تولید کننده پیچ و مهره

تولید کننده پیچ و مهره ای که پیچ های ساختمان چیز گراتر را تامین کرده بود و در آن پروژه پیچ هایش رد شده بود ، اکنون باید پیچ های ساختمان در حال احداث سفارت آمریکا را جایگزین کند.
همان شرکتی که پیچ هایش در پروژه آسمانخراش چیزگراتر رد شده بود ،حال با اصلاحات پروژه ششصد میلیون پوندی ساختمان جدید سفارت آمریکا در لندن با مشکل مواجه شده است.
شرکت فولاد سورفیلد، که پس از تحمل خسارت شش میلیون پوندی بولت های چیزگراتر که شکسته شدند ، دچار مشکلات تازه ای با پروژه دیگری در لندن رو برو شده است.
گویا این شرکت بایدهزاران پیچ مشکوک به ایراد را در ساختمان جدید سفارت آمریکا که در واکس هال در حال ساخت است را جایگزین نماید چرا که در برخی از آنها ایراداتی مشاهده شده است.
ظاهرا ایرادها مربوط به طبقه های فوقانی ساختمان مکعبی شکل است، ساختمانی که با هزینه ای بالغ بر 600میلیون پوند بزرگترین سفارت ایالات متحده در غرب خواهد بود.
طرف قرارداد سورفیلد است اما ظاهرا پیچ ها تولید این شرکت نیستند.
ساختمان سفارت- که در یک سمت آن “خندق” تعبیه شده است-توسط گروه ساختمانی بی ال هاربرت ساخته می شود که معمار معروف بریتانیایی سر رابرت مک آلپین را در اختیار دارد .
حساسیت بالای ساخت مقر دیپلماتیک آمریکا در انگلستان بدین معناست که جزئیات مربوط به آن محرمانه است. با این وجود، بر خلاف چیزگراتر، ظاهرا تامین پیچ و مهره ها خارج از قرارداد سورفیلد بوده است ، بهرحال جایگزین کردن پیچ ها به این شرکت اعلام شده است.
مشکل با پیچ های این شرکت از آنجایی پررنگ شد که نوامبر سال گذشته دوقطعه فلزی –هر کدام به اندازه ی بازوی یک انسان بالغ- از ارتفاع 738فوتی به پایین افتادند :یکی از آنها در زمین فرو رفت و دیگری به لبه های ابر سازه گیر کرد.
چندی بعد پیچ سوم سقوط کرد که با توری محافظی که پس از حادثه اول نصب شده بود، مهار شد.در این حوادث کسی صدمه ندید.
البته نقصان این پیچ ها –که بر آمدگی ها را به سازه اصلی متصل میکردند- در مقاومت ساختار اصلی سازه تاثیری نداشت.
تحقیقات بر روی پیچ ها نشان داد که علت اصلی شکست آنها “تردی هیدروژنی” بوده است که در فولادهای با استحکام بالا دیده می‌شود و در اثر آن استحکام کششی فولاد کاهش زیادی می‌یابد. این فرایند زمانی رخ می دهد که اتم های هیدروژن به سطح فلز نفوذ کرده منجربه ايجاد ترک، کاهش انعطاف‌پذيری و در نهايت شکست و تخريب پیچ می‌شود. شکست پیچ بدلیل تردی هيدروژنی معمولا غيرقابل پيش‌بينی و گاه فاجعه ‌بار است. دليل آن اين است که برای شکسته شدن،به اعمال نيروی خارجی نيازی نيست و وجود تنش های تنش‌هایی پس ماند مي‌تواند به عنوان منبع اعمال تنش عمل کند. آستانه که سبب ترک مي‌شود معمولا کمتر از تنش تسليم است بنابراين ماده بدون اينکه تغيير شکل ظاهری محسوسی دهد به طور ناگهانی و در واقع بخاطر يک شکست داخلی تخريب می ‌شود. مقدار تردی هيدروژنی به مقدار هيدروژن و مدت زمانی که پیچ در معرض آن قرار گرفته وابسته است. هيدروژن که از نظر شعاع اتمی خیلی کوچک است قابلیت نفوذ به درون پیچ در طی فرآيند ساخت يا عمليات های انجام گرفته روی آن و يا در حين به کاربری قطعه را دارد. عملیات هایی چون اسيدشوی، آبکاری الکتريکی و آبکاری گالوانیزه گرم که سطح فولاد را در معرض هيدروژن آزاد قرارمی‌دهند ماده را مستعد جذب و نفوذ هيدروژن می‌کنند. وجود مقادير ناچیزهيدروژن مي‌تواند منجر به بروز تردی هيدروژنی در مواد و فولادهای با استحکام بالا شود ( مثلا گرید 10.9).

پیچ شش گوش
استادبولت
پیچ آلن
بولت صفحه ستون
مهره چشمی
مهره مربعی
مهره باریک
مهره واشردار
سرخزینه
یوبولت
خودکار
سرمته ای
پیچ چشمی
پیچ تی
رول بولت
مهره خروسکی
مهره قفلی
مهره شش گوش
واشر تخت HV
واشر تخت آهنی
واشر فنری
مهره کاسه نمدی
مهره سربسته
مهره جوشی
پیچ اتاقی
مهره بلند
پیچ استوانه
مهره تی
پیچ دوسره
پیچ آلن مغزی
پیچ استیل
مهره استیل
واشر استیل
پیچ متری
پیچ خروسکی
مهره چاکدار
مهره گرد

پیچ و تاریخچه پیدایش آن:

با اینکه فرضیات اخیر، پیچ ارشمیدس (که در واقع نوعی پمپ برای انتقال آب و به شکل پیچ بوده است) را به Sennacherib یا سن‌ناشریب (745 – 681قبل از میلاد)، پادشاه آشور نسبت داده اند، دستاوردهای باستان‌شناسی و شواهد تصویری تنها در عصر هلنی نمود پیدا کرده اند و نظریه های رایج نیز بر یونانی بودن این اختراع تاکید دارند و ارشمیدس را مخترع پیچ می دانند. اگرچه آن مستندات شبیه یک پیچ است اما در معنای معمول کلمه یک پیچ نیست. پیچ بعدها توسط ریاضی‌دان یونانی آرشیتاس تارنتوم رسم شد (350-428 قبل از میلاد).

درابتدا پیچ‌های چوبی پدید آمدند که عمدتا در مناطق مدیترانه ایی برای صنایعی نظیر روغن گیری و شراب سازی به کار می‌رفت. اما پیچ‌های فلزی قبل از قرن پانزدهم در اروپا استفاده می‌شده است. تحقیقات بیانگراستفاده از پیچ‌های چرخشی در قرون وسطی هستند، اگرچه احتمالا تا سال 1800 کاربرد گسترده ای نداشته‌اند. انواع اتصالات (از قبیل میخ ها ، خار، چفت، بست ، زبانه‌ها و….) دراشکال‌ متنوع ، تا پیش از گسترش پیچ‌های چرخشی بیشتر در نجاری و آهنگری کاربرد داشته‌اند تا در ماشین آلات صنعتی. همچنین قبل از اواسط قرن نوزدهم، چفت‌هایی با خار و پرچ، در کشتی سازی به کار می‌رفتند.

پیچ های فلزی تا هنگامی که ابزارالات ماشینی برای تولید انبوه تا پایان قرن هجدهم گسترش نیافته بودند، به عنوان بست کاربرد عمومی پیدا نکرده بود. این پیشرفت در دهه های 1760 و 1770 توسط دو رخداد جداگانه که به سرعت با هم پیوند خوردند، شکوفا شد. اولین رویداد، تولید انبوه پیچ‌های چوب (منظور از پیچ چوب، پیچ‌های فلزی برای اتصال چوب میباشد) برای امور تخصصی، تک منظوره و ماشین‌آلات تولید با ظرفیت بالا و هزینه پایین بود و دیگری تولید مدل‌های متنوع پیچ (با توجه به نیاز روزانه در ماشین های صنعتی) بود.

برادران وایت (ویلیامز و ژاب)انگلیسی برای نخستین باردر سال 1760دستگاهی را جهت تولید پیچ به ثبت رساندند. اما تجارت آنها با شکست مواجه شد وتا 6 سال پس از آن موفق به راه اندازی کارخانه تولید پیچ چوب نشدند سپس مالکان جدید در سال1780

با تولید روزانه 16000 پیچ به آن رونق دادند. با استفاده از تنها 30 نفر کارگراین کار در زمان خود یک انقلاب محسوب می‌شد.سال 1777 ابزار ساز انگلیسی جسی رامزدرن در حین کار برای حل مشکل بریدن پیچ، اولین دستگاه تراشکاری پیچ را به صورت موفقیت آمیزی ابداع کرد.گفتنی است برخی معتقدند شخصی فرانسوی به نام بس سان (Besson) در سال 1568 ماشین تولید پیچ را اختراع کرده است.

مهندس انگلیسی با نام هنری مادسلای (1831-1771) با ارتقای دستگاه تراشکاری پیچ خود در بین سال‌های (1800-1797)به شهرت رسید که شامل سه جزء اساسی پیچ سربی، بخش تنظیم برش و سیستم زنجیری چرخ دنده بود که همگی به طور مناسب برای ماشین‌های صنعتی مورد استفاده قرار گرفتند. او توانست بین اختراع برادران وایت و رامزدرن نوعی یکپارچگی که برای تولید پیچ چوب به کار می‌رفتند بوجود آورد. البته برخی معتقدند جیمز ناسمیث اختراع مادسلای را همگانی کرده است که البته باوردرستی نیست. هرچند دستگاه تراشکاری وی به محبوبیت آن کمک کرده است.
چنین پیشرفت‌هایی مابین سال‌های 1760تا1800 توسط برادران وایت و مادسلای به موضوع بحث در بین صنعتگران بزرگ به دلیل افزایش قابل توجه اتصالات پیچی تبدیل شد. یکسان‌سازی فرمهای پیچ تقریبا بلافاصله آغاز شد اما به سرعت به تکامل نرسید. پیشرفت‌های بعدی برای تولید انبوه در طول قرن نوزدهم با کاهش قیمت این پیچ‌ها ادامه داشت. بطوریکه با گسترش و ارتقا دستگاه تراشکاری در سال ۱۸۴۰ و دستگاههای اتوماتیک پیچ در سال ۱۸۷۰هزینه های تولید پیچ به طرز قابل توجهی کاهش یافت . در طول قرن نوزدهم پیچ‌های پیچ گوشتی خور، مربعی و شش گوش متداول‌ترین شکلهای سرپیچ (مدل پیچ‌های نوک تیز) بودند. تراشیدن این مدل‌ها آسان بود و به اندازه کافی نیز کاربری داشتند. در رابطه با پیچ‌های نوک تیز رابینسکی اختراعات زیادی انجام داد اما بخاطر مشکلات وهزینه بالا در آن زمان موفق به ثبت آنها نشد. سال ۱۹۰۸ رابرتسون کانادایی، اولین کسی بود که پیچ آلن را با طرحی دقیق و عملکرد مطلوب با قالب گیری فلز سرد بجای استفاده از قیچی در برش تولید نمود (با ابعاد و زوایای دقیقتر) که سرش به سهولت اما دقیق کوبیده می‌شد. پیچ شش گوش در سال ۱۹۱۱ تولید شد. در اوایل سال ۱۹۳۰ پیچ چهارسو خور توسط هنری فیلیپ اختراع شد به همین دلیل به آن (Phillips-Head) میگویند.در طی جنگ جهانی اول یکسان نبودن اشکال و رزوه های پیچ در کشورهای مختلف مشکلات بسیاری برای نیروهای متحد ایجاد کرد که در جنگ جهانی دوم تشدید شد. در اواخر سال ۱۹۴۰ برای بهبود اشکال تولید پیچ استاندارد ISO تولید پیچ تعریف شد.در سال 1948 انگلستان،امریکا و کانادا بر داشتن رزوه های متحدالشکل توافق کردند.درحالی که آلمان پیش از آن استاندارد DIN را در سال 1919 تعریف کرده بود.

پیچ شش گوش
استادبولت
پیچ آلن
بولت صفحه ستون
مهره چشمی
مهره مربعی
مهره باریک
مهره واشردار
سرخزینه
یوبولت
خودکار
سرمته ای
پیچ چشمی
پیچ تی
رول بولت
مهره خروسکی
مهره قفلی
مهره شش گوش
واشر تخت HV
واشر تخت آهنی
واشر فنری
مهره کاسه نمدی
مهره سربسته
مهره جوشی
پیچ اتاقی
مهره بلند
پیچ استوانه
مهره تی
پیچ دوسره
پیچ آلن مغزی
پیچ استیل
مهره استیل
واشر استیل
پیچ متری
پیچ خروسکی
مهره چاکدار
مهره گرد

در اتصلات پیچی سوراخ ها بر روی خط مستقیم در جهت نیرو یا عمود بر آن در یک یا چند ردیف تعبیه می گردد. چنان چه تعداد سوراخ ها زیاد باشد می توان شکل قرارگیری سوراخ ها را به صورت زیگراگ اجرا نمود. فاصله ی بین سوراخ ها به صورت یکنواخت و هماهنگ با قطر سوراخ انتخاب می شود.

انواع سوراخ ها: در اتصالات پیچی براساس آیین نامه های طراحی AISC و مبحث دهم از مقررات ملی ساختمانی ایران، انواع سوراخ به شرح زیر طبق بندی می شود:

الف سوراخ استاندارد گرد

ب سوراخ بزرگ شده گرد

سوراخ لوبیایی بلند

سوراخ لوبیایی کوتاه

ث سوراخ لوبیایی (بلند یا کوتاه) عمود بر جهت نیرو

۱-۸٫ آیین نامه ی AISC در اتصالات اصطکاکی تنش های مجاز برشی برای پیچ های پرمقاومت را براساس وضعیت سطوح ورق های در حال تماس و نیز نوع سوراخ بیان می کند. آیین نامه مذکور سطوح تماسی که تمیز بوده و لایه ای از اکسید اصل از نورد گرم در روی آن قرار داشته باشد را کلاس A می نامد و برای وضعیت های مختلف سطوح طی جدولی تنش های برشی مجاز را ارائه می کند.

۲-۸٫ مبحث دهم از مقررات ملی ساختمانی ایران تنش های مجاز برشی در اصالات اصطکاکی را بر اساس نوع سوراخ بیان می نماید. سوراخ استانارد طبق تعریف آیین نامه ی ایران سوراخی است که قطر آن ۲ میلی متر از قطر پیچ بیشتر است. در حالی که آیین نامه AISC سوراخی را استاندارد می نامد که قطر ن به طور دقیق برابر قطر پیچ باشد. از نظر اجرایی تعریف آیین نامه ی AISC امکان پذیر نیست، بلکه حتما می توان گفت که تعریف آیین نامه ی ایران برای سوراخ استاندارد نیز بسیار دشوار اجرا می گردد. در نتیجه در محاسبات بیشتر محاسبان فرض را غیراستاندارد بودن سوراخ ایجاد شده در حالت اصطکاکی (با توجه به بخش ب از بند ۱۰و۱و۱۰و۳ و بند ۱۰و۳و۵و۳ ویرایش ۱۳۸۷ مبحث دهم، اتصالاتی که در سیستم لرزه بر مشارکت ندارند) گذاشته و کنترل ها را بر اساس سوراخ بزرگ در نظر می گیرند، و در اتصالات اتکایی تاکید بر استاندارد بودن سوراخ دارند، چرا که در هر حال اجرای سوراخ استاندارد در عمل کار آسانی است.

۳-۸ فاصله ی بین سوراخ ها در بازه ی مقادیری مشخص می باشد. مقدار کمینه برای فاصله ی سوراخ ها به دو جهت است، یکی جلوگیری از گسیختگی و پارگی ورق و دیگری اجرایی بودن کار و فراهم کردن فضای مناسب برای بستن پیچ، مقدار پیشینه ی سوراخ ها پیروی سه دلیل است. نخست آن که بتوان توزیع به نسبت واقعی تری از نیروی در اتصال داشته و همنواختی یکسانی آن را در پیچ ها به وجود آورد، تا فرض صلب بودن ورق تامین شود، دوم این که با کم کردن فاصله، طول موج کمانشی حاصل از نیروی فشاری را نیز به کمترین مقدار ممکن رساند از کمانش موضعی جلوگیری شود، و آخرین دلیل هم این که از باز شدن درز بین ورق های اتصال و خطر زنگ زدگی ورق جلوگیری نمود.

۴-۸٫ فاصله ی کمینه بین سوراخ ها بر اساس جدول زیر در واحد کیلوگرم سانتی متر است

۵-۸ فاصله ی کمینه ی سوراخ ها با لبه ی کناری براساس جدول زر در واحد کیلوگرم سانتی متر است:

۶-۸:مبحث دهم از مقررات میل ساختمانی ایران محدودیت های زیر را برای سوراخ های اتصالات پیچی در نظر می گیرد:

الف) سوراخ های بزرگ فقط در اتصالات اصطکاکی مجاز است.

ب) سوراخ های لوبیایی کوتاه در تمام امتدادها در اتصالات اصطکاکی مجاز هستند و در اتصالات اتکایی امتداد طولی سوراخ باید عمود بر امتداد نیرو باشد.

ب) در اتصلالات اتکایی، سوراخ های لوبیایی بلند فقط در امتداد عمود بر مسیر نیرو مجاز هستنند و در اتصالات اصکاکی فقط می توانند در یکی از ورق های اتصال و در هر امتداد اختیاری وجود داشته باشد.

۷-۸ . سوراخ های لوبیای و بزرگ به دلایل زیر در اتصالات تعبیه می شوند:

الف. در اتصالات اتکایی و یا اصطکاکی که در آن ها به دلایلی نیروی پیش تنیدگی کاهش یا حذف می شود. هنگامی که اتصال تحت بارهای دینامیکی قرار می گیرد احتمال تماس تنه ی پیچ با دیواره سوراخ در دفعات مکرر وجود دارد. تعبیه ی سوراخ های بزرگ یا لوبیایی موجب عدم تماس تنه پیچ با دیواره ی سوراخ به ویژه دراثر پدیده ی خستگی خواهد شدو

ب. تعبیه ی سوراخ های بزرگ و لوبیایی شرایط مناسب تری برای مونتاژ، تنظیم و رواداری پیچ ها در اتصال فراهم می نماید.

پ تعبیه ی سوراخ های بزرگ و لوبیایی از وقوع تنش های ناشی از دما و نیز تنش های مرتبه ی دوم جلوگیری می کند.

۸٫۸ در رابطه با قطر پیچ، باید توجه داشتدر ایران قطرهای تولید نمی شود. در نتیجه در طراحی هیچ گاه از این دو نمره نباید استفاده کرد.

جمع بندی:

۱-۱۱ با توجه به این که در حال حاضر در کشور ما قطرهای M18 و M33 تولید نمی شود، در طراحی سازه های فولادی با اتصالات پیچ و مهره، از این دو سایز نباید استفاده کرد.

۲-۱۱٫ از آن جا که سیستم تولید پیچ و مهره در کشور ما و در حال حاشر براساس استانداردهای اروپایی می باشد، از مشخات پیچ بر اساسا DIN آلمان در طراحی و نقشه ها باید استفاده نمود.

۳-۱۱٫ با توجه به سیستم تولید پیچ در ایران، در طراحی اتصالات اصطکاکی، تنها از پیچ DIN 6914-HV باید استفاده شود. که این پیچ تنها دارای رده مقاومتی ۱۰٫۹ می باشد.

۴-۱۱ . با توجه به برتری روش تولیدی فورج سرد به فورج گرم و تولید قطعات پیچ تا سایز m24 به این روش در کشور ما، تلاش باید نمود تا در طراحی ها تا حد امکان بیش از این سایز استفاده نشود. همچنین در مشخصات نقشه ها و دستور کارهای ساخت و نصب، بر خرید پیچ های با پوشش غیرفلزی (رنگی) باید استفاده نمود.

۶-۱۱٫ تا حد امکان باید کوش شود که خرید پیچ و مهره از کارخانه ی سازنده صورت گیرد تا گواهی نامه های مرغوبیت و سایر گواهی های تطابق در دسترس باشد.

۷-۱۱٫ در هنگام نمونه گیری و انجام آزمایش توسط آزمایشگاه های مقاومت مصالح، بازرسی دقیق و مستقیم صورت پذیرد.

۸-۱۱٫ با توجه به شرایط موجود، روش چرخش اضافی مهره ارزان ترین و قابل اطمینان ترین روش پیش تنیدگی در اتصالات اصطکاکی در کشور ماست

مرجع طراحی اتصالات سازه های فولادی

معرفی کتاب:

طراحی اتصالات از مهم ترین بخش های طراحی در سازه های فولادی می باشد. به طور کلی تعریف نوع قاب نیز براساس نوع و رفتار اتصال صورت می گیرد.اتصالات به سه دسته ی مفصل، نیمه صلب و صلب تقسیم می شود که دو دسته ی اتصالات مفصلی و صلب بیشترین کاربرد را در طرای سازه های فولادی دارد.

در حال حاضر، همه ی این اتصالات بیشتر به دو روش جشی و پیچی اجرا می شوند و روش پرچی اکنون متداول نمی باشد. اتصالات از نظر محل آن نیز به چند دسته تقسیم می شود مانند اتصال تیر به ستون تیر به تیر ستون به کف ستون بادبند و غیره.

طراحی و محاسبه ی یک سازه به کمک نرم افزارهای رایج صورت می گیرد که به طور عموم طراحی اتصالات در حیطه ی طراحی نرم افزاری نبوده و به روش محاسبات دستی صورت می گیرد.

کتاب مرجع طراحی اتصالات سازه های فولادی که توسط مهندس امیر تولایی و مهندس علیرضا کافیان نگاشته شده است. روش جامع طراحی اتصالات را بر اساس فرمولر گام به گام جهت سهولت دستیابی به روش محاسبات اتصالات براساس نحوی اتصالات بر مبنای محل و نیز روش اتصال و دسته بندی نوع آن به تفکیک ارایه داده است که شامل تقسیم بندی زیر می باشد:

اتصالات تیر به ستون

اتصالات مفصلی

اتصالات به کمک نبشی جان

روش اتصال جوشی

روش اتصال پیچی

اتصال بانشیمن نبشی (تقویت شده)

روش اتصال جوشی

روش اتصال پیچی

اتصال بانشیمن براکت (تقویت شده)

روش اتصال جوشی

اتصالات صلب

اتصال با ورق نشیمن به بال

روش اتصال جوشی

روش اتصال پیچی

اتصال با ورق نشیمن به جان

روش اتصال جوشی

روش اتصال پیچی

اتصال با سخت کننده ی T به جان

روش اتصال جوشی

روش اتصال پیچی

اتصال فلنجی (ورق انتهایی)

اتصال شاخه درختی در قاب صنعتی (کنج زانویی)

اتصال ساعتی در قاب صنعتی

اتصالات نیمه صلب