一種高強預(yù)應(yīng)力錨固螺栓的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高強預(yù)應(yīng)力錨固螺栓，該預(yù)應(yīng)力錨固螺栓通過對螺栓牙型數(shù)據(jù)、螺紋和桿部過渡帶、熱處理工藝和螺栓材料的改進，改變了預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋在使用過程中存在的疲勞壽命低、脆性大、韌性差、彈性差、螺紋安裝精度差、易松動、張拉后力學(xué)性能差等問題，高強度預(yù)應(yīng)力錨固螺栓的研制成功，解決了國內(nèi)風(fēng)機基礎(chǔ)建設(shè)先進技術(shù)的引用，較傳統(tǒng)風(fēng)機基礎(chǔ)使用的普通螺紋鋼產(chǎn)品節(jié)省鋼筋 30% 以上，節(jié)省混凝土 40% 以上，降低土方量 50% ，總造價較傳統(tǒng)風(fēng)機基礎(chǔ)節(jié)省 25% 到 35% 。施工周期大幅縮短。
【專利說明】一種高強預(yù)應(yīng)力錨固螺栓

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種錨固螺栓，尤其涉及一種風(fēng)電場機組地基基礎(chǔ)用高強預(yù)應(yīng)力錨固螺栓。

【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)的風(fēng)機基礎(chǔ)建設(shè)引用國外的先進技術(shù)，其基礎(chǔ)用鋼為高強度螺紋鋼棒；國內(nèi)在運用國外風(fēng)機基礎(chǔ)先進技術(shù)時，使用了預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋，此種產(chǎn)品是一種熱軋型帶有不連續(xù)的外螺紋的直條鋼筋，適合在混凝土澆筑過程中使用，與混凝土共同構(gòu)成預(yù)應(yīng)力構(gòu)件；預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋用于風(fēng)機基礎(chǔ)存在以下缺點:1、桿體強度雖高，但材料脆性大、韌性差、彈性差、疲勞壽命低；2、軋制的不連續(xù)的外螺紋尺寸精度差，螺紋與螺母的安裝精度差，易松動，張拉性能差，截面粗糙不均勻，在風(fēng)機基礎(chǔ)建設(shè)中預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋使用時是安裝在PVC管內(nèi)部不與混凝土接觸，安裝后對風(fēng)機基礎(chǔ)的每根螺紋鋼筋施加張力，由于螺紋鋼筋的脆性大，在施加張力后螺紋鋼筋發(fā)生了延遲斷裂。使得風(fēng)機基礎(chǔ)建設(shè)的先進技術(shù)，由于沒有能滿足使用要求的高強度螺紋鋼棒而停滯不前。
[0003]針對預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋在使用過程中存在的疲勞壽命低，脆性大、韌性差、彈性差，螺紋安裝精度差、易松動、張拉力后力學(xué)性能差等問題，我公司研制了風(fēng)機基礎(chǔ)用高強度預(yù)應(yīng)力錨固螺栓。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種高強度預(yù)應(yīng)力錨固螺栓，該螺栓具有高強度，不易斷裂，韌性彈性好等優(yōu)點。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種高強預(yù)應(yīng)力錨固螺栓，其特征在于，包括螺桿和螺紋部，其特征在于，所述螺紋部的牙型為:
牙型為等腰梯形，螺距為4mm,牙高2.4mm,中徑牙寬2mm,螺紋溝底圓角半徑為0.5mm,螺牙圓角半徑為0.2mm,牙型角為36° ;
或為:牙型為等腰梯形，螺距為6mm，牙高3mm，中徑牙寬3mm，螺紋溝底圓角半徑為
0.8mm,螺牙圓角半徑為0.3mm,牙型角為36° ;
或為::牙型為等腰梯形，螺距為8mm,牙高2.4mm,牙底寬4mm,螺紋溝底圓角半徑為Imm,螺牙圓角半徑為0.5mm,牙型角為40°。
[0006]所述螺紋部和螺桿的過度處設(shè)置40_50mm的過渡帶，過渡帶的螺紋由滾壓中經(jīng)逐步過渡到螺紋小徑。
[0007]螺栓材料鋼中氧含量小于10mg/m3,氮含量小于12mg/m3,氫含量小于2mg/m3,磷硫含量小于0.020%。
[0008]螺栓熱處理工藝為快速熱處理:加熱速度達到100°C /s以上。
[0009]本發(fā)明的有益效果: 高強度預(yù)應(yīng)力錨固螺栓的研制成功，解決了國內(nèi)風(fēng)機基礎(chǔ)建設(shè)先進技術(shù)的引用，較傳統(tǒng)風(fēng)機基礎(chǔ)使用的普通螺紋鋼產(chǎn)品節(jié)省鋼筋30%以上，節(jié)省混凝土 40%以上，降低土方量50%，總造價較傳統(tǒng)風(fēng)機基礎(chǔ)節(jié)省25%到35%。施工周期大幅縮短。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例作進一步詳細的描述，其中:
圖1是本發(fā)明所述的錨固螺栓的一種類型結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明所述的錨固螺栓的另一種類型結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明所述的錨固螺栓的螺紋示意圖；
圖4是本發(fā)明所述的錨固螺栓的第一種牙型數(shù)據(jù)；
圖5是本發(fā)明所述的錨固螺栓的第二種牙型數(shù)據(jù)；
圖6是本發(fā)明所述的錨固螺栓的第三種牙型數(shù)據(jù)；
圖7是本發(fā)明所述的錨固螺栓的螺紋和桿部過渡示意圖。

【具體實施方式】
[0011]實施例1
一種高強預(yù)應(yīng)力錨固螺栓，包括螺桿I和螺紋部2，圖1和2分別是兩種常見的預(yù)應(yīng)力錨固螺栓，圖1是使用六角螺母，圖2是使用連接器連接。
[0012]螺栓是一種典型的多缺口零件，其疲勞性能將明顯地受到螺栓的結(jié)構(gòu)、牙型尺寸、材料及制造工藝等多種因素的影響，根據(jù)螺栓連接體所特有的力學(xué)因素，螺栓的螺紋溝是螺栓外載作用下應(yīng)力的集中點，螺紋溝直徑越接近滾壓時圓鋼的直徑，承載力越大，也利于滾壓成型，但牙型高度不夠又影響牙型的強度。通過對牙型的強度計算，對螺栓最小直徑的強度計算，科學(xué)合理的實驗、精確模擬的確定螺紋溝底直徑，圓角半徑、牙型角，即在滿足強度要求還要滿足滾壓螺紋加工的工藝要求，通過無數(shù)次的滾壓實驗和力學(xué)性能試驗得到了4000多個螺栓的力學(xué)性能數(shù)據(jù)和牙型數(shù)據(jù)，最終確定了三種螺距的錨栓牙型數(shù)據(jù)。
[0013]圖4是滾壓中徑在Φ28-Φ40對應(yīng)的牙型數(shù)據(jù):牙型為等腰梯形，螺距為4mm，牙高2.4mm,中徑牙寬2mm,螺紋溝底圓角半徑為0.5mm,螺牙圓角半徑為0.2mm,牙型角(螺紋相鄰兩牙側(cè)交角)為36°。
[0014]圖5是滾壓中徑在Φ45-Φ60對應(yīng)的牙型數(shù)據(jù):牙型為等腰梯形，螺距為6mm，牙高3mm,中徑牙寬3mm,螺紋溝底圓角半徑為0.8mm,螺牙圓角半徑為0.3mm,牙型角(螺紋相鄰兩牙側(cè)交角)為36°。
[0015]圖6是滾壓中徑在Φ40-Φ60，并在巖體中打孔灌注高強灌漿料時對應(yīng)的牙型數(shù)據(jù):牙型為等腰梯形，螺距為8mm,牙高2.4mm,牙底寬4mm,螺紋溝底圓角半徑為Imm,螺牙圓角半徑為0.5mm，牙型角(螺紋相鄰兩牙側(cè)交角)為40°。
[0016]除螺紋溝外，兩端部帶螺紋的螺栓影響螺栓強度的另一薄弱部位是螺紋與桿部的過渡處，在設(shè)計時過渡處不形成截面的突變，采用了 40?50mm左右的過渡帶，由滾壓中徑逐步到螺紋小徑，消除了應(yīng)力集中點的產(chǎn)生，提高了螺栓對客觀環(huán)境的適配性。如圖7所
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[0017]高強預(yù)應(yīng)力錨固螺栓能有好的機械性能和力學(xué)性能，要靠以下幾點來保證: 1.具有優(yōu)良的合金材料，鋼中氧含量小于10mg/m3,氮含量小于12mg/m3,氫含量小于2mg/m3，磷硫含量小于0.020%。冷滾壓高強預(yù)應(yīng)力錨固螺栓用鋼的純凈化、低合金化、微合金化從源頭保證了工程結(jié)構(gòu)件對環(huán)境的適應(yīng)性和材料的強韌性。
[0018]螺紋幾何參數(shù)的設(shè)計，保證了強度要求和冷滾壓的成型工藝要求，設(shè)計的牙型為等腰梯形，牙型角為18°和20°易于滾壓成型，對中性能好，牙根處強度高。螺紋的冷滾壓是在ZA28-63型或ZA28-125型滾絲機上室溫滾壓成型的。
[0019]達到高強預(yù)應(yīng)力錨固螺栓的力學(xué)性能是在感應(yīng)加熱快速熱處理技術(shù)裝備上實現(xiàn)的。感應(yīng)加熱快速熱處理技術(shù)可以顯著地改善鋼材的力學(xué)性能，提高鋼材的表面質(zhì)量。端部螺紋和全螺紋螺栓是在連續(xù)加熱，淬火、回火的全自動熱處理生產(chǎn)線上完成調(diào)質(zhì)處理。螺栓的加熱速度可以達到100°c /s以上，鋼材的加熱淬火過程中，螺栓在運行狀態(tài)時螺旋型直線運動，可保持螺栓原有的精度螺紋表面，螺栓在低密度空氣介質(zhì)環(huán)境中加熱。由于螺栓在高于850°C的高溫條件下停留時間不超過8秒，螺栓表面只能形成輕微的致密氧化層，保證了螺紋原有的精度。有了這種感應(yīng)加熱快速熱處理技術(shù)裝備才實現(xiàn)了螺栓的先成型后熱處理的工藝，即保證了螺栓的精度又保證了螺栓的高強度。
[0020]本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認識到，在不偏離本發(fā)明的保護范圍的前提下，可以對上述實施方式進行各種修改、變化和組合，并且認為這種修改、變化和組合是在獨創(chuàng)性思想的范圍之內(nèi)的。
【權(quán)利要求】
1.一種高強預(yù)應(yīng)力錨固螺栓，其特征在于，包括螺桿和螺紋部，其特征在于，所述螺紋部的牙型為: 牙型為等腰梯形，螺距為4mm,牙高2.4mm,中徑牙寬2mm,螺紋溝底圓角半徑為0.5mm,螺牙圓角半徑為0.2mm,牙型角為36° ; 或為:牙型為等腰梯形，螺距為6mm，牙高3mm，中徑牙寬3mm，螺紋溝底圓角半徑為0.8mm,螺牙圓角半徑為0.3mm,牙型角為36° ; 或為::牙型為等腰梯形，螺距為8mm,牙高2.4mm,牙底寬4mm,螺紋溝底圓角半徑為Imm,螺牙圓角半徑為0.5mm,牙型角為40°。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高強度預(yù)應(yīng)力錨固螺栓，其特征在于，所述螺紋部和螺桿的過度處設(shè)置40-50_的過渡帶，過渡帶的螺紋由滾壓中經(jīng)逐步過渡到螺紋小徑。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高強度預(yù)應(yīng)力錨固螺栓，其特征在于，螺栓材料鋼中氧含量小于10mg/m3,氮含量小于12mg/m3,氫含量小于2mg/m3,磷硫含量小于0.020%。
4.如權(quán)利要求1所述的一種高強度預(yù)應(yīng)力錨固螺栓，其特征在于，螺栓熱處理工藝為快速熱處理:加熱速度達到100°C /s以上。
【文檔編號】F16B35/00GK104329346SQ201410525454
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】袁程, 宋瑞雪, 賀連壽, 趙軍, 嚴(yán)芝晟, 盧曉凡, 張志貴, 張玲 申請人:青海金陽光特種鋼材股份有限公司