آشنایی با روش های تولید پیچ:

۱-۳٫ روش های نورد و ساخت پیچ: پیچ ها به طور کلی به دو روش فورج سرد و فورج گرم تولید می شوند. روش فورج سرد دارای عیوب کمتر و کیفیت بهتری نبست به فورج گرم می باشد. همچنین باید دانست که در حال حاضر در کشور ما، تنها تا سایز M24 به روش فورج سرد تولید می شود که به این نکته در طراحی باید توجه نمود.

۲-۳٫ روش های پوشش دهی پیچ بر اساس ASTM: ممکن است پس از ساخت، پیچ ها برای جلوگیری از خوردگی پوشش دهی شوند. روش های پوشش دهی عبارتند از:

الف_ پوشش گالوانیزه ی سرد یا الکترولیز،

ب- پوشش گالوانیزه ی مکانیکی (که در ایران کمتر تکنولوژی آن وجود دارد).

پ – پوشش گالوانیزه ی گرم یا غوطه وری گرم

ت- پوشش غیر گالوانیزه یا رنگی.

آیین نامه ی ASTM به طور اکید توصیه می کد که برای پیچ های رده ی ۱۰٫۹ از هیچ پوشش فلزی استفاده نشود، چرا که امکان به وجود آمدن ترک های هیدروژنی در پیچ وجود خواهد داشت. در نتیجه باید توجه داشت که در محیط های خورنده از پوشش های غیر گالوانیزه با گالوانیزه در مرحله ی اسیدشویی ست که باعث فعال شدن یون هیدروژن در فولاد پیچ می شود، در حالی که در روش غیرگالوانیزه، از روش شات بلاست یا پاشش ریزدانه ی فولادی به جای اسیدشویی استفاده می شود.

آزمایش های پیچ، مهره و واشر:

به طور کلی آزمایش های زیر برای ست پیچ و مهره و واشر انجام می شود:

۱-۴٫ آزمایش های ابعادی

۲-۴٫ آزمایش های متالوژیکی

۳-۴٫ آزمایش های مکانیکی

۴-۴٫ آزمایش های پوشش مقاوم خوردگی

آزمایش های ابعادی و نیز متالوژیکی در هنگام تولید پیچ و مهره و واشر، در کارخانه ی سازنده انجام می شود. آزمایش های مکانیکی پس از تولید پیچ و مهره و واشر، در کارخانه ی سازنده یا آزمایشگاه های مقاومت مصالح انجام می گیرند. آزمایش های مکانیکی برای مهندسان طراح و بازرسان دارای اهمیت می باشد. به طور کلی آزمایش های مکانیکی شامل آزمایش های کشش، سختی سنجی و ضربه می شود. آزمایش کشش خود شامل سه نوع آزمایش می شود که عبارتند از : آزمایش بار گواه، آزمایش کشش گوه ای بر روی نمونه ی کامل و ازمایش کشش بر روی نمونه ی ماشین کاری شده.

۱-۴-۴٫ آزمایش ضربه: در آزمایش ضربه که به آن تاب نمونه ی زخم دار نیز می گویند، یک نمونه از مصالح مورد استفاده را برداشته، به کمک دستگاه پاندول دار و سقوط آزاد پاندول، قطعه شکسته شده و خمیزان انرژی جذب شده ی آن را اندازه گپیری می کنند. آزمایش ضربه برای پیچ اجباری نیست اما در صورت امکان باید آن را انجام داد.

۲-۴-۴٫ آزمایش کش: این آزمایش از آزمایش های بسیار معمول باری پیچ می باشد. در آزمایش کشش، پس از بستن کامل پیچ با یک مهره از رده ی مقاومتی بالاتر بر روی دستگاه کشش، با سرعتی مناسب پیچ تا حد تنش تسلیم زیر کشش قرار گرفته و سپس به مدت ده ثانیه در همین حالت باقی می ماند سپس بار کششی از روی پیچ برداشته می شود. در این آزمایش هیچ گونه شکست یا افزایش طول همیشگی در پیچ نباید وجود داشته باشد.

۳-۴-۴٫ آزمایش کشش گوه ای: پس از آزمون کشش این آزمایش بر روی پیچ انجام می شود. الزام آیین نامه برای انجام آزمایش کشش بر روی نمونه ی کامل و واقعی پیچ و مهره ی استفاده شده در پروژه است، مگر در مورادی که محدودیت ظرفیت دستگاه آزمایش وجود دارد و یا طول پیچ خیلی کوتاه است که در این حالت از نمونه ی ماشین کاری شده استفاده می شود. در این آزمایش باید دست کم به مقدار چهار رزوه ی کامل از پیچ بین فک های دستگاه قرار بگیرد. حداکثر سرعت دستگاه نباید از mm/min 25 بیشتر باشد. شکست به وجود آمده تنها باید در بدنه ی پیچ باشد و در صورت بروز شکست در محل اتصال سرپیچ به بدنه، حتی اگر به مقاومت مورد نیاز نیز رسیده باش، نمونه مورد پذیرش نیست. این شکست در پیچ های ساخته شده به روش فورج گرم بیشتر مشاهده می شود و بر همین اساس تا حد امکان باید از پیچ های ساخته شدهبه روش فوج سرد استفاده شود. از آن جایی که در ایران و در حال حاضر تنها تا قطر M24 به روش فورج سرد تولید می شود، در طراحی باید تلاش نمود تا از قطرهای بالاتر ازاستفاده نشود.

۴-۴-۴- آزمایش سختی سنجی: این آزمایش در رده ی آزمایش های غیرمخرب پیچ بوده و برای آگاهی از میزان سختی قطعه و برابری آن با مقدار استاندارد انجام می شود. سختی سنجی برای بخش انتهایی، سطح صاف بدنه و سطح صاف سرپیچ انجام می شود. به طور کلی از سه روش برای آزمون سختی سنجی استفاده می شود که عبارتند از: روش برینل، روش راکول و روش ویکرز.

۵-۴-۴٫ برای مهره از آزمایش کشش استفاده نمی شود و تنها ازآمایش های بار گواه و سختی سنجی بر روی مهره ها انجام می گیرد. برای واشر نیز تنها آزمایش سختی سنجی انجام می شود.

۶-۴-۴٫ جهت انجام آزمایش های لازم برای پیچ و مهره و واشر، باید تعداد نمونه ی لازم بر اساس جدول موجود در نشریه ی ۲۶۴ (آیین نامه ی اتصالات) استفاده شود. باید دانست که از این جدول تنها می توان تعداد نمونه جهت انجام آزمایش برای پیچ ای پوشش دهی شده به هر دو روش گالوانیزه و غیر گالوانیزه را ارایه داده است که برابر جدول زیر می باشد

تعریف محموله ی تولیدی: به محصولاتی که از نپز ابعادی دارای مشخصات یکسان بوه و همه ی آن ها از یک شماره ی ذوب تولیدی مواد اولیه ساخته شده باشند یک محموله ی تولیدی یا یک بج می گویند. در نتیجه، برای انجام آزمایش های لازم پیچ، مهره و واشر، تعداد نمونه بر اساس هر یج تعریف می شود

طراحی پیچ و مهره برای سازه فلزی

بخش 1 کلیات

پیچ و مهره ، پین و پرچ جزء ابتدایی ترین اتصالات برای وصل کردن سازه های فلزی به یکدیگر می باشند . این اتصالات در مقایسه با اتصالات جوشی با مشکلات کمتری مواجه هستند و نیز به لحاظ اقتصادی ارزانتر می باشند .
دلایل برتری پیچ و مهره نسبت به پین و پرچ :
نکته قابل توجه در مورد پرچ که باعث شده است در مقایسه با پیچ و مهره کارایی خود را از دست بدهد ، این است که پرچ نیروی گیرنده متناقضی از طرفین وارد میکند که تشخیص ظرفیت اصطکاکی نیروی برشی با مشکل مواجه می شود حال آنکه در اتصال پیچ و مهره ای می توان نیروی برشی و ظرفیت اصطکاکی را دقیقا محاسبه نمود . در مقابل ،پین ها دنده ندارند و توانایی بهم فشردن قطعات و در نتیجه توانایی انتقال نیروی اصطکاکی بین قطعات را ندارند . پیچها عمدتا به دو روش بر روی یک سازه بسته میشوند:
به نوعی کار گذاشته شود که نیرو به موازات محور پیچ باشد ، که به آن نیروی تنشی وارد می شود .
به نوعی کار گذاشته شود که نیرو عمود بر محور پیچ باشد ، که به آن نیروی برشی وارد می شود .
دلایل برتری پیچ و مهره نسبت به اتصال با جوش :
سرعت نصب و اجرای اتصالات پیچ و مهره ای نسبت به اتصالات جوشی بسیار بالاتر می باشد ؛ چرا که در یک اتصال جوشی ساخت اسکله بعد از تخریب و اجرای فونداسیون می باشد ، حال آنکه در یک اسکلت پیچ و مهره ای ساخت اسکله در هر زمانی حتی قبل از تخریب امکان پذیر خواهد بود و می توان به سرعت سازه را در محل نصب کرد .بعلاوه سازه های پیچ و مهره ای از استحکام بیشتری برخوردار هستند، در صورت نیاز حتی می توان آنها را از هم باز کرده و در محل دیگری نصب کرد (مثل سوله ها) .شرایط محیطی تاثیر چندانی بر مراحل نصب با پیچ و مهره ندارند. در صورتی که جوشکاری محدود به درجه حرارت محیط ، تهویه هوا ، محل استقرار ، دسترسی به اتصال می باشد ؛ همچنین مقاومت در برابر آتش سوزی ، زلزله و خوردگی در سازه های پیچ و مهره ای از کیفیت بهتری برخوردار هستند .
اتصال سازه ها با استفاده از پیچ و مهره :
از آنجاییکه امروزه اتصالات پیچ و مهره ای به دیگر اتصالات ترجیح داده می شوند ، تمرکز خود را بر روی این نوع اتصال و قابلیت آنها خواهیم گذاشت .
نوع پیچ ها :
پیچ ها از لحاظ نوع،توسط استانداردهایی نظیر / ASTM: (ASTM A307- ASTM A325 – ASTM A490 – ASTM A194 – ASTM A195) (DIN931- DIN 933 – DIN 6914 – … ( / DIN – ISO 4014- ISO 4017 – …) ISO 7412 ) ISO : / GR : ( 12.9 – 10.9 – 8.8)
مشخص می گردند که در بخش محصولات و مشخصات فنی وب سایت این شرکت توضیحات کامل داده شده است که از تکرار آنها در این بخش خودداری می کنیم ، اما آنچه مورد توجه قرار خواهد گرفت کارایی آنها به نسبت استانداردها در تحمل نیروهای وارد بر آن ها می باشد .
طراحی نوع پیچ :
بطور معمول در طراحی سازه ها بایستی از ابتدا تا انتها پیچها از لحاظ متریال و ابعاد هماهنگ ویکسان طراحی شوند.در اقع یکی از اصول کلیدی عدم وجود تناقض و نیز سازگار بودن و هماهنگی طرحها تا حد امکان است ؛ چرا که پیچیدگی بیش از حد طرحها ممکن است باعث بروز خطا شود . در طول طراحی ملزومات مورد نیاز یک پروژه انتقال صحیح اطلاعات توسط مهندسین سازه به مجریان پروژه از مطالب ضروری است . عمدتا در ابتدا استاندارد پیچ ، خط فاصله و سپس حروف اختصاری بعد از ان قرار میگیرند .
حروف متداول عبارتند از :
-N : سازه از نوع اتصال اتکایی است و پیچها به نوعی کار گذاشته می شوند که رزوه ها داخل سطوح برشی می مانند .
X- : سازه از نوع اتصال اصطکاکی می باشد و رزوه ها در سطح برشی نمی مانند . (مثل DIN931 (
SC- : اتصال دارای لغزش بحرانی است . این بدان معناست که سطح رابط بایستی الزامات متناسب با اصطکاک پایدار را داشته باشند .
بستن پیچ :
بستن پیچ و نیروی وارد بر آن بر اساس نوع سازه به لحاظ اعمال نیروی پیش تنیدگی حائز اهمیت است و در ابتدا بایستی نیروهای وارد بر پیچ در نظر گرفته شود . چنانچه نیازی به اعمال نیروی پیش تنیدگی نباشد بایستی پیچ ثابت شده و مهره محکم گردد . بدیهی است هرچه پیچ سفت تر شود نیروهای وارد بر پیچ کمتر خواهد بود و توسط نیروی اصطکاکی به سطوح انتقال داده خواهد شد . اما در عوض نیروی پیش تنیدگی بیشتری در پیچ ذخیره خواهد شد که باعث کشیدگی بیشتر میشود . برای روشن شدن مطلب در ابتدا بایستی مباحثی چون نیروهای وارد بر پیچ ، گسیختگی کششی ، گسیختگی برشی و …. مد نظر قرار گیرند که به تفصیل به آنها خواهیم پرداخت .
تعیین حداقل ممکن :
هدف از بررسی تعیین حداقل ممکن بر اساس مقاومت برای حصول اطمینان از قدرت کافی مشخصه های سازه ای برای تحمل نیروهای فرض شده وارده بر آنها می باشد بنابراین در مورد پیچ ها اینگونه بیان می شود :
نیروی وارده بر پیچ ≥ مقاومت پیچ
نیروهای وارده بر پیچ بسته به نوع نیروی وارده بر آنان یعنی برشی ( عمود بر پیچ ) و یا تنشی ( موازی با محور پیچ ) تعیین می گردد .
نیروی وارد بر پیچ :
نیروی وارده بر تمام پیچ ها نتیجه رابطه نیروهای وارد شده بر اتصال و هندسه اتصال سازه است . اصول مکانیک و تحلیل سازه ای نیروی یک پیچ مشخص در یک اتصال را مشخص میکند که در بخش های بعدی انواع روشها و محاسبات نیروهای وارد بر پیچ را به تفصیل توضیح خواهیم داد .
مقاومت پیچ : پیچها دارای یک ظرفیت کششی و دو ظرفیت برشی هستند . که ظرفیت های اسمی هر کدام با R_n نمایش داده می شوند .
نیروی کششی توسط تعیین حداقل ممکن گسیختگی کششی کنترل می شود بنابراین خواهیم داشت:
نیروی کشش پیچ ≥ گسیختگی کششی پیچ
نیروی برشی با یکی از دو عوامل تعیین حداقل ممکن زیر کنترل می شود :
لغزش ( نیرویی که بر ظرفیت اصطکاکی سطوح متصل شده چیرگی پیدا می کند . )
گسیختگی برشی ( نیرویی که باعث ناتوانی یا شکست برشی پیچ میگردد . )
بنابراین خواهیم داشت :
نیرو برشی وارد بر پیچ ≥ مقاومت گسیختگی برشی پیچ
ار آنجاییکه استفاده از اتصال بیش از دو قطعه با پیچ معمول است نیروی منتقل شده توسط یک پیچ به عملکرد تعداد مقاطع برش در آن مقطع اتصال تبدیل می شود . بنابراین روش بهتر و مناسبتر تعیین حداقل ممکن بدین ترتیب خواهد بود :
نیروی برشی وارده بر مقطع برش ≥ مقاومت لغزشی مقطع برش
نیروی وارده بر مقطع برش ≥ مقاوم