. پیچ و مهره (BOLT & NUT)
ظفرصالح سبا تامین کننده و تولید کننده انواع پیچ و مهره و واشر آلات فلزی با کاربرد در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز و پتروشیمی می باشد.
بررسی و مقایسه استاندارد ها ی پیچ و مهره
استانداردهای پیچ و مهره و واشر به دودسته کلی استاندارد مکانیکی و هندسی تقسیم می شوند . از نظرعملکرد در اتصال ها نیز دوگونه استاندارد هندسی قابل پیش تنیدگی (قابل استفاده در اتصال های اصطکاکی) و غیر قابل پیش تنیدگی (معمولی) برای پیچ ، مهره و واشر وجود دارد، که در ادامه به توضیح آن می پردازیم.
برای شناخت پیچها و تعریف پیچها به ۴ مشخصه نیازمندیم:
۱- قطر پیچ ۲- طول پیچ ۳- نوع کله پیچ ۴- نوع دنده و گام پیچ
اهمیت به کار گیری پیچ و مهره منطبق بر ظوابط طراحی و ساخت
یکی ازپراهمیت ترین فاکتور ها در مقاومت اتصال های اصطکاکی نیروی پیش تنیدگی ایجاد شده توسط پیچ ومهره می باشد.
به همین دلیل پیچ ، مهره و واشر از نظر هندسی و مکانیکی باید توانایی تحمل نیروی پیش تنیدگی را داشته باشند وعلاوه برآن مقاومت نیروی کششی خارجی اعمالی به اتصال را نیز داشته باشد.
آیین نامه ها و استاندارد های معتبر بین المللی پیچ ها را به دودسته اصلی پیچهای پرمقاومت با قابلیـت پیشتنیدگی و پیچهای معمولی غیرقابل پیش تنیدگی تقسیم می کند؛
از اینرو لازم است با شناخت مناسب رفتار اتصـال و بارهای وارده به آن عملکردی مناسب برای آن تعبیه گردد و به تبع آن پیچ ، مهره و واشر مناسب با عملکرد آن انتخاب شده و در نقشه های اجرایی ارائه گردد؛
به همین دلیل لازم است با بررسی آیین نامه های مربوطـه به اتصالهای سازه های فـولادی و استاندارد های مورد پذیرش آن ها انواع اتصال ها و استاندارد های مرتبط شناخته شود.
رفتار اتصال های پیـچ و مهره ای بر اساس مکـانیزم انتقال نیرو در آن به صورت زیر دسته بندی می شوند :
- اتصال اتکایی: دراین نوع اتصال ورق های اتصال می توانند بروی یک دیگر بلغزند. در این اتصال ها نیرو از طریق اتکای دیواره سـوراخ به بدنه پیچ انتقال می یابد. مطابق آیین نـامـه های طراحی سازه و طـرح لرزه ای این اتصال ها منـاسب بارهای لرزه ای و دینامیکی نمی باشد.
۲- اتصال اصطکاکی : در ایـن نوع از اتصال ورق های به وسیله نیـروی پیش تنیدگی پیج بر روی یکدیگر فشرده و این نیرو باعث می شود زبری سطحی ورق ها درهم درگیر شده و بین ورق ها اصطکـاک ایجـاد شود. نیروی اصطکـاک با نیروی پیش تنیـدگی و ضریب اصطکاک رابطه خطـی داشتـه و با بیشتـر شدن نیروی پیش تنیدگی مقاومت اصطکاکی بین ورق ها نیز بیشتر می شود. در این نوع اتصال دیواره سوراخ و بدنه پیچ هیچگونه تماسی ندارد.
رزوه یا دنده:
رزوه یا دنده به دودسته تقسیم می شود:
- دنده درشت (coarse)
- دنده ریز (fine)
انواع دنده ها ( رزوه ها):
۱-پیچ دنده مثلثی ۶۰ درجه
۲-پیچ دنده تخت
۳-پیچ دنده یونیفاید
۴-پیچ دنده مربعی
۵- پیچ دنده ذوزنقه ای
۶- پیچ دنده ویت ورث
۷- پیچ دنده مارپیچ
۸- پیچ دنده گرد
۹- پیچ دنده اره‌ای
رده‌ی مقاومتی پیچ
رده‌ی مقاومتی در پـیچ ها براسـاس DIN با اعـداد : ۴٫۶ ، ۵٫۶ ، ۸٫۸ ، ۱۰٫۹ ، ۱۲٫۹ ، ۱۴٫۹ تعریف شده است.
مزایای ساخت اسکلت پیش ساخته پیچ و مهره ای نسبت به سایر اسکلت های اجراشده عبارتند از :
- سرعت اجرا: سرعت اجرای سازه های با اتصالات پیچ و مهره ای نسبت به اتصـالات جوشی بالاتر وکاملا قابل لمس میباشد و زمان ساخت سازه های پیـچ و مهره ای کمتر از سازه های با اتصالات جوشی است. با توجه به مدت زمان بالای اجرای پروژه های کشورمان این نوع از سازه ها جهت کاهش زمان ساخت پیشنهاد می گردد.
سرعت نصب: دراین گونه از سازه ها بدلیل حذف کامل جوشکاری درمحل نصب سازه ، فقط با جایگذاری قطعات و بستن تعدادی پیچ و مهره محدود می شود، که این عامل باعث افزایش چشمگیر سرعت نصب می شود و خطاهای نصب به حداقل خود میرسد. - کیفیت ساخت: کیفیـت ساخت سازه با امکانات موجود درکارخانه و طبـق نقشه های طراحی شده وتحت نظارت واحدکنترل کیفی قابل مقـایسه با سازه های جوشی که در محل نصـب سازه ساخته می شـوند نمی باشد و دارای کیفیت بسیار بالایی میباشد .
- پرت مصالح : معمولا دست محاسب در انتخاب مقاطع خاص مانند IPE بسته می باشد و مجبور است با اضافه کردن ورق و جوشکاری اضـافی به مقطع مورد نظر خود برسد حال آنکه در ساختمان پیچ و مهره ای امکان اجرا و تولید مقاطع سبک تر و با مقاومت بیشتر وجود دارد استفاده از ورق در ساخت مقاطع و پرت آهن آلات به حداقل میرسد.
- ایمنـی و پایـداری سازه: چه به لحاظ تئوری و چه به لحاظ عملی ثابت شده است که ساختمان های پیچ و مهره ای به دلیـل کیـفیت بـهتر ، پایداری و مقاومت بیشتری در بـرابـر زلزله و نیروهای جانبـی دارند.
- هــزیـنـه کمـتر: اجـرای ساختـمان پیـچ و مهره ای به لحاظ اقتصادی می تواند هـزینه کمتـری ر ا به مالـک تحمیل کند ولی این بدان معنی نیست که در دو سازه که کاملا مقاطع آن یکسان میباشد سازه پیچ و مهره ای کم هزینه تر باشد،اما به دلیل باز بودن دست طراح در بهینه سازی و ساخت مقاطع باوزن کمتر،امکان کاهش وزن سازه توسط طراح به راحتی امکان پذیر است.
- مقاومـت در برابر آتش سوزی : در دما های بالا معمولا اتصالات پیـچ و مهره ای مقاومت بیشتری در برابر حرارت دارند و احتمال تخریب سازه بسیارکمتر از اتصالات جوشی است.
- عدم نیاز به فضای کار: معمولا در شهرها بدلیل عدم وجود موقعیت و مکان مناسب جهت ساخت ،اغلب پیمانکاران دچار زحمت فراوان شده کـه با استفاده از این نوع سازه ها،قابلیت اجرا در شلوغ ترین وکم حجم ترین موقعیت ها را فراهم کرده است.
- رواج جهانی : در کلیه کشورهای آمریکایی و اروپایی تمامی سازه ها به صورت پیچ و مهره ای اجرا میشود مگردر سازه های بسیارکم اهمیت که اتصالات آن جوشی اجرا میشود که از دلایل مهم استفاده از این نوع سازه ها در این کشور ها،عملکرد بهترآن وتجربه بیشتر آن کشور ها در ساخت سازه های فولادی می باشد.
- خـوردگـی سـازه : در سازه های پیـچ و مهره ای قبل از رنـگ آمیزی ، قطعات داخل دستگاه های سندبلاست و وایربرس تحت نظر واحد کنترل کیفی زنگ زدایی میشوند که درسازه های جوشی این عملیات انجام نمی گردد و درسازه های جوشی بجای رنگ غنی شده با روی،که درسازه های پیچ و مهره ای استفاده میشود ،ضد زنگ بکار می رود که این امر باعث خوردگی سریع سازه می شود.
- امکان استفاده در مدیریت حوادث : با توجه به امکان جا بجایی این گونه سازه ها، امکان جابجایی و نصب آن درمناطق بحران زده مانند سیل و زلزله امکان پذیرمیباشد. درجه بندی استحکام پیچ ها”Property Class” پیچ ها براساس استحکام کششی درجه بندی شده ودرجه بندی استحکام در سیستم متریک Property Class نامیده می شود.
طبـقه بندی مکانیکی در سیستم ISO ، در استاندارد EN ۲۰۸۹۸ قرار گرفته است . نامگذاری درجه بندی استحکام پیچ های متریک توسط اعداد و به صورت زیر می باشد:
عدد قبل ازاعشار،معرف ۱ درصد حداقل استحکام کششی برحسب مگا پاسکال (Mpa) و عدد بعد از اعشار،معرف ده برابرنسبت حداقل استحکام تسلیم به حداقل استحکام کششی می باشد. اعداد فوق هردو به طور تقریبی بوده و دقیق نمی باشند.
به عنوان مثال در کلاس ۴٫۶ عدد اول معرف یک صدم استحکام کششی برحسب مگا پاسکال و عدد بعد ازاعشارمعرف ده برابر نسبت حداقل استحکام تسلیم به حداقل استحکام کششی می باشد. یعنی استحکام کششی ضربدر عدد بعد از اعشار تقسیم بر۱۰ برابر است با استحکام تسلیم:
۴۰۰x6/10=240Mpa
مقادیراستـحکام نامی بوده و اعداد واقعی پس از انـجام آزمـون مشـخص خواهد شد .
یادآوری:
استحکام تسلیم همواره برحسب درصدی از استحکام کششی بیان می شود. به عبارت دیگر، با ضرب اعـداد قبل و بعد از اعشار در هم و نیز در عدد ده ، استحـکام تسـلیم به دست می آیـد. به عنـوان مثال استحکام تسلیم پیچ ۸٫۸ برابر است با ۶۴۰ مگاپاسکال ۸x8=640 . گرید تمامی پیچ ها با هر درجه استحکامی، باید روی سر پیچ به طور خوانا درج شود. اما این امر درمورد پیچ هایی که دارای گل پیچ حفره دار بوده وبا آچار مخصوص (L شکل)محکم می شوند، لازم نیست. در این مورد ، گرید پیچ های با گرید ۸٫۸ و بالاتر ترجیحاٌ در کناره سر پیچ یا روی آن درج می شود .
- آزمایشهای پیچ و مهره و واشر
- آزمایشهای ابعادی
- آزمایشهای متالورژیکی
- آزمایشهای مکانیکی
- آزمایشهای پوشش مقاوم خوردگی
- آزمایشهای ابعادی و نیز متالورژیکی در هنگام تولید پیچ و مهره و واشر، در کارخانه‌ی سازنده انجام میشود.
- آزمایشهای مکانیکی پس از تولیدپیچ و مهره و واشر،در کارخانه‌ی سازنده یا آزمایشگاه های مقاومت مصالح انجام می‌گیرند.
- آزمایشهای مکانیکی برای مهندسان طراح و بازرسان سازه دارای اهمیت می باشد . به‌طورکلی آزمایشهای مکانیکی شامل آزمایشهای کشش،سختی‌سنجی وضربه میشود.
- آزمایش کشش خود شامل سه نوع آزمایش میشود که عبارتند از :
- آزمایش بار گواه ، آزمایش کشش گوه‌ای بر روی نمونه‌ی کامل و آزمایش کشش بر روی نمونه‌ی ماشین‌کاری شده.
- آزمایش ضربه: در آزمایش ضربه که به آن «تاب نمونه‌ی زخم‌دار» نیز میگویند، یک نمونه از مصالح مورد استفاده را برداشته ، به کمک دستگاه پاندول دار و سقوط آزاد پاندول ، قطعه شکسته شده و میزان انرژی جذب شده‌ی آن را اندازه‌گیری میکنند. آزمایش ضربه برای پیچ اجباری نیست اما در صورت امکان باید آن را انجام داد.
- آزمایش کشش: این آزمایش از آزمایشهای بسیار معمول برای پیچ می باشد. در آزمایش کشش، پس از بستن کامل پیچ با یک مهره از رده‌ی مقاومتی بالاتر برروی دستگاه کشش، با سرعتی مناسب پیچ تا حد تنش تسلیم زیر کشش قرار گرفته و سپس به مدت ده ثانیه در همین حالت باقی می‌ماند ؛ سپس بار کششی از روی پیچ برداشته میشود . در این آزمایش هیچگونه شکست یا ا فزایش طول همیشگی در پیچ نباید وجود داشته باشد.
- آزمایش کشش گوه‌ای: پس از آزمون کشش این آزمایش بر روی پیچ انجام میشود. الزام آیین‌نامه برای انجام آزمایش کشش بر روی نمونه‌ی کامل و واقعی پیچ و مهره‌ی استفاده شده در پروژه است. مگردر مواردی که محدودیت ظرفیت دستگاه آزمایش وجوددارد ویا طول پیچ خیلی کوتاه است که در این حالت از نمونه‌ی ماشین‌کاری شده استفاده میشود. در این آزمایش باید دستکم به مقدار چهار رزوه‌ی کامل از پیچ بین فک‌های دستگاه قرار بگیرد. حداکثرسرعت دستگاه نباید از ۲۵ mm/min بیشتر باشد. شکست به‌وجود آمده تنها بایددر بدنه‌ی پیچ باشدودرصورت بروز شکست در محل اتصال سرپیچ به بدنه، حتی اگر به مقاومت مورد نیاز نیز رسیده باشد، نمونه مورد پذیرش نیست. این شکست در پیچ های ساخته شده به روش فورج گرم بیشتر مشاهده میشود و بر همین اساس تاحدامکان بایداز پیچهای ساخته شده به روش فورج سرد استفاده شود.از آن‌جایی که در ایران و در حال حاضرتنها تا قطر M24 به روش فورج سردتولید میشود،در طراحی باید تلاش نمود تا از قطرهای بالاتر استفاده نشود.
- آزمایش سختی‌سنجی : این آزمایش در رده‌ی آزمایشهای غیر مخرب پیچ بوده و برای آگاهی از میزان سختی قطعه و برابری آن با مقدار استاندارد انجام میشود. سختی‌سنجی برای بخش انتهایی، سطح صاف بدنه و سطح صاف سرپیچ انجام میشود. به‌طورکلی از سه روش برای آزمون سختی‌سنجی استفاده میشود که عبارتند از : روش برینل، روش راکول و روش ویکرز. برای مهره از آزمایش کشش استفاده نمی‌شود و تنها آزمایشهای بار گواه و سختی‌سنجی بر روی مهره‌ها انجام می‌گیرد. برای واشر نیز تنها آزمایش سختی سنجی انجام میشود برای دستـیابی بیشتر به اطلاعـات تخصـصی پیـچ و مـهره می توانید با کارشناسان و مشاوران زبده شرکت ظفر صالح سبا تماس بگیرید.
کلیه سایز های پر مصرف پیچ ها با توجه به نیاز پروژه های کشور در صنایع مختلف از سایز M6 تا M100 توسط شرکت ظفر صالح سبا قابل تولید و تأمین می باشند. پیچ ها با پوشش های مختلفی قابل عرضه می باشند که شامل پوشش سیاه ، پوشش داکرومات،پوشش گالوانیزه گرم و گالوانیزه سرد (کروماته آبی، فسفاته زرد) می باشند.
- ۱- قطر خارجی Mujor D : بزرگترین قطر پیچ و یا مهره را قطر خارجی آن گویند که عبارت است از اندازه سر دندانه تا سر دندانه مقابل که آنرا با حرف OD نمایش می دهند.
۲- ارتفاع یا گودی دندانه Depth of T : ارتفاع دندانه عبارت است ازفاصله قائم میان سر دندانه تا ته دندانه پیچ که آنرا با علامت h مشخص می نمایند.
۳- قطر داخلی Minor D : کوچکترین قطر پیچ و یا مهره را قطر داخلی گویند که اندازه آن عبارت است از فاصله ته دندانه تا ته دندانه مقابل آن یا به عبارت دیگر برابر است با تفاضل قطر بزرگ دو برابر ارتفاع دندانه که با حرف I نشان میدهند.
۴- تعداد دندانه Nimber of T: تعداد دندانه عبارت استاز تعداد دندانه در یک اینچ روی محیط در طول پیچ که برای تعیین آن خط کش یا کلیس را روی پیچ قرار داده و سپس دندانه های بین یک اینچ را میشماریم که معمولاًآنرا با حرف N نمایش میدهیم. علاوه بر آن میتوان با طرق مختلف دیگری آنرا اندازه گیری نمود که عبارت از استفاده از شابلن. به این ترتیب که شابلن مورد نظر را رویدندانه ها قرار داده و در صورتیکه نوری از بین دندانه ها مشاهده نشد تعداد دندانه یی روی شابلن نوشته شده است همان تعداد دندانه پیچ خواهد بود.
۵- گام یا تقسیم دندانه Pitch: فاصله نوک یک دنده تا دنده مجاور و یا فاصله یک نقطه از ته دنده تا نقطه مشابه از ته دنده دیگر را گام یا تقسیم دنده گویند که با علامت P مشخص میکنند.
۶- تارک یا پهنای سر دنده Crest: سر دندانه پیچ های یکنواخت ملی دارای سطح باریکی است که طرفین یک دندانه را بهم متصل میسازد با f علامت گذاری شده است.
۷- پهنای ته دندانه root: کف شیتر بین دو دندانه محور که طرفین آنها را بهم متصل می سازد پهنای ته دندانه گویند که با علامت C یا R نمایش میدهند.
۸- قطر متوسط (قطر میانه) پیچ Pitch D: قطر میانه عبارت است از استوانه فرضی که دنده های پیچ را درمحلی قطع میکند که در آن قسمت هر دندانه مساوی پهنای شیار مجاور آنست و یا بعبارت دیگر عبارت است از تفاضل قطر بزرگ و ارتفاع دنده که با علامت DP و یا E نمایش داده میشود.
۹- گام محوری پیچ Lead: گام محوری پیچ عبارت است از فاصله ای که پیچ در داخل مهره یا مهره روی پیچ در یک دور گردش این گام درست شبیه گام دندانه می باشد.
