اتصالها استفاده میشوند.
واشرهای تخت رایجترین نوعاند و از تغییر شکل سطح جلوگیری میکنند. واشرهای فنری و قفلدار اتصال را در برابر لرزش ایمن میسازند.
برای شرایط خاص، واشرهای بشقابی، موجی و مخروطی شوک و بارهای متغیر را مدیریت میکنند. فندر واشرها سطح تماس بیشتری ایجاد میکنند و واشرهای آببندی مانع نشتی میشوند.
انواع دیگر مانند شولدر، کانتِرسانک، ریوت، نایلاک، دندانهدار، اصطکاکی و دو سرپیچ نیازهای دقیقتری مثل ایزولاسیون، همسطحسازی یا جلوگیری از لغزش را پوشش میدهند.
