در نگاه اول پیچ و مهره ابزاری بسیار ساده و ابتدایی به نظر می‌‌رسد. اما این ابزار ساده اساس و شالوده جهان پیچیده و مدرن امروز هستند. تمامی سازه‌ها، ماشین آلات، قطعات، دستگاه‌ها، ساختمان‌ها و… از اتصال چندین بخش مختلف به وجود آمده‌اند. پیچ و مهره به عنوان اتصال دهنده موقت، نقشی مهم در ایجاد این اتصالات به عهده دارند.
این پیچ و مهره است که اجزای مختلف یک سازه یا یک ماشین و حتی یک قاب عکس را در کنار هم نگه می‌‌دارد. اما این سوال مطرح می‌شود که آیا استفاده از پیچ ومهره به عصر صنعتی حاضر برمی‌گردد؟ بطورکلی تولید و استفاده از پیچ و مهره برای اولین بار کی و کجا صورت گرفته است؟ چه کسی برای اولین بار ایده استفاده از این ابزار کاربردی را مطرح کرده است؟ در ادامه مقاله با ما باشید تا نگاهی مختصر به تاریخچه پیچ و مهره اندازیم.
فهرست مطالب
تاریخچه پیچ و مهره
همانطور که گفتیم پیچ و مهره یکی از رایج ترین عناصر مورد استفاده در ساخت و ساز و طراحی ماشین آلات است. آنها همه چیز را در کنار هم نگه می دارند، از پیچ استفاده شده در لولای در گرفته تا پیچ و مهره‌هایی که در ساخت سفینه‌های فضایی استفاده می‌شوند. با این حال، آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که پیچ و مهره یا اتصال دهنده‌های موقت واقعاً از کجا آمده‌اند؟
اولین پیچ چه زمانی ساخته شد؟
تاریخچه استفاده از از اتصال دهنده‌های رزوه شده تا 400 سال قبل از میلاد مسیح ردیابی شده است. اما آنچه که ما به عنوان پیچ و مهره مدرن و پیشرفته می‌شناسیم و استفاده می‌کنیم، قدمتی 150 ساله دارد. کارشناسان در مورد تاریخچه پیدایش پیچ و مهره و منشا این ابزار، نظرات متفاوتی دارند و نمی‌توان به صورت دقیق در این مورد اظهارنظر کرد. فردریک ای. گریوز در مقاله خود با عنوان ” پیچ و مهره” استدلال می کند که یک پیچ رزوه دار و یک مهره مطابق که به عنوان یک بست یا اتصال دهنده عمل می کند، تنها به قرن 15 باز می گردد. او این نتیجه‌گیری را بر اساس اولین رکورد چاپ شده از پیچ‌ها در کتابی در اوایل قرن پانزدهم انجام داده است.
گریوز همچنین اذعان می‌کند که با وجود اینکه قدمت پیچ رزوه‌دار به قرن پانزدهم بازمی‌گردد، اما پیچ بدون رزوه در دوران باستان توسط رومیان برای درهای حصار، به‌عنوان محوری برای باز کردن و بسته‌کردن درها و به‌عنوان پیچ‌های گوه‌ای استفاده می‌شده است. او همچنین اشاره می‌کند که اولین پیچ از جنس برنز و حتی نقره توسط رومیان ساخته شده است. آنها به دور استوانه‌هایی از جنس نقره یا برنز نخ‌هایی می‌پیچیدند و یا سیمی را به دور میله‌ای پیچیده و آن را لحیم می‌کردند.
بر اساس تحقیقات بیل اکلس، کارشناس پیچ و مهره، تاریخچه ساخت و استفاده از پیچ‌های رزوه گردد. ارشمیدس (287 تا 212 قبل از میلاد) پیچ را اختراع کرده و اولین بار برای ساخت بالابر آب از چاه از آن استفاده کرد. با این حال نشانه هایی وجود دارد که نشان می دهد پیچ آب ممکن است قبل از زمان ارشمیدس در مصر ساخته شده باشد. در این زمان پیچ از از چوب ساخته شده بود و برای آبیاری زمین و بیرون کشیدن آب از کشتی‌ها استفاده می‌شد.
اکلس در وب سایت خود می‌نویسد: «اما بسیاری بر این باورند که پیچ رزوه شده در حدود 400 سال قبل از میلاد توسط فیلسوف یونانی به نام آرکیتاس (Archytas of Tarentum) اختراع شد. آرکیتاس را بنیانگذار مکانیک دانسته و هم دوران افلاطون فیلسوف بزرگ یونانی است.
تاریخچه استفاده از پیچ و مهره
تاریخچه کاربرد و استفاده از پیچ و مهره را می توان به دو بخش تقسیم کرد: بخش اول خود استوانه‌ها یا میله‌های رزوه شده با قدمت حدود 400 سال قبل از میلاد مسیح برای وسایلی مانند بالابر یا بیرون کشنده آب، پرس انگور هستند. بخش دوم پیچ‌هایی هستند که بعد از قرن پانزدهم و به دنبال انقلاب صنعتی در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گرفت.
یوهان گوتنبرگ در قرزن پانزدهم از پیچ در بست‌های ماشین‌های چاپ خود استفاده کرد. تمایل به استفاده از پیچ‌ها با گسترش استفاده از آنها به مواردی مانند ساعت و زره افزایش یافت. به گفته گریوز، دفترچه‌های یادداشت لئوناردو داوینچی از اواخر قرن پانزدهم و اوایل قرن شانزدهم شامل چندین طرح برای طراحی و ساخت ماشین‌های ساخت و برش پیچ است.
آنچه اکثر محققان در مورد پیچ و مهره اتفاق نظر دارند، این است که انقلاب صنعتی بود که توسعه پیچ و مهره را سرعت بخشید و آن را به عنوان یک مؤلفه مهم در دنیای مهندسی و مدرن معرفی کرد.
اولین تولید صنعتی پیچ و مهره
“تاریخچه صنعت پیچ و مهره در آمریکا” توسط W.R. Wilbur در سال 1905 تصدیق می کند که اولین ماشین برای ساخت پیچ و مهره توسط بسون در سال 1568 در فرانسه ساخته شد. این دستگاه یک ماشین ابتدایی شامل صفحات برش بود که بعدها در سال 1641، شرکت انگلیسی، Hindley of York، این دستگاه را بهبود بخشید و به طور گسترده در تولید پیچ و مهره مورد استفاده قرار گرفت. در این زمان‌ها ساخت پیچ و مهره در این زمان فرآیندی دست و پا گیر و پر زحمت بود. در ابتدا رزوه‌های پیچ به صورت دستی ساخته می شد اما با توجه به افزایش قابل توجه تقاضا برای این اتصال دهنده‌ها، سرعت بخشیدن به روند تولید پیچ و مهره ضروری شد.
در بریتانیا در سال 1760 J و W Wyatt یک فرآیند ماشینی را برای تولید انبوه رزوه پیچ معرفی کردند. با این حال، این نقطه عطف منجر به چالش دیگری شد: هر شرکتی رزوه‌ها، مهره‌ها و پیچ‌های مخصوص به خود را تولید می‌کرد، بنابراین طیف وسیعی از رزوه‌های پیچ با اندازه‌های مختلف در بازار وجود داشت که باعث ایجاد مشکلاتی برای تولیدکنندگان ماشین‌آلات می‌شد.
تاریخچه استاندارد سازی پیچ و مهره
جوزف ویتورث پس از سال‌ها تحقیق و جمع‌آوری نمونه پیچ ها از بسیاری از کارگاه‌های بریتانیا، در سال 1841 پیشنهاد کرد که اندازه رزوه‌های پیچ را در بریتانیا استاندارد کنید تا مثلاً کسی بتواند در انگلستان یک پیچ بسازد و کسی در گلاسکو بتواند مهره را بسازد و هر دو با هم هماهنگ شوند. پیشنهاد او این بود که زاویه پهلوهای رزوه در 55 درجه استاندارد شود و تعداد رزوه در هر اینچ باید برای قطرهای مختلف تعریف شود. در حالی که این موضوع در بریتانیا مطرح می‌شد، آمریکایی‌ها نیز تلاش می‌کردند همین کار را انجام دهند و در ابتدا شروع به استفاده از رزوه Whitworth کردند.
در سال 1864، ویلیام سلرز یک فرم رزوه 60 درجه و گام‌های مختلف رزوه برای پیچ و مهره با قطرهای مختلف را پیشنهاد کرد. این کار به دسته بندی رزوه به دو نوغ رزوه درشت و رزوه ریز انجامید. یکی از مزیت‌هایی که آمریکایی‌ها در این زمینه نسبت به انگلیسی ها داشتند این بود که شکل رزوه آنها دارای ریشه‌ها و تاج‌های صاف بود. این امر ساخت پیچ و مهره را نسبت به استاندارد Whitworth که دارای ریشه‌ها و تاج‌های گرد بود، آسا‌ن‌تر کرد. با این حال، با بررسی‌های بیشتر و مطالعات بعدی مشخص شد که رزوه صاف در کاربردهای متحرک بهتر عمل می کند و ریشه گرد رشته Whitworth عملکرد خستگی را بهبود می‌بخشد.
معرفی استاندارد متریک ISO
در طول جنگ جهانی اول، عدم هماهنگی بین رزوه‌های پیچ در کشورهای مختلف به یک چالش بزرگ براای ساخت ماشین آلات و ابزارهای جنگی تبدیل شد. این چالش حتی در جنگ جهانی دوم هم ادامه یافت و سبب شکست‌هاس زیادی به خصوص برای متفقین شدسرانجام در سال 1948، بریتانیا، ایالات متحده آمریکا و کانادا بر روی تعریف یک اندازه گیری واحد تحت عنوان استاندارد متریک ISO، توافق کردند. این استاندارد مشابه استاندارد DIN بود که در سال 1919 آلمان ها برای سایزبندی پیچ و مهره‌ها تعریف کرده بودند.
کسانی که در این صنعت کار می کنند، در دهه های اخیر شاهد تنظیم دقیق پیچ ها بوده‌اند. اکلس به یاد می‌آورد: «وقتی 35 سال پیش این صنعت را شروع کردم، استحکام پیچ‌ها به اندازه امروز کاملاً مشخص نبود. با معرفی گریدها و ویژگی‌های متریک مدرن و به‌روزرسانی‌های اخیر استانداردهای ISO مربوطه، توصیف استحکام پیچ و روش‌های آزمایشی مورد استفاده برای تعیین ویژگی‌های آنها اکنون به مراتب بهتر تعریف شده است.
برای تولید پیچ و مهره از چه فلزاتی استفاده می شود؟
در طول سالیان و یا حتی قرونی که پیچ و مهره‌ها معرفی شده‌اند، از مواد مختلفی در ساخت آنها استفاده شده است. همانطور که اشاره کردیم اولین پیچ‌ها از برنز و نقره ساخته شده‌اند. اما بعدها اتصال دهنده‌های هنی وارد بازار شدند. پیچ و مهره‌های فولادی با خواص مکانی بسیا قوی‌تر از دیگر پیچ و مهره‌ها، انقلابی در صنعت اتصالات محسوب شدند. تکنولوژی پیچ و مهره امروزی از روزهایی که پیچ‌ها و مهره‌ها با دست ساخته می‌شدند و مشتریان فقط می‌توانستند بین اتصال دهنده‌های آهنی و فولادی ساده یکی را انتخاب کنند، پیشرفت زیادی کرده است.
در طول 20 سال گذشته، پیشرفت هایی در آلیاژهای مبتنی بر نیکل صورت گرفته است که می توانند در محیط های با دمای بالا مانند توربوشارژرها و موتورهایی که فولاد در آن ها عملکرد خوبی ندارند، کار کنند. تحقیقات اخیر برروی عملکرد پیچ و مهره‌های فلزی سبک مانند آلومینیوم، منیزیم و تیتانیوم متمرکز شده است.
