ما هو الـCounterbore وكيف يختلف عن الـCountersink؟

عند العمل على التجميعات الميكانيكية أو تثبيت لوحات الدارات المطبوعة (PCB)، ستواجه كثيرًا تفصيلة تصميم شائعة هي الـCounterbore. للوهلة الأولى قد يبدو ثقب الـcounterbore وفتحة الـcountersink متشابهين، لكن لكلٍ منهما غرض مختلف تمامًا في التطبيقات الميكانيكية والإلكترونية. يشرح هذا المقال ما هو الـcounterbore، ولماذا يُستخدم، وكيف يختلف عن الـcountersink، وكيف تُحدِّده وتطبِّقه بشكل صحيح في تصميماتك.

مصطلحات عربية مقترحة:
Counterbore = تغويص/تجويف أسطواني ذو قاع مستوٍ.
Countersink = تغويص/تجويف مخروطي لِرأس مسمار مائل.

ما هو الـCounterbore؟

الـCounterbore هو تجويف أسطواني ذو قاع مستوٍ يُشغَّل داخل ثقب قائم.
غايته أن يسمح لرأس البرغي أو المسمار أو الغسّالة بأن يجلس مستوًى مع السطح أو أسفله. على عكس الثقب العادي، يملك الـcounterbore قطرين: قطر أصغر سفلي (ثقب قائد/نافذ) وقطر أكبر علوي يستوعب رأس المُثبّت.

عمليًا:

• الثقب السفلي (Pilot Hole) يمر من خلال القطعة ليستقبل ساق المسمار أو لولبه.
• التجويف العلوي المسطح يُخفي الرأس أو يوفّر مقعدًا مستويًا للغسّالة.

تُستخدم ثقوب الـcounterbore عادةً مع براغٍي رأسها أسطواني (Socket Head Cap Screws) أو مسامير سداسية الرأس أو تطبيقات تتطلب غسّالات لتوزيع الحمل.

هندسة ثقب الـCounterbore

لكل ثقب counterbore ثلاثة أبعاد أساسية:

1. قطر الثقب القائد (D1): مرور ساق البرغي/اللّولب.
2. قطر التجويف الأسطواني (D2): القطر الأكبر الذي يستوعب الرأس أو الغسّالة.
3. عمق التجويف (H): يحدد مدى غَوْر الرأس داخل السطح أو تساويه معه.

قاع الـcounterbore مستوٍ—وهذا هو الفارق الجوهري عن التغويص المخروطي (countersink). السطح المستوي يمنح منطقة ارتكاز ثابتة ويضمن توزيعًا متوازنًا للحمل أثناء الشد.

لماذا يستخدم المهندسون الـCounterbores؟

هناك عدة أسباب تصميمية لإضافة counterbore في قطعة ميكانيكية أو ثقب تثبيت على PCB، أهمها:

1) رؤوس مخفية أو مستوية مع السطح

عندما لا يجب أن يبرز رأس المسمار فوق السطح—مثل الأجزاء المتحركة، أو أسطح التلامس، أو حوافظ جميلة المظهر—يبقي الـcounterbore الرأس مستوًى أو غائرًا قليلاً، ما يمنع التعارض والاحتكاك ويحسّن الشكل.

2) مقعد ارتكاز ثابت

التجويف ذو القاع المستوي يوفّر قاعدة صلبة ومسطحة للرأس أو للغسّالة، وهو مهم عند عزوم الشد العالية لتفادي ميلان الرأس أو فكّه.

3) حيز للأدوات أو الغسّالات

يوفّر الـcounterbore خلوصًا إضافيًا لمفاتيح السداسي أو رؤوس المقابس للوصول إلى المسمار—مهم جدًا في التجميعات الضيقة.

4) دمج الحشوات والخواتم

في التجميعات الدقيقة، يمكن للتجويف أن يحتضن حلقة O-ring أو حشية مع ضغط محكوم لإحكام ضد السوائل أو الغازات.

5) اعتبارات جمالية وسلامة

إخفاء الرؤوس يجعل التعامل أكثر أمانًا ويمنح المنتج مظهرًا أنظف—خصوصًا في الإلكترونيات الاستهلاكية والفضاء.

الفرق بين Counterbore وCountersink

يختلط المصطلحان كثيرًا، لكن الهندسة والغرض مختلفان. فهم الفروقات يساعدك على اختيار ما يلزم تصميمك.

الخلاصة القصيرة:

• استخدم Counterbore مع الرؤوس الأسطوانية التي تحتاج سطح ارتكاز مستويًا.
• استخدم Countersink مع الرؤوس المائلة التي يجب أن تتساوى مع السطح المخروطي.
  سوء الاختيار يقود إلى تثبيت رديء، وإجهاد غير متوازن، ومشكلات شكلية.

كيف أقرر: Counterbore أم Countersink؟

اتبع ثلاث قواعد سريعة:

1. شكل رأس المسمار

• رأس أسطواني → Counterbore
• رأس مخروطي → Countersink

1. أولوية التطبيق

• سطح أملس ومساحة محدودة → Countersink
• متانة ومقعد مع غسّالة → Counterbore

1. سُمك المادة

• صفائح رقيقة → تجنب تجويف عميق لأنه يُضعف المادة
• صفائح سميكة/كتل → الـCounterbore مناسب وغالبًا أقوى

تذكّر: الـCountersink للمظهر والخلوص؛ الـCounterbore للقوة والمحاذاة.

قراءة وتدوين الـCounterbore في الرسومات الهندسية

يُستخدم رمز ومعيار تدوين موحّد كي يعرف المشغّل ما الذي سينفذه.
يمثّل رمز ⏊ (شبيه بحرف U مقلوب) الـCounterbore في معايير ANSI/ISO.

مثال تدوين:

⌀10 ⏊ ⌀20 × 5 DEEP

المعنى:

• ثقب نافذ قطره ‎10‎ مم.
• تجويف أسطواني قطره ‎20‎ مم وعمقه ‎5‎ مم فوقه.

وأحيانًا يُكتب مختصرًا:

10 ⏊ 20 × 5

حيث الأول = قطر الثقب النافذ، والثاني = قطر التجويف، والثالث = العمق.
لا تنسَ تحديد العمق لتفادي التجاويف المفرطة التي قد تضعف القطعة أو تمنع جلوس الرأس جيدًا.

اختيار أبعاد الـCounterbore

تعتمد القيم الدقيقة على مواصفات المُثبّت، لكن القواعد العامة هي:

• قطر التجويف أكبر قليلًا من قطر رأس المسمار للسماح بالخلوص ووصول الأداة.
• عمق التجويف يساوي ارتفاع الرأس أو أعمق قليلًا إن أردت الرأس أسفل السطح.
• قطر الثقب القائد يتبع ما إذا كان التثبيت نافذًا أم لولبيًا في جزء آخر.

أساسيات الـCountersink (مراجعة سريعة)

الـCountersink هو تجويف مخروطي داخل الثقب يسمح لرأس مفلطح/مائل أن يجلس مستويًا مع السطح.
الزوايا الشائعة: ‎82° (معيار بوصي أميركي) و‎90° (شائع متري/أوروبي).
تطابق الزاوية بين رأس المسمار والثقب أمر حاسم؛ عدم التطابق يسبب فجوات ومظهرًا سيئًا أو ارتخاء مع الزمن.

الـCounterbore والـCountersink في تطبيقات الـPCB

في تصميم وتجميع لوحات الـPCB تُستخدم هاتان الميزتان لتحسين التثبيت الميكانيكي والمساحة والمظهر. رغم أنها أقل شيوعًا من الأجزاء المعدنية، إلا أنها مهمة في التصاميم عالية الكثافة أو ذات المظهر.

متى نستخدم الـCountersink في تثبيت الـPCB؟

• يشترط الغلاف/الهيكل أن يكون رأس البرغي مستوٍ مع السطح.
• المساحة فوق اللوحة محدودة (أجهزة محمولة/قابلة للارتداء).
• تُستخدم مسامير برأس مفلطح يجب أن تجلس على سطح اللوحة.

متى نستخدم الـCounterbore في تثبيت الـPCB؟

• الحاجة إلى تثبيت ميكانيكي قوي باستخدام رؤوس Socket.
• اللوحة سميكة أو مدعومة بلوح معدني؛ القوة أهم من الصِغَر.
• نحتاج مقعدًا مستويًا لغسّالات أو مسامير التباعد.

نصيحة تصميم: نسّق دائمًا مع مصنع اللوحات؛ فالتجاويف العميقة قد تؤثر في طبقة قناع اللحام، والمسافات العازلة، والمتانة إن اقتربت من بُنى النحاس أو الثقوب الموصّلة.

الأسئلة الشائعة: أخطاء شائعة وكيف نتجنبها

الخلاصة

الـCounterbores تفصيلة صغيرة لكنها أساسية لجعل التجميعات الميكانيكية وتجميعات الـPCB عملية واحترافية. فهي تسمح بإخفاء الرؤوس، وتُحسّن مقاعد الارتكاز، وتحافظ على سطح مستوٍ دون التضحية بالمتانة.
بفهم الفرق بين الـcounterbore و الـcountersink، وقراءة تدوينهما على الرسومات بدقة، وتطبيقهما في السياق الصحيح، ستتجنب مشاكل التجميع وتنتج منتجات أنظف وأأمن وأكثر اعتمادية.