一種張力控制結構用高強螺栓的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種高強螺栓，該螺栓適用于風力發電塔基基礎的預應力錨固、 橋梁的張拉、大型鋼結構桁架的張拉、巖石護坡的錨固等。
【背景技術】
[0002] 風力發電塔基基礎、橋梁、大型鋼結構桁架用的高強螺栓根據使用要求和結構要 求，高強螺栓的直徑大（Mt30~Mt64)，桿體長（3m~12m)。傳統的螺栓加工工藝和現有的 螺栓標準已不能滿足生產工藝的要求，為了滿足結構對螺栓的力學性能、斷裂韌性、疲勞性 能、松她性能的要求，提尚生廣率，降低生廣成本，在現有螺檢標準的基礎上，參考ASTM標 準設計了風力發電塔基基礎、橋梁、大型鋼結構桁架用的高強螺栓的牙型角、螺距、牙高、牙 底和牙頂圓弧半徑等參數。
[0003] 此螺栓命名為張力控制結構用高強螺栓，制作張力控制結構用高強螺栓對合金材 料的純凈化要求比較高，由于螺栓的桿體很長不易于表面去銷加工(不剝皮)，故對鋼材的 冶煉澆鑄、乳制技術要求很高，需要的是尺寸精度良好無表面缺陷的棒材。
[0004] 由于螺栓的桿體很長，如果用傳統的熱處理工藝對螺栓進行調質處理那么螺栓的 變形量很大，特別是螺栓的彎曲度根本無法保證，而且整支螺栓的強度不一致，所以采用感 應加熱快速熱處理調質生產線來實現螺栓的力學性能要求，總長范圍內彎曲度可控制在 6%。以內。
[0005] 螺紋的加工采用冷滾壓成型技術，螺紋的表面粗糙度對螺栓的疲勞壽命影響很 大，滾壓螺紋可提高螺紋表面的光潔度，特別是螺紋牙溝表面的光潔度，因而有利于螺栓疲 勞強度的提高，滾壓螺紋會產生形變強化層和較高的殘余壓應力，對阻止疲勞裂紋的萌生 和早期擴展起很大作用。 【實用新型內容】
[0006] 本實用新型的目的是提供一種張力控制結構用高強螺栓，該螺栓通過特殊設計的 螺紋規格、材料和加工方法，使得該螺栓具有較高強度并且在張拉力條件下不會發生斷裂。
[0007] 為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案如下：
[0008] -種張力控制結構用高強螺栓，包括螺桿和設置在螺桿兩端的螺紋，所述螺紋具 有如下規格：
[0009] 當螺紋大徑為30mm時，螺紋的螺距為4. 0mm，牙型角為50°，螺紋高為2. Omm,螺 紋升角為2° 36'，牙底圓角半徑為0.6mm，牙頂圓角半徑為0.4mm，螺紋收尾過渡帶長度為 24mm；
[0010] 當螺紋大徑為36mm時，螺紋的螺距為4. 5mm，牙型角為50°，螺紋高為2. 2mm,螺 紋升角為2° 24'，牙底圓角半徑為0.8mm，牙頂圓角半徑為0.6mm，螺紋收尾過渡帶長度為 27mm；
[0011] 當螺紋大徑為42mm時，螺紋的螺距為5. 0mm，牙型角為50°，螺紋高為2. 4mm,螺 紋升角為2° 16'，牙底圓角半徑為1.0 mm，牙頂圓角半徑為0.8mm，螺紋收尾過渡帶長度為 30mm；
[0012] 當螺紋大徑為48mm時，螺紋的螺距為5. 5mm，牙型角為50°，螺紋高為2. 6mm,螺 紋升角為2° 13'，牙底圓角半徑為1.2mm，牙頂圓角半徑為1.0mm，螺紋收尾過渡帶長度為 33mm；
[0013] 當螺紋大徑為56mm時，螺紋的螺距為6. 0mm，牙型角為50°，螺紋高為2. 8mm,螺 紋升角為2° 03'，牙底圓角半徑為1.4mm，牙頂圓角半徑為1.2mm，螺紋收尾過渡帶長度為 36mm；
[0014] 當螺紋大徑為64mm時，螺紋的螺距為6. 5mm，牙型角為50°，螺紋高為3. 0mm，螺 紋升角為Γ 58'，牙底圓角半徑為1.6mm，牙頂圓角半徑為1.4mm，螺紋收尾過渡帶長度為 39mm；
[0015] 其中，所述螺紋收尾過渡帶指的是在螺紋和螺桿的過渡處設置過渡帶，在過渡帶 上由螺紋中徑逐步過渡到螺紋小徑。
[0016] 本實用新型所述張力控制結構用高強螺栓優秀的力學性能要靠以下來保證：螺紋 的冷滾壓工藝，螺紋幾何參數的設計，保證了螺栓的強度要求和冷滾壓的成型工藝要求，設 計的牙型類似于梯形，牙頂寬度是普通螺紋牙頂寬度的2. 46倍，保證了在防腐前的拋丸工 藝中螺紋牙的完好性。
[0017] 本實用新型具有的技術效果：
[0018] 張力控制結構用高強螺栓的研制及在風力發電基礎中的使用使基礎土方的開挖 量減少25%，安裝方便快捷，人工成本降低，施工周期縮短。
[0019] 張力控制結構用高強螺栓在感應加熱快速熱處理設備進行調質處理時加熱能力 強大能實現快速升溫節約能源。可準確控制熱處理溫度，減少能源損失。降低環境熱損失 減少能源消耗。感應加熱快速熱處理過程中，不產生廢氣、廢水和廢渣，不會對環境造成污 染。感應加熱快速熱處理與傳統熱處理工藝比，可以節約40%左右的能源，從而減少了對大 氣層的二氧化碳排放量，為綠色環保型熱處理工藝。
【附圖說明】
[0020] 下面結合附圖對本實用新型做進一步說明
[0021] 圖1為本實用新型所述的高強螺栓的結構示意圖；
[0022] 圖2為圖1中A部分的局部放大圖；
【具體實施方式】 [0023] 。
[0024] 實施例1
[0025] 如圖1所示，一種張力控制結構用高強螺栓，包括螺桿和設置在螺桿兩端的 螺紋，螺栓的規格有6種，要求的螺紋大徑Mt分別是30mm、36mm、42mm、48mm、56mm、 64mm，長度為3m~12m。強度級別有兩種即8. 8級和10. 9級，對兩端部帶螺紋的 螺栓其設計的螺距分別是4. 0mm、4. 5mm、5. 0mm、5. 5mm、6. 0mm、6. 5mm;牙型角50°，螺 紋高分別是2. 0mm、2. 2mm、2. 4mm、2. 6mm、2. 8mm、3. 0mm，螺栓的其他幾何參數見表一。 CN 204851925 U 說明書 3/3 頁
[0026] 其中，
[0027] 螺紋大徑Mt指的是指與外螺紋牙頂相切的假想圓柱的直徑；
[0028] 螺距P指的是螺紋上相鄰兩牙在中經圓柱面的母線上對應兩點之間的軸向距離；
[0029] 牙型角α指的是螺紋軸向截面內，螺紋牙型兩側邊的夾角；
[0030] 螺紋高h指的是螺紋牙頂與螺紋溝底的垂直距離；
[0031] 螺紋升角γ指的是中徑圓柱上螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾 角；
[0032] 螺紋收尾過渡帶指的是在螺紋與螺桿的過渡處設置過渡帶，由螺紋中徑d逐步過 渡到螺紋小徑。
[0033] 根據螺栓連接體所特有的力學因素螺栓的螺紋溝是螺栓在外力作用下應力的集 中點，螺紋溝底直徑越接近螺紋滾壓時的圓鋼直徑，螺栓的承載力越大，也利于螺紋滾壓成 型，但螺紋高度不夠又影響螺紋牙的強度，在國標GB/T196 -2003普通螺紋基本尺寸的基 礎上增加同等規格的螺紋螺距0. 5mm，考慮螺紋滾壓加工的工藝特點，通過對牙型強度計 算，對螺栓最小直徑(溝底）的強度計算，科學合理的試驗，精確模擬確定螺紋溝底直徑、溝 底圓角半徑、牙型角、螺紋高度等尺寸，既要滿足螺栓的強度要求又要滿足螺紋加工的工藝 要求。
[0034] 除螺紋溝外，影響端部螺栓強度特別是螺栓的疲勞強度的又一薄弱部位是螺紋與 桿部的過渡處，由于截面的突變，存在較高的應力集中，為改變螺紋收尾部位截面的突變在 設計時設計了 20~40mm左右的過渡帶，由滾壓中徑d逐步過渡到螺紋小徑，消除了截面突 變，避免了應力集中點的產生，提高了螺栓的使用強度。其形狀及部位見附圖一
[0035] 螺紋牙溝形狀和牙底圓角半徑尺寸對螺栓的疲勞性能也有一定的影響，螺栓承受 張拉力時，螺紋牙溝處就會產生應力集中，其值在很大程度上取決于牙溝的形狀，螺栓的溝 槽越平滑，應力集中就越小，疲勞強度就越高。設計牙溝形狀時不同規格的螺栓設計了相應 的牙底圓角半徑尺寸，使螺紋的溝槽趨于平滑，減少應力集中。
[0036] 本領域技術人員將會認識到，在不偏離本實用新型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性思想 的范圍之內的。
【主權項】
1. 一種張力控制結構用高強螺栓，包括螺桿和設置在螺桿兩端的螺紋，其特征在于，所 述螺紋具有如下規格： 當螺紋大徑為30mm時，螺紋的螺距為4. Omm，牙型角為50°，螺紋高為2. Omm,螺紋 升角為2° 36'，牙底圓角半徑為0.6mm，牙頂圓角半徑為0.4mm，螺紋收尾過渡帶長度為 24mm ； 當螺紋大徑為36mm時，螺紋的螺距為4. 5mm，牙型角為50°，螺紋高為2. 2mm,螺紋 升角為2° 24'，牙底圓角半徑為0.8mm，牙頂圓角半徑為0.6mm，螺紋收尾過渡帶長度為 27mm ； 當螺紋大徑為42mm時，螺紋的螺距為5.0mm，牙型角為50°，螺紋高為2. 4mm,螺紋 升角為2° 16'，牙底圓角半徑為I. 0mm，牙頂圓角半徑為0.8mm，螺紋收尾過渡帶長度為 30mm ； 當螺紋大徑為48mm時，螺紋的螺距為5. 5mm，牙型角為50°，螺紋高為2. 6mm,螺紋 升角為2° 13'，牙底圓角半徑為I. 2mm，牙頂圓角半徑為I. 0mm，螺紋收尾過渡帶長度為 33mm ； 當螺紋大徑為56mm時，螺紋的螺距為6.0mm，牙型角為50°，螺紋高為2. 8mm,螺紋 升角為2° 03'，牙底圓角半徑為1.4mm，牙頂圓角半徑為1.2mm，螺紋收尾過渡帶長度為 36mm ； 當螺紋大徑為64mm時，螺紋的螺距為6. 5mm，牙型角為50°，螺紋高為3. Omm,螺紋 升角為1° 58'，牙底圓角半徑為1.6mm，牙頂圓角半徑為1.4mm，螺紋收尾過渡帶長度為 39mm ； 其中，所述螺紋收尾過渡帶指的是在螺紋和螺桿的過渡處設置過渡帶，在過渡帶上由 螺紋中徑逐步過渡到螺紋小徑。
【專利摘要】本實用新型涉及一種張力控制結構用高強螺栓，包括螺桿和設置在螺桿兩端的螺紋，所述螺紋具有如下規格：當螺紋大徑為30mm時，螺紋的螺距為4.0mm，牙型角為50°，螺紋高為2.0mm,螺紋升角為2°36′，牙底圓角半徑為0.6mm，牙頂圓角半徑為0.4mm，螺紋收尾過渡帶長度為24mm；其中，所述螺紋收尾過渡帶指的是在螺紋和螺桿的過渡處設置過渡帶，在過渡帶上由螺紋中徑逐步過渡到螺紋小徑。通過對該螺栓螺紋溝底直徑、溝底圓角半徑、牙型角、螺紋高度等尺寸的設定，滿足了螺栓強度要求有滿足了螺紋加工的工藝要求，并且在螺紋和螺桿的過渡處設置過渡帶，使得該螺栓具有較高強度并且在張拉力條件下不會發生斷裂。
【IPC分類】E02D27/44, F16B35/00
【公開號】CN204851925
【申請號】CN201520538246
【發明人】宋瑞雪
【申請人】南通匯能電力科技有限公司, 宋瑞雪, 吐魯番匯能電力科技有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年7月23日