新型鋼筋直螺紋加工工藝及連接接頭試驗(yàn)研究

趙紅學(xué)，高志紅，侯愛山

ZHAO Hong-xue, GAO Zhi-hong, HOU Ai-shan

(1.中國(guó)建筑科學(xué)研究院 建筑機(jī)械化研究分院，河北 廊坊 065000；2.舟山市7412工廠，浙江 舟山 316041）

鋼筋機(jī)械連接技術(shù)經(jīng)過20多年的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，越來越受到廣大施工企業(yè)的認(rèn)可和青睞，特別是鋼筋滾軋直螺紋連接技術(shù)的不斷完善和優(yōu)越的性價(jià)比，應(yīng)用范圍越來越廣，市場(chǎng)占有率不斷提高。鋼筋直螺紋連接技術(shù)目前市場(chǎng)上主要有剝肋滾軋直螺紋連接技術(shù)、直接滾軋直螺紋連接技術(shù)、鐓粗直螺紋連接技術(shù)等形式，本文介紹一種全新的鋼筋滾軋直螺紋連接技術(shù)。

其工藝原理是：采用錐體拔模倒推工藝，將鋼筋推入錐體拔模內(nèi)(縮頸)，擠壓成為圓柱形柱體，然后再滾壓直螺紋。錐體拔模倒推工藝原理圖如圖1所示。

圖1 錐體拔模倒推（縮頸）工藝圖

該工藝通過錐體拔模倒推過程和滾軋螺紋過程對(duì)鋼筋基體金屬材料和螺紋螺牙進(jìn)行強(qiáng)化，利用金屬材料冷作硬化可提高材料性能的特性提高螺紋連接的強(qiáng)度。

為了驗(yàn)證螺紋加工工藝對(duì)材料及接頭抗拉性能的影響，通過硬度對(duì)比試驗(yàn)、材料強(qiáng)度對(duì)比試驗(yàn)和接頭性能試驗(yàn)進(jìn)行了分析。

1 硬度對(duì)比試驗(yàn)研究

以直徑?25mm、500MPa月牙肋抗震鋼筋為研究對(duì)象，對(duì)鋼筋母材、剝肋滾軋螺紋、縮頸及縮頸滾軋螺紋后局部樣品進(jìn)行硬度對(duì)比，分析其變化。試驗(yàn)過程如下：在同一根鋼筋上選取四組試件，其中一組母材，另三組分別進(jìn)行剝肋滾軋、縮頸強(qiáng)化和縮頸滾軋螺紋。鋼筋母材加工前的橫肋為?27.5mm、縱肋為?25.1mm、內(nèi)徑?24.2mm；縮徑尺寸為?23.7mm，滾軋螺紋尺寸為M25.6×3。分別檢測(cè)試件中心點(diǎn)和離中心點(diǎn)8mm距離的硬度值，檢測(cè)結(jié)果見表1。

表1 鋼筋試件硬度值

通過上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明直徑?25mm鋼筋經(jīng)過倒推強(qiáng)化處理再滾壓成型的螺紋加工工藝可使鋼筋提高布氏硬度值11%～14%，比剝肋滾壓成型螺紋鋼筋布氏硬度值提高8%。

2 力學(xué)性能對(duì)比試驗(yàn)

試驗(yàn)的目的是對(duì)比分析鋼筋母材與剝肋滾軋、倒推強(qiáng)化及強(qiáng)化后滾軋螺紋后材料性能的變化。試驗(yàn)過程是：在同一根?25mm HRB400鋼筋上截取4組鋼筋試件，其中1組為母材，另外3組分別進(jìn)行剝肋滾軋、縮頸及縮頸滾軋螺紋。按GB/T 228要求制成矩形橫截面非比例試樣，試樣寬度為12.5mm、厚度為5mm、原始標(biāo)距為50mm、原始橫截面積62.5mm2，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行抗拉試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 抗拉強(qiáng)度對(duì)比表 （MPa）

表3 鋼筋接頭拉伸試驗(yàn)記錄表(部分接頭試驗(yàn)數(shù)據(jù)) （mm)

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：直徑?25mm HRB400鋼筋，經(jīng)過倒推強(qiáng)化處理再滾軋成螺紋鋼筋的加工方法，可大大提高其抗拉強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度由641.7MPa提高到690MPa，抗拉強(qiáng)度提高了7.5%，比剝肋滾軋螺紋抗拉強(qiáng)度提高了6.5%。

3 鋼筋接頭性能

加工螺紋的目的對(duì)鋼筋進(jìn)行連接，因此本加工工藝對(duì)接頭力學(xué)性能的影響尤為重要。通過接頭的試驗(yàn)分析其連接的性能。

為了驗(yàn)證接頭的連接強(qiáng)度及可靠性，我們從極限破壞的角度，首先選取加長(zhǎng)縮頸和加長(zhǎng)螺紋對(duì)接頭的力學(xué)性能進(jìn)行試驗(yàn)研究，目的是驗(yàn)證縮頸后的鋼筋是否與鋼筋母材等強(qiáng)以及滾軋長(zhǎng)絲螺紋是否與鋼筋母材等強(qiáng)。

試驗(yàn)采用了最常見的直徑25mm和32mm兩種規(guī)格鋼筋，縮頸長(zhǎng)度、螺紋長(zhǎng)度及試驗(yàn)結(jié)果等參數(shù)見表3（表3為部分試件試驗(yàn)數(shù)據(jù)）。

圖2 鋼筋接頭試件（斷于長(zhǎng)螺紋及縮頸段外的母材）

通過試驗(yàn)及樣品圖片可以看出，接頭全部斷于長(zhǎng)螺紋及縮頸段之外，表明以下兩點(diǎn)。

1）鋼筋縮頸后盡管外徑尺寸比鋼筋母材尺寸小，但由于縮頸工藝強(qiáng)化提高了其抗拉強(qiáng)度，縮頸后的整體強(qiáng)度仍高于鋼筋母材強(qiáng)度。

2）長(zhǎng)螺紋的抗拉強(qiáng)度比鋼筋母材的強(qiáng)度高，可用于鋼筋等強(qiáng)度連接。

通過上述試驗(yàn)表明，縮頸滾軋工藝加工螺紋在加工過程中強(qiáng)化了材料，硬度及抗拉強(qiáng)度均有所提高，通過接頭試驗(yàn)表明，采用該工藝加工的鋼筋連接接頭抗拉強(qiáng)度高，其縮頸部分、長(zhǎng)螺紋部分均可達(dá)到與母材等強(qiáng)，比剝肋滾滾抗強(qiáng)度大約可提高6.5%左右，是一項(xiàng)高性能的鋼筋直螺紋連接技術(shù)，對(duì)接頭質(zhì)量要求高的場(chǎng)合可發(fā)揮其重要作用。同時(shí)采用本工藝加工螺紋的設(shè)備損耗小，可靠性高，為鋼筋螺紋自動(dòng)化加工提供了很好的加工工藝，對(duì)促進(jìn)我國(guó)建筑鋼筋商品化具有重要的推動(dòng)作用，是鋼筋連接發(fā)展的重要趨勢(shì)。 O