دانلود مقاله پرچ و پیچ

مقدمه

هر سازه ترکیبی از اعضای جدا از هم می باشد که این اعضا باید به طریق .مناسبی به یکدیکر متصل شوند.

پرچ و پیچ دو نوع از این وسایل می باشند که در این فصل به معرفی و بررسی آنها می پردازیم.

پرچ

پرچ از قدیمی ترین وسایلی می باشد که از آن برای اتصال اعضای سازه های فلزی استفاده می شود.

لیکن امروزه بنا به دلایلی که بعداً ذکر خواهد گردید استفاده از پرچ رفته رفته منسوخ می شود.

همانند شکل زیر یک پرچ نکوبیده از یک تنها استوانه ای که یک سر آن دارای کلاهک می باشد تشکیل می شود.

پرچ ها معمولا از فولاد نرمه ساخته می شوند.

در استاندارد آمریکایی دو نوع پرچ یکی A502-1 با تنش جاری شدن 1900 کیلوگرم بر سانتی متر مربع و دیگری A502-2 با تنش جاری شدن 2600 کیلوگرم بر سانتی متر مربع وجود دارد.

عمل گرم کردن پرچ و همچنین کوبیدن آن باعث تغییر در خواص مکانیکی پرچ می شود.

روش کوبیدن پرچ بدین ترتیب است که ابتدا آن را تا دمای سرخ شدن گرم می‌کنند.

سپس آن را توسط انبر مخصوصی درون سوراخ اتصال قرار داده و با ثابت نگه داشتن سر کلاهک دار آن سر دیگر را می کوبند تا به فرم کلاهک در آید و پرچ محکم گردد.

در طی این مراحل تنه پرچ به طور کامل سوراخی که در آن فرو رفته پر می کند.

در حین سرد شدن پرچ منقبض می شود که این انقباض باعث به وجود آمدن نیروی پیش تنیدگی در پرچ می شود.

اما از آنجایی که این نیروی پیش تنیدگی از پرچی به پرچ دیگر فرق می کند از آن نمی توان در محاسبات طراحی استفاده کرد.

البته پرچ را به صورت سرد نیز می کوبند که در این پرچها دیگر نیروی پیش تنیدگی وجود ندارد.

امروزه پرچ‌کاری به دلایل زیر از رونق افتاده است:

پیشرفت فن جوشکاری

تولید پیچ های پر مقاومت

احتیاج به نیروی انسانی زیاد و ماهر برای پرچکاری

احتیاج به نظارت دقیق

تولید سر و صدای زیاد در هنگام کوبیدن و خطر آتش سوزی در کارگاه

در ایران صنعت پرچکاری هیچ وقت به طور جدی رونق نگرفت و طراحان به ندرت به طراحی پرچ می خورند.

پیچ های معمولی

این پیچها از فولاد نرمه (با کربن کم) ساخته می شوند و در استاندارد آمریکایی با علامت A307 نمایش داده می شوند.

این نوع پیچ ارزانترین نوع پیچ می باشد، اما معلوم نیست که اتصالی که با آن ساخته می شود، ارزانترین باشد.

زیرا به علت پایین بودن مقاومت، تعداد آن نسبت به پیچ های اعلا (پر مقاومت) ممکن است بیشتر گردد.

این نوع پیچ ها در ساختمان سازی سبک،  اعضا مهاربندهاو اعضای درجه دوم، خرپاهای کوچک لایه ها و کلیه اعضایی که بار وارد بر آنها سبک و استاتیکی می باشد مورد استفاده قرار می گیرند.

مورد استفاده دیگر این پیچ به عنوان پیچ مونتاژ در اتصالاتی که وسایل اصلی اتصال آنها پیچ های اعلا و یا جوش است می باشد.

لقی سوراخ این نوع پیچ ها حدود 2 میلیمتر می باشد.

این نوع پیچ ها از قطر 6 تا 100 میلیمتر ساخته می شوند.

پیچ های پر مقاومت

در استاندارد آمریکایی دو نوع پیچ پر مقاومت که با علامت A490 , A325 نشان داده می شوند، وجود دارد.

پیچ های A325 از لاد با کربن متوسط که مقاومت جاری شدن آن حدود 5600 تا 6300 کیلوگرم بر سانتی متر مربع است ساخته می شوند و تقریباً معادل پیچ های پر مقاومت آلمانی 8.8 می باشند.

پیچ های A490 از فولاد آلیاژ دار با مقاومت جاری شدن 8000 تا 9000 کیلوگرم بر سانتی متر مربع ساخته می شوند و معادل پیچ های آلمانی 10k می باشد.

قطر پیچ های پر مقاومت بین 12 تا 38 میلیمتر ( تا  اینچ) می بشاد که استفاده از قطرهای 20 و 22 میلیمتر ( و  اینچ) در ساختمان سازی معمولتر است.

مشخه مهم پیچ های پر مقاومت در این است که با سخت کردن معین مهره های آنها یک نیروی پیش تنیدگی که به بار دوام مشهور است در آنجا ایجاد می شود.

این نیروی پیش تنیدگی با فشار دائمی که بر صفحات اتصال وارد می آورد باعث تولید نیروی اصطکاکی بین آنها می شود که از این نیروی اصطکاکی می توان در محاسبات اتصال استفاده نمود.

شکل ظاهری پیچ ها

شکل ظاهری پیچ ها (چه از نوع معمولی و چه از نوع پر مقاومت) مطابق شکل زیر می باشد.

برای جلوگیری از باز شدن محدود مهره ها آنها را می توان به وسیله خال جوش به پیچ و یا صفحه اتصال محکم نمود.

روش دیگر استفاده از واشرهای فنری می باشد.

البته تدابیر فوق فقط برای پیچ های معمولی می باشد.

در پیچ های پیش تنیده به خاطر وجود نیروی پیش تنیدگی در پیچ خطر باز شدن مهره ها وجود ندارد.

جوش

مقدمه

   جوشکاری عبارت است از اتصال و یکپارچه کردن مصالح به یکدیگر به کمک حرارت با و یا بدون استفاده از فشار و یا مواد پر کننده اضافی.

برای ذوب فلز مبنا و ماده جوش حرارت به کار می رود.

تا مواد سیال شده و تداخل آنها عملی گردد.

ضمناً حرارت شکل پذیری را افزایش داده باعث می شود که حتی در صورت عدم ذوب کامل سیلان خمیری انجام شود.

به علاوه حرارت باعث کمک به کنده شدن لایه های مواد خارجی از روی اجسام می گردد.

معمولترین روش های جوشکاری، خصوصاً برای جوش فولاد ساختمانی، استفاده از انرژی برق به عنوان منبع حرارتی است.

بدین منظور اغلب از قوس الکتریکی استفاده می شود.

قوس الکتریکی تشکیل شده است از یک تخلیه جریان نسبتاً بزرگ بین الکترود و فلز مبنا[1] که از میان ستونی از مواد گازی یونیزه به نام پلاسما انجام می‌پذیرد.

در جوش قوس الکتریکی[2]، عمل ذوب و اتصال با جریان مواد در طول قوس و بدون اعمال فشار صورت می گیرد.

انواع روش های جوشکاری با استفاده از قوس الکتریکی

در زیر به تشریح چهار روش متداول برای جوشکاری با استفاده از قوس الکتریکی می پردازیم:

1- جوش های قوس الکتریکی با الکترود روکش دار ([3]AMAW)

  جوش های قوس الکتریکی با الکترود روکش دار یکی از مهمترین، ساده ترین و شاید کارآمد ترین جوشی است که برای فولاد ساختمانی به کار می رود.

در محاورات فنی، این روش به نام جوش برقی دستی با الکترود خوانده می شود.

حرارت توسط برقرار نمودن قوس الکتریکی بین یک الکترود روکش دار و اعضایی که باید متصل شوند ایجاد می گردد.

مدار جوشکاری در شکل به نمایش درآمده است.

فلز الکترود تبدیل به ماده پر کننده می شود و قسمتی از روکش به گاز حافظ و قسمت دیگر آن به گل جوشکاری تبدیل می گردد، و قسمتی هم به وسیله فلز جوش جذب می شود.

روکش مخلوطی گل مانند از سیلیکاتی های سخت کننده و مواد گردی مانند فلورایدها، کربناتها، اکسیدها، آلیاژهای فلزی و سلولز است.

این مخلوط پخته و فشرده شده تا روکش سخت و خشک و متراکم را به وجود بیاورد.

روکش الکترود می تواند وظایف زیر را نیز به عهده داشته باشد: با ایجاد سپر گازی هوا را جدا ساخته و قوس را تثبیت کند.

مواد دیگری مانند احیا کننده ها را وارد فلز جوش نماید، تا بافت ساختمانی آن را بهبود بخشد.

با ایجاد یک روکش از گل جوشکاری روی حوضچه مذاب و جوش سخت شده آنها را در مقابل اکسیژن و نیتروژن هوا محا فظت کرده، در ضمن مانع سرد شدن سریع جوش گردد.

در اینجا لازم است به نحوه مشخص ساختن و شناسایی الکترودهای مورد استفاده اشاره کوتاهی به عمل آید.

در استاندارد های مختلف برای نشان دادن انواع الکترود از علائم گوناگون استفاده می شود، به عنوان مثال استاندارد انجمن جوشکاری آمریکا (AWS) و انجمن آمریکایی آزمایش مصالح (ASTM) علامت ها را با حروف E شروع می کنند که با یک عدد چهار یا پنج رقمی دنبال می گردند.

دو رقم اول سمت چپ معرف مقاومت کششی فلز الکترود بر حسب هزا پوند بر اینچ مربع می باشد.

به طور مثال الکترودهای نشان داده شده به صورت E70XX , E60XX به ترتیب دارای مقاومت کششی Psi 60000 (4200 کیلوگرم بر سانتی متر مربع ) و Psi 70000 (4900 کیلوگرم بر سانتی متر مربع) در فلز جوش است.

اعداد بعدی که با XX نمایش داده شده اند نمایشگر عوامل موثر دیگر مانند وضعیت جوشکاری منبع توصیه شده برای تامین الکتریسیته جنس روکش و مشخصات قوس الکترکیی می باشند.

این استاندارد تا حدود زیادی در ایران متداول و در این کتاب نیز از علائم آن استفاده گردیده است.

جدول شمار 6 انواع الکترود های روکش داری را که باید با انواع مختلف فولاد ساختمانی مورد استفاده قرار گیرند مشخص می سازد.

در جوشکاری فولادهای پر کربن و یا کم آلیاژ به روش قوس الکتریکی با الکترود روکش دار برای همه فولادهای ساختمانی استفاده از الکترودهای کم هیدروژن توصیه می گردد.

این الکترود مفتولی با پوشش سود یا آهک می باشند.

مشخصات مکانیکی جوش های به دست آمده از جوشکاری با این الکترود کیفیتی بالاتر از انواع دیگر جوش دارد.

2- جوش قوس الکتریکی غوطه ور یا جوش زیر پودری (SAW) در جوشکاری به روش قوس الکتریکی غوطه ور، قوس الکتریکی قابل رویت نیست زیرا که با لایه ضخیمی از مواد دانه ای و مواد متصل کننده چنانچه در شکل زیر به نمایش درآمده پوشیده شده است.

الکترود فلزی لخت که در این جوشکاری از آن استفاده می گردد به مصرف پر کردن درز می رسد.

انتهای الکترود دائماً به وسلیه فلوس ذوب شده ای که روی آن لایه دیگری از فلوس ذوب نشده به صورت دانه ای قرار دارد حفاظت می‌گردد.

فلوس که عامل مشخصه این روش جوشکاری است روکشی ایجاد می کند که اجازه می دهد عمل جوشکاری بدون پراکندگی، جرقه زدن یا ایجاد دود انجام پذیرد.

فلوس دانه ای معمولا به طور خودکار روی خط جوش و در پیشاپیش الکترود که در حال حرکت به جلو می باشد قرار می گیرد.

این ماده حوضچه مذاب را در مقابل گازهای هوا محافظت نموده به تمیزی فلز جوش کمک می کند.

در ضمن ترکیب شیمیایی فلز جوش را نیز بهبود می بخشد.

جوشهایی که به روش قوس الکتریکی غوطه ور ایجاد می شوند معمولا یکدست بوده و از مقاومت زیادی برخوردارند.

شکل پذیری خوبی از خود به نمایش می گذارند، در مقابل ضربه مقاومت زیادی دارند.

متراکمند و در مقابل عوامل خورنده به خوبی مقاومت می کنند.

مشخصات مکانیکی چنین جوش هایی عموماً به همان خوبی فلز مبنا می باشد.

جوشکاری به روش قوس الکتریکی غوطه ور اغلب برای فولاد در کارخانه و برای کار با وسایل خودکار یا نیمه خودکار مورد استفاده قرار می گیرد.

3-جوش قوس الکتریکی تحت حفاظت گاز (GMAW) در این روش الکترود یک مفتول ممتد است که از میان گیره الکترود گذشته و با یک قرقره تعدیه می شود (شکل زیر) حفاظت در این روش اصولاً با سپری از گاز غیر فعال صورت می گیرد.

گازهای مرکب معمولا به تنهاییبرای این منظور به کار نمی روند.

فقط CO2 (دی اکسید کربن) در این مورد استثناست.

استفاده از CO2 به تنهایی و یا مخلوط دیگر گازهای غیر فعال به طور وسیعی در جوشکاری فولاد رواج پیدا کرده است.

4-جوش قوس الکتریکی با فلوس مغزی (FCAW) این روش جوشکاری شبیه جوشکاری به روش قوس گازی است، با این تفاوت که الکترود ممتد فلزی آن لوله ای شکل بوده مواد فلوس را در داخل خود دارا می باشد.

این ماده همان نقش را به عهده دارد که روکش در قوس جوش قوس الکتریکی با الکترود روکش دار و یا فلوس دانه ای در روش جوش قوس الکتریکی غوطه ور به عهده داشتند.

در مورد مفتول های قرقره پیچ، حفظ روکش بر روی سیم امکان ندارد.

به این جهت سپر گازی به وسلیه فلوس مغزی تامین می گردد اما حفاظت بیشتر اغلب به وسیله گاز CO2 انجام می گیرد.

انواع اتصالهای جوش نوع اتصال جوشی به عواملی از قبیل اندازه و شکل اعضایی که به هم متصل می شوند، نوع بارگذاری، سطحی از درز که برای جوشکاری قابل استفاده است و هزینه مقایسه ای انواع مختلف جوش بستگی دارد.

اگرچه در عمل انواع و ترکیبات مختلفی یافت می شود، ولی پنج نوع اتصال جوش اصلی وجود دارد که عبارتند از لب به لب، رویهم، سپری، گونیا و پیشانی.

در شکل زیر انواع اصلی اتصال به نمایش گذارده شده است.

اتصالات لب به لب اتصال لب به لب اغلب برای متصل ساختن انتهای ورق های مسطح با ضخامت‌های نسبتاً مساوی مورد استفاده قرار می گیرد.

امتیاز این نوع اتصال اجتناب از خروج مرکزیتی است که در اتصالهای رویهم یکطرفه مانند شکل 4- ب به وجود می آید.

وقتی که در اتصال لب به لب از جوش شیاری با نفوذ کامل استفاده شود،