ช่างทุกคนเคยใช้แหวนรอง แต่ส่วนใหญ่ไม่รู้ว่ามีแหวนรองกี่ประเภท ทำจากวัสดุอะไร และวิธีการใช้งานที่ถูกต้องเป็นอย่างไร ตลอดหลายปีที่ผ่านมา เราได้รับคำถามมากมายเกี่ยวกับแหวนรอง ดังนั้นบทความทางเทคนิคที่ให้ข้อมูลเกี่ยวกับอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์เหล่านี้จึงเป็นสิ่งที่จำเป็นอย่างยิ่ง

เมื่อไม่นานมานี้ เราได้พูดถึงศิลปะแห่งการผลิตชิ้นส่วนยึดประสิทธิภาพสูงร่วมกับบริษัท Automotive Racing Products, Inc. (ARP) โดยได้อธิบายรายละเอียดอย่างครบถ้วนแล้ว ตอนนี้ถึงเวลาที่เราจะให้ความสำคัญกับชิ้นส่วนยึดที่มักถูกมองข้าม นั่นก็คือ แหวนรอง

ในย่อหน้าต่อไปนี้ เราจะกล่าวถึงว่าแหวนรองคืออะไร ประเภทต่างๆ ของแหวนรอง หน้าที่ของแหวนรอง วิธีการผลิต สถานที่และเวลาที่ควรใช้งาน และใช่แล้ว เราจะพูดถึงด้วยว่าแหวนรองมีทิศทางหรือไม่

โดยทั่วไปแล้ว แหวนรองคือแผ่นกลมบางๆ ที่มีรูตรงกลาง แม้ว่าการออกแบบอาจดูเรียบง่าย แต่แหวนรองมีหน้าที่ซับซ้อน พวกมันถูกใช้บ่อยที่สุดในการกระจายแรงกดของตัวยึดแบบเกลียว เช่น สลักเกลียวหรือสกรูหัวหกเหลี่ยม

นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นตัวคั่น หรือในบางกรณี สามารถใช้เป็นแผ่นรองสึกหรอ อุปกรณ์ล็อค หรือแม้กระทั่งใช้ลดการสั่นสะเทือน เช่นเดียวกับแหวนยาง โดยทั่วไปแล้ว แหวนจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกเป็นสองเท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน

โดยทั่วไปแหวนรองมักทำจากโลหะ แต่ก็อาจทำจากพลาสติกหรือยางได้เช่นกัน ขึ้นอยู่กับการใช้งาน ในเครื่องจักรกล ข้อต่อสลักเกลียวคุณภาพสูงจำเป็นต้องใช้แหวนรองเหล็กชุบแข็งเพื่อป้องกันการบุ๋มของพื้นผิวข้อต่อ ซึ่งเรียกว่าการเกิดรอยบุ๋มเล็กๆ (Brinelling) รอยบุ๋มเล็กๆ เหล่านี้อาจนำไปสู่การสูญเสียแรงกดล่วงหน้า (preload) ของตัวยึด การเกิดเสียงดัง หรือการสั่นสะเทือนมากเกินไป เมื่อสภาพเช่นนี้ดำเนินต่อไป การเคลื่อนไหวเหล่านี้อาจเร่งตัวขึ้นจนเกิดการสึกหรอประเภทอื่น ซึ่งมักเรียกว่าการหลุดลอก (spalling) หรือการเสียดสี (galling)

แหวนรองยังช่วยป้องกันการกัดกร่อนแบบกัลวานิก ซึ่งเป็นสภาวะที่เกิดขึ้นเมื่อโลหะบางชนิดสัมผัสกัน โลหะชนิดหนึ่งทำหน้าที่เป็นขั้วบวก และอีกชนิดหนึ่งทำหน้าที่เป็นขั้วลบ เพื่อชะลอหรือป้องกันกระบวนการนี้ตั้งแต่เริ่มต้น จึงมีการใช้แหวนรองระหว่างสลักเกลียวหรือน็อตกับโลหะที่กำลังเชื่อมต่อกัน

นอกจากจะช่วยกระจายแรงกดอย่างสม่ำเสมอทั่วชิ้นส่วนที่กำลังยึด และลดโอกาสที่จะเกิดความเสียหายกับชิ้นส่วนแล้ว แหวนรองยังช่วยให้พื้นผิวเรียบสำหรับน็อตหรือสลักเกลียว ทำให้ข้อต่อที่ยึดไว้มีโอกาสหลวมน้อยกว่าเมื่อเทียบกับพื้นผิวการยึดที่ไม่เรียบ

มีแหวนรองพิเศษที่ออกแบบมาเพื่อทำหน้าที่เป็นซีล จุดต่อลงดินทางไฟฟ้า จัดแนวตัวยึด ยึดตัวยึดไว้ เป็นฉนวน หรือให้แรงกดตามแนวแกนแก่ข้อต่อ เราจะกล่าวถึงแหวนรองพิเศษเหล่านี้โดยสังเขปในเนื้อหาด้านล่าง

นอกจากนี้เรายังพบเห็นวิธีการใช้แหวนรองที่ไม่ถูกต้องในการเชื่อมต่อชิ้นส่วนอยู่หลายกรณี ช่างซ่อมรถทั่วไปมักใช้สลักเกลียวหรือน็อตที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กเกินไปสำหรับชิ้นส่วนที่กำลังเชื่อมต่อ ในกรณีเหล่านี้ แหวนรองจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายในที่พอดีกับสลักเกลียว แต่ไม่อนุญาตให้หัวสลักเกลียวหรือน็อตเลื่อนผ่านรูของชิ้นส่วนที่กำลังเชื่อมต่อได้ นี่เป็นการกระทำที่อาจก่อให้เกิดปัญหาและไม่ควรทำอย่างเด็ดขาดในรถแข่ง

โดยทั่วไป ช่างมักใช้โบลต์ที่ยาวเกินไป แต่มีเกลียวไม่เพียงพอ ทำให้ไม่สามารถขันข้อต่อให้แน่นได้ ควรหลีกเลี่ยงการใช้แหวนรองหลายๆ อันซ้อนกันบนแกนโบลต์เพื่อเป็นตัวรองจนกว่าจะขันน็อตให้แน่นได้ ควรเลือกความยาวของโบลต์ที่เหมาะสม การใช้แหวนรองอย่างไม่ถูกต้องอาจนำไปสู่ความเสียหายหรือการบาดเจ็บได้

โดยทั่วไปแล้ว ในปัจจุบันมีการผลิตแหวนรองหลายประเภททั่วโลก บางชนิดผลิตขึ้นเพื่อใช้กับข้อต่อไม้โดยเฉพาะ ในขณะที่บางชนิดใช้สำหรับงานประปา เมื่อพูดถึงความต้องการในอุตสาหกรรมยานยนต์ เจย์ คูมบ์ส ผู้เชี่ยวชาญด้านการวิจัยและพัฒนาของ ARP กล่าวว่า มีเพียงห้าประเภทเท่านั้นที่ใช้ในการบำรุงรักษารถยนต์ ได้แก่ แหวนรองแบบเรียบ (หรือแหวนรองแบบแบน) แหวนรองบังโคลน แหวนรองแบบแยกส่วน (หรือแหวนรองล็อค) แหวนรองรูปดาว และแหวนรองแบบสอด

ที่น่าสนใจคือ คุณจะไม่พบแหวนรองแบบแยกส่วนในกลุ่มผลิตภัณฑ์ตัวยึดขนาดใหญ่ของ ARP “แหวนรองแบบนี้มีประโยชน์หลักๆ กับตัวยึดขนาดเล็กในสภาวะรับน้ำหนักต่ำ” คูมบ์สอธิบาย ARP มักจะเน้นไปที่ตัวยึดสำหรับรถแข่งประสิทธิภาพสูงที่ทำงานภายใต้สภาวะรับน้ำหนักที่สูงกว่า แหวนรองประเภทนี้มีหลายแบบที่ใช้เพื่อวัตถุประสงค์เฉพาะ เช่น แหวนรองแบบเรียบที่มีร่องฟันอยู่ด้านล่าง

แหวนรองแบนเป็นวัสดุที่นิยมใช้เป็นตัวกลางระหว่างหัวน็อต (หรือสลักเกลียว) กับชิ้นงานที่ต้องการยึดติด จุดประสงค์หลักคือเพื่อกระจายแรงกดของตัวยึดที่ขันแน่น เพื่อป้องกันความเสียหายต่อพื้นผิวที่เชื่อมต่อ “สิ่งนี้สำคัญอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนอะลูมิเนียม” คูมบส์กล่าว

สถาบันมาตรฐานแห่งชาติอเมริกัน (ANSI) ได้กำหนดมาตรฐานสำหรับแหวนรองแบบเรียบใช้งานทั่วไปไว้สองประเภท ประเภท A คือแหวนรองที่มีค่าความคลาดเคลื่อนกว้าง ซึ่งความแม่นยำไม่สำคัญมากนัก ส่วนประเภท B คือแหวนรองแบบเรียบที่มีค่าความคลาดเคลื่อนแคบกว่า โดยขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกจะแบ่งเป็นแบบแคบ ปกติ หรือกว้าง ตามขนาดของสลักเกลียว (เส้นผ่านศูนย์กลางภายใน) ที่เหมาะสม

ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว แหวนรองนั้นมีความซับซ้อนมากกว่าคำอธิบายง่ายๆ จากองค์กรใดองค์กรหนึ่ง อันที่จริงแล้วมีหลายองค์กรที่เกี่ยวข้อง สมาคมวิศวกรยานยนต์แห่งสหรัฐอเมริกา (SAE) จัดประเภทแหวนรองแบบเรียบตามความหนาของวัสดุ โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายในและภายนอกที่เล็กกว่าเมื่อเทียบกับคำจำกัดความของแหวนรองแบบแบนที่องค์กรมาตรฐานแห่งสหรัฐอเมริกา (USS) กำหนดไว้

มาตรฐาน USS คือมาตรฐานของแหวนรองแบบใช้หน่วยนิ้ว องค์กรนี้กำหนดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายในและภายนอกของแหวนรองเพื่อรองรับเกลียวสลักเกลียวขนาดใหญ่หรือขนาดใหญ่กว่า แหวนรอง USS มักใช้ในงานยานยนต์ ด้วยการที่มีสามองค์กรกำหนดมาตรฐานที่แตกต่างกันสามแบบสำหรับแหวนรองธรรมดา เห็นได้ชัดว่าแหวนรองมีความซับซ้อนมากกว่าที่รูปลักษณ์ภายนอกที่ดูเรียบง่ายจะทำให้ใครหลายคนคิด

ตามคำกล่าวของคูมบ์สจาก ARP “ขนาดและคุณภาพของแหวนรองนั้นสมควรได้รับการพิจารณาอย่างถี่ถ้วน ควรมีความหนาและขนาดที่เพียงพอเพื่อกระจายแรงกดได้อย่างเหมาะสม” คูมบ์สเสริมว่า “สิ่งสำคัญอย่างยิ่งอีกประการหนึ่งคือ แหวนรองต้องได้รับการเจียรให้ขนานและเรียบสนิท สำหรับการใช้งานที่สำคัญซึ่งมีแรงบิดสูง หากเป็นอย่างอื่นอาจทำให้แรงกดล่วงหน้าไม่เท่ากัน”

แหวนรองเหล่านี้มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกที่ใหญ่กว่าปกติเมื่อเทียบกับรูตรงกลาง มันถูกออกแบบมาเพื่อกระจายแรงยึด แต่เนื่องจากขนาดที่ใหญ่กว่า แรงกดจึงกระจายไปทั่วพื้นที่ที่ใหญ่กว่า เป็นเวลานานแล้วที่แหวนรองเหล่านี้ถูกใช้เพื่อยึดบังโคลนเข้ากับตัวรถ จึงเป็นที่มาของชื่อนี้ แหวนรองบังโคลนอาจมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกที่ใหญ่กว่า แต่โดยทั่วไปแล้วจะทำจากวัสดุที่มีความหนาบาง

แหวนรองแบบแยกส่วนมีความยืดหยุ่นตามแนวแกนและใช้เพื่อป้องกันการคลายตัวเนื่องจากการสั่นสะเทือน ภาพจาก www.amazon.com

แหวนรองแบบแยกส่วน หรือที่เรียกว่าแหวนรองสปริงหรือแหวนรองล็อค มีความยืดหยุ่นตามแนวแกน ใช้เพื่อป้องกันการคลายตัวเนื่องจากการสั่นสะเทือน หลักการทำงานของแหวนรองแบบแยกส่วนนั้นง่ายมาก คือ มันทำหน้าที่เหมือนสปริงเพื่อกดลงบนวัตถุที่ยึดติดและหัวของสลักเกลียวหรือน็อต

ARP ไม่ได้ผลิตแหวนรองเหล่านี้ เนื่องจากน็อตยึดส่วนใหญ่ที่มีบทบาทสำคัญในเครื่องยนต์ ระบบส่งกำลัง ตัวถัง และระบบกันสะเทือน จะถูกขันให้แน่นตามค่าแรงบิดที่กำหนดไว้ ซึ่งจะทำให้แรงยึดแน่นเหมาะสม จึงแทบไม่มีโอกาสที่น็อตจะคลายตัวได้หากไม่ใช้เครื่องมือช่วย

วิศวกรส่วนใหญ่เห็นพ้องกันว่า แหวนสปริงนั้น เมื่อถูกขันด้วยแรงบิดที่สูงขึ้นตามข้อกำหนด จะยืดออกได้ในระดับหนึ่ง เมื่อเป็นเช่นนั้น แหวนแบบแยกส่วนจะสูญเสียแรงตึง และอาจทำให้การตั้งค่าแรงกดล่วงหน้าของข้อต่อที่ยึดไว้ไม่แม่นยำได้

แหวนรองรูปดาวมีร่องหยักที่ยื่นออกมาในแนวรัศมีทั้งเข้าและออก เพื่อยึดติดกับพื้นผิวของวัสดุ ป้องกันไม่ให้ตัวยึดหลวม ภาพจาก www.amazon.com

แหวนรองรูปดาวมีจุดประสงค์คล้ายกับแหวนรองแบบแยกส่วน คือใช้เพื่อป้องกันไม่ให้ตัวยึดหลวม แหวนรองเหล่านี้มีร่องที่ยื่นออกมาในแนวรัศมี (เข้าด้านในหรือออกด้านนอก) เพื่อกัดเข้าไปในพื้นผิวของชิ้นส่วน ตามการออกแบบแล้ว มันควรจะ "จิก" เข้าไปในหัวน็อตและพื้นผิวเพื่อป้องกันไม่ให้ตัวยึดหลวม แหวนรองรูปดาวมักใช้กับน็อตและสกรูขนาดเล็กที่เกี่ยวข้องกับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์

การป้องกันการหมุน ซึ่งส่งผลต่อความแม่นยำในการติดตั้ง ทำให้ ARP ต้องผลิตแหวนรองพิเศษที่มีร่องฟันอยู่ด้านล่าง โดยมีจุดประสงค์เพื่อให้แหวนรองเหล่านี้ยึดกับชิ้นส่วนที่จะติดตั้งและสร้างฐานที่มั่นคง

แหวนรองชนิดพิเศษอีกชนิดหนึ่งที่ผลิตโดย ARP คือแหวนรองแบบสอด แหวนรองชนิดนี้ออกแบบมาเพื่อป้องกันส่วนบนของรู ป้องกันการเสียดสีหรือการยุบตัวของส่วนบนของรู การใช้งานทั่วไป ได้แก่ ฝาสูบ ชิ้นส่วนแชสซี และบริเวณที่มีการสึกหรอสูงอื่นๆ ที่ต้องการแหวนรอง

สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือ การหล่อลื่นมีบทบาทสำคัญในการตั้งค่าแรงกดล่วงหน้าอย่างแม่นยำ นอกจากการทาสารหล่อลื่นที่เกลียวของตัวยึดแล้ว แนะนำให้ทาสารหล่อลื่นเล็กน้อยที่ด้านล่างของหัวโบลต์ (หรือน็อต) หรือด้านบนของแหวนรอง ห้ามทาสารหล่อลื่นที่ด้านล่างของแหวนรอง (เว้นแต่คำแนะนำในการติดตั้งจะระบุไว้เป็นอย่างอื่น) เพราะจะทำให้แหวนรองหมุนได้

การใส่ใจกับการใช้งานแหวนรองและการหล่อลื่นอย่างถูกต้อง เป็นสิ่งที่ทีมแข่งทุกทีมควรพิจารณา

สร้างจดหมายข่าวส่วนตัวของคุณเองด้วยเนื้อหาที่คุณชื่นชอบจาก Chevy Hardcore ส่งตรงถึงกล่องจดหมายของคุณ ฟรี!

เราจะส่งบทความ ข่าวสาร คุณสมบัติรถยนต์ และวิดีโอที่น่าสนใจที่สุดจาก Chevy Hardcore ให้คุณทุกสัปดาห์

เราสัญญาว่าจะไม่ใช้ที่อยู่อีเมลของคุณเพื่อวัตถุประสงค์อื่นใดนอกจากข่าวสารพิเศษจาก Power Automedia Network เท่านั้น