專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高強(qiáng)度輕型中空錨桿及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隧道工程材料，更具體的說(shuō)，本發(fā)明主要涉及一種高強(qiáng)度輕型中空錨桿及其加工方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)鐵路運(yùn)輸行業(yè)的不斷發(fā)展，尤其是目前日益普及的高架鐵路，其基礎(chǔ)工程的驗(yàn)收要求也越來(lái)越高，因此對(duì)各類(lèi)工程材料的質(zhì)量也提出了更高的要求，我國(guó)現(xiàn)行的鐵路標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)中空錨桿的抗拉能力和延伸率等力學(xué)性能都提出了較高的要求，如鐵路標(biāo)準(zhǔn)中舉例的中空錨桿采用7毫米的壁厚，3. 14公斤每米，如按照現(xiàn)有的錨桿熱軋式的生產(chǎn)方式，要滿足鐵路標(biāo)準(zhǔn)中的強(qiáng)度要求，則只能通過(guò)加大鋼材的用量來(lái)實(shí)現(xiàn)，即采用較厚的鋼管作為熱軋?jiān)牧?，此種方式生產(chǎn)的錨桿雖然滿足了鐵路標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的力學(xué)性能，卻因增加了中空錨桿的壁厚而導(dǎo)致其內(nèi)部空間較小，影響了其使用性能，使得由中空錨桿內(nèi)部注漿變的困難，注漿壓力衰減損失巨大，同時(shí)為保證中空錨桿強(qiáng)度而一味的增加其壁厚，也造成的大量鋼材的浪費(fèi)，因此有必要針對(duì)前述缺陷對(duì)中空錨桿的生產(chǎn)技術(shù)做進(jìn)一步的改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于解決上述不足，提供一種強(qiáng)度更高，且可減少生產(chǎn)鋼材用量的一種高強(qiáng)度輕型中空錨桿及其加工方法。為解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案本發(fā)明一方面提供了一種高強(qiáng)度輕型中空錨桿，包括呈中空的錨桿本體，錨桿本體的外表面上設(shè)置有連續(xù)或不連續(xù)的螺紋，所述的錨桿本體的壁厚為3至6. 9毫米，所述的錨桿本體的金屬材質(zhì)平均金屬晶粒組織度為國(guó)際金屬材質(zhì)金屬晶粒組織標(biāo)準(zhǔn)中的6至10 級(jí)。進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的錨桿本體的壁厚為3. 5至4. 5毫米。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的錨桿本體橫截面的最小直徑與最大直徑的比例為 1 1. 3 1. 7。再進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的錨桿本體為由一端向另一端直線延伸的任意長(zhǎng)度。本發(fā)明另一方面提供了一種上述的高強(qiáng)度輕型中空錨桿的加工方法，其特征在于所述的方法按照如下步驟操作步驟一、采用加熱裝置將原材料加熱后，通過(guò)溫度感應(yīng)裝置檢測(cè)出加熱后原材料的溫度并反饋至加熱裝置中；步驟二、當(dāng)原材料的溫度達(dá)到800至1000攝氏度后，采用控制軋制裝置對(duì)原材料表面進(jìn)行軋制加工，加工完成后即得到半成品；步驟三、采用熱處理裝置半成品進(jìn)行最終冷卻處理，完成后即得到高強(qiáng)度輕型中空錨桿成品。
進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述按照步驟二的操作得到半成品后，通過(guò)溫度感應(yīng)裝置檢測(cè)出半成品的實(shí)際溫度，并反饋至控制軋制裝置中，如實(shí)際溫度超出700至850攝氏度的區(qū)間值范圍內(nèi)，則調(diào)整控制軋制裝置的軋制形變速度和冷卻水壓及水量，再重復(fù)步驟二。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述按照步驟三的操作得到高強(qiáng)度輕型中空錨桿成品后，通過(guò)溫度感應(yīng)裝置檢測(cè)出高強(qiáng)度輕型中空錨桿成品的實(shí)際溫度，并反饋至熱處理裝置中，如實(shí)際溫度超出400至500攝氏度的區(qū)間值范圍內(nèi)，則調(diào)整熱處理裝置的冷卻水壓和水量，再重復(fù)步驟三。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的步驟一至步驟三在同一條生產(chǎn)線上一次性完成。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的加熱裝置是超音頻感應(yīng)加熱器。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是根據(jù)權(quán)利要求5至7任一所述的高強(qiáng)度輕型中空錨桿的加工方法，其特征在于所述的原材料是無(wú)縫鋼管，所述的無(wú)縫鋼管的規(guī)格為25*4。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果之一是通過(guò)控制軋制的方式改善了錨桿本體的材質(zhì)平均金屬晶粒組織，使其與同種或同類(lèi)金屬按照現(xiàn)有方式生產(chǎn)的同一規(guī)格的中空錨桿相比，其力學(xué)性能提高了 25%至35%，因此本發(fā)明達(dá)到與現(xiàn)有符合鐵路標(biāo)準(zhǔn)的中空錨桿相同的力學(xué)強(qiáng)度，可節(jié)約鋼材用量的25%至35%，即采用其他規(guī)格的無(wú)縫鋼管作為原材料，在滿足鐵路標(biāo)準(zhǔn)對(duì)中空錨桿力學(xué)性能要求的前提下降低了材料壁厚，同時(shí)增大了中空錨桿的孔徑，有利于其在實(shí)際使用中進(jìn)行注漿，還解決了錨桿的高力學(xué)性能與使用性能之間的矛盾，節(jié)約了工程的造價(jià)。


圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的A-A剖視圖；圖3為本發(fā)明另一種實(shí)施例的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。如圖1、圖2所示，本發(fā)明的一種實(shí)施例是要說(shuō)明一種高強(qiáng)度輕型中空錨桿，包括呈中空的錨桿本體1，錨桿本體1的外表面上設(shè)置有連續(xù)或不連續(xù)的螺紋，所述的錨桿本體 1的壁厚為3至6. 9毫米，所述的錨桿本體1的金屬材質(zhì)平均晶粒組織度為國(guó)際金屬材質(zhì)晶粒組織標(biāo)準(zhǔn)中的6至10級(jí)，錨桿本體1的金屬材質(zhì)平均晶粒組織采用控制軋制、溫度反饋的形式進(jìn)行生產(chǎn)，本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，認(rèn)為當(dāng)錨桿本體的金屬材質(zhì)平均晶粒組織為 6至10級(jí)時(shí)，錨桿的韌性和力學(xué)強(qiáng)度較好，因此其在壁厚較薄的情形下也能保持良好的材質(zhì)，因此，控制軋制的生產(chǎn)工藝是使錨桿具有更為優(yōu)秀的力學(xué)強(qiáng)度的關(guān)鍵。需要說(shuō)明的是， 錨桿本體的螺紋僅僅為方便其進(jìn)入矛頭或巖層孔中，不是其抗拉支護(hù)等功能的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)， 因此即便錨桿本體1外表面的螺紋是不連續(xù)的，本發(fā)明也是可實(shí)施的。在按照上述的控制軋制生產(chǎn)出的錨桿本體1，使之呈現(xiàn)上述的金屬材質(zhì)平均晶粒組織后，同時(shí)為保證本發(fā)明的輕質(zhì)量，在前述所提到的錨桿本體1的壁厚最好設(shè)置為3. 5至 4. 5毫米，即可在實(shí)際使用中保持較好的力學(xué)強(qiáng)度。同理為，如需根據(jù)不同的使用場(chǎng)地，需要生產(chǎn)比上述錨桿本體1壁厚更厚的錨桿時(shí)，可將錨桿本體1的橫截面的最小直徑與最大直徑之間的比例設(shè)置為1 1.3 1.7，具體可根據(jù)不同的力學(xué)強(qiáng)度需求，可將錨桿本體1的橫截面最大直徑在上述比例范圍中任意選擇，同樣本發(fā)明可依照上述的壁厚數(shù)值范圍和比例范圍變換為多種相類(lèi)似的實(shí)施方式。上述所提到的錨桿本體1為由一端向另一端直線延伸的任意長(zhǎng)度，確切的說(shuō)，本發(fā)明此種實(shí)施例所說(shuō)明的錨桿本體1呈直線狀態(tài)，且其具體的長(zhǎng)度可根據(jù)施工場(chǎng)所的具體情況進(jìn)行確定，目前可以確定的是，錨桿本體1可設(shè)置為任意長(zhǎng)度，且在實(shí)際使用中其力學(xué)強(qiáng)度及抗拉性能基本不會(huì)受到影響。本發(fā)明的另一種實(shí)施方式是要提供和說(shuō)明一種用于生產(chǎn)本發(fā)明上述實(shí)施例中所描述的高強(qiáng)度輕型中空錨桿的加工方法，所述的方法按照如下步驟操作步驟一、采用加熱裝置將原材料加熱后，通過(guò)溫度感應(yīng)裝置檢測(cè)出加熱后原材料的溫度并反饋至加熱裝置中；遵從控制軋制的方式，先期加熱反饋的目的為掌握錨桿原材料的溫度上升速度，避免因溫度過(guò)快或過(guò)慢上升而影響后期的軋制效果。步驟二、當(dāng)原材料的溫度達(dá)到800至1000攝氏度后，采用控制軋制裝置對(duì)原材料表面進(jìn)行軋制加工，加工完成后即得到半成品；參考如圖3所示，在按照該步驟得到半成品后，通過(guò)溫度感應(yīng)裝置檢測(cè)出半成品的實(shí)際溫度，并反饋至控制軋制裝置中，如實(shí)際溫度超出700至850攝氏度的區(qū)間值范圍內(nèi)，則調(diào)整控制軋制裝置的軋制形變速度和冷卻水壓及水量，再重復(fù)步驟二，前述操作方式為進(jìn)行控制軋制技術(shù)生產(chǎn)的關(guān)鍵，通過(guò)不斷的溫度檢測(cè)反饋對(duì)軋制設(shè)備的各種參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使錨桿本體1的金屬材質(zhì)平均晶粒組織在進(jìn)行材質(zhì)檢測(cè)時(shí)所呈現(xiàn)出的效果較好，且力學(xué)強(qiáng)度較佳。按照如上步驟二的操作，繼續(xù)進(jìn)行步驟三、采用熱處理裝置半成品進(jìn)行最終冷卻處理，完成后即得到高強(qiáng)度輕型中空錨桿成品。繼續(xù)參考圖3所示，與步驟二大致相同，按照控制軋制的生產(chǎn)加工方式，在本步驟結(jié)束并得到高強(qiáng)度輕型中空錨桿成品后，通過(guò)溫度感應(yīng)裝置檢測(cè)出高強(qiáng)度輕型中空錨桿成品的實(shí)際溫度，并反饋至熱處理裝置中，如實(shí)際溫度超出400至500攝氏度的區(qū)間值范圍內(nèi)，則調(diào)整熱處理裝置的冷卻水壓和水量，再重復(fù)步驟三。這里同樣通過(guò)溫度感應(yīng)裝置的反饋，調(diào)整熱處理裝置的各種冷卻參數(shù)，提升錨桿的金屬材質(zhì)平均晶粒組織度。還需要說(shuō)明的是，前述所提到的本發(fā)明中所采用的熱處理裝置為水冷卻裝置?？紤]到本實(shí)施方式中所描述的一種高強(qiáng)度輕型中空錨桿的加工方法中的步驟之間相間隔的時(shí)間很短，甚至可以說(shuō)三個(gè)步驟是在毫無(wú)間隔時(shí)間的情形下一次性完成的，因此在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，可將上述所提到的加熱裝置、控制軋制裝置、熱處理裝置以及多個(gè)溫度感應(yīng)裝置全部設(shè)置安裝在同一條生產(chǎn)線上，并通過(guò)PLC電氣控制箱或計(jì)算機(jī)等類(lèi)似的控制設(shè)備對(duì)整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)作業(yè)進(jìn)行整體控制，使得上述三個(gè)步驟在同一條生產(chǎn)線上一次性完成，并采用控制設(shè)備整體把控錨桿由原材料到成品的整個(gè)過(guò)程，進(jìn)一步提升錨桿成品的金屬材質(zhì)平均晶粒組織度。本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)為，此種實(shí)施方式的可以作為本發(fā)明比較優(yōu)選的實(shí)施例之一。同時(shí)為保證本發(fā)明此種實(shí)施例的步驟一中的加熱工序能獲得更好的技術(shù)效果，在步驟一中所提到的加熱裝置，發(fā)明人在實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為比較優(yōu)選的是超音頻感應(yīng)加熱器，采用此種加熱裝置可增加對(duì)錨桿原材料加熱時(shí)的可控性。而前述所提到的原材料則最好采用無(wú)縫鋼管，本發(fā)明的發(fā)明人參考現(xiàn)有技術(shù)中通用錨桿的截面大小，認(rèn)為比較優(yōu)選的無(wú)縫鋼管的規(guī)格是25*4，但需要說(shuō)明的是，無(wú)縫鋼管僅僅為本發(fā)明優(yōu)選的控制軋制原材料，本發(fā)明還可用于對(duì)其他類(lèi)型鋼管的控制軋制加工，并通過(guò)適當(dāng)?shù)姆答佌{(diào)制，也可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述的技術(shù)效果。還需要進(jìn)行說(shuō)明的是，在本說(shuō)明書(shū)中所談到的“一個(gè)實(shí)施例”、“另一個(gè)實(shí)施例”、 “實(shí)施例”、等，指的是結(jié)合該實(shí)施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)包括在本申請(qǐng)概括性描述的至少一個(gè)實(shí)施例中。在說(shuō)明書(shū)中多個(gè)地方出現(xiàn)同種表述不是一定指的是同一個(gè)實(shí)施例。進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，結(jié)合任一實(shí)施例描述一個(gè)具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)時(shí)，所要主張的是結(jié)合其他實(shí)施例來(lái)實(shí)現(xiàn)這種特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。盡管這里參照本發(fā)明的多個(gè)解釋性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，應(yīng)該理解， 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出很多其他的修改和實(shí)施方式，這些修改和實(shí)施方式將落在本申請(qǐng)公開(kāi)的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說(shuō)，在本申請(qǐng)公開(kāi)、附圖和權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對(duì)主題組合布局的組成部件和/或布局進(jìn)行多種變型和改進(jìn)。除了對(duì)組成部件和/或布局進(jìn)行的變型和改進(jìn)外，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其他的用途也將是明顯的。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度輕型中空錨桿，包括呈中空的錨桿本體(1)，錨桿本體(1)的外表面上設(shè)置有連續(xù)或不連續(xù)的螺紋，其特征在于所述的錨桿本體(1)的壁厚為3至6. 9毫米，所述的錨桿本體(1)的金屬材質(zhì)平均晶粒組織度為國(guó)際金屬材質(zhì)晶粒組織標(biāo)準(zhǔn)中的6至10級(jí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度輕型中空錨桿，其特征在于所述的錨桿本體(1)的壁厚為3. 5至4. 5毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度輕型中空錨桿，其特征在于所述的錨桿本體(1)橫截面的最小直徑與最大直徑的比例為1 1.3 1.7。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度輕型中空錨桿，其特征在于所述的錨桿本體(1)為由一端向另一端直線延伸的任意長(zhǎng)度。
5.一種權(quán)利要求1至4任一所述的高強(qiáng)度輕型中空錨桿的加工方法，其特征在于所述的方法按照如下步驟操作步驟一、采用加熱裝置將原材料加熱后，通過(guò)溫度感應(yīng)裝置檢測(cè)出加熱后原材料的溫度并反饋至加熱裝置中；步驟二、當(dāng)原材料的溫度達(dá)到800至1000攝氏度后，采用控制軋制裝置對(duì)原材料表面進(jìn)行軋制加工，加工完成后即得到半成品；步驟三、采用熱處理裝置半成品進(jìn)行最終冷卻處理，完成后即得到高強(qiáng)度輕型中空錨桿成品。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高強(qiáng)度輕型中空錨桿的加工方法，其特征在于所述按照步驟二的操作得到半成品后，通過(guò)溫度感應(yīng)裝置檢測(cè)出半成品的實(shí)際溫度，并反饋至控制軋制裝置中，如實(shí)際溫度超出700至850攝氏度的區(qū)間值范圍內(nèi)，則調(diào)整控制軋制裝置的軋制形變速度和冷卻水壓及水量，再重復(fù)步驟二。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高強(qiáng)度輕型中空錨桿的加工方法，其特征在于所述按照步驟三的操作得到高強(qiáng)度輕型中空錨桿成品后，通過(guò)溫度感應(yīng)裝置檢測(cè)出高強(qiáng)度輕型中空錨桿成品的實(shí)際溫度，并反饋至熱處理裝置中，如實(shí)際溫度超出400至500攝氏度的區(qū)間值范圍內(nèi)，則調(diào)整熱處理裝置的冷卻水壓和水量，再重復(fù)步驟三。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7任一所述的高強(qiáng)度輕型中空錨桿的加工方法，其特征在于所述的步驟一至步驟三在同一條生產(chǎn)線上一次性完成。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至7任一所述的高強(qiáng)度輕型中空錨桿的加工方法，其特征在于所述的加熱裝置是超音頻感應(yīng)加熱器。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至7任一所述的高強(qiáng)度輕型中空錨桿的加工方法，其特征在于所述的原材料是無(wú)縫鋼管，所述的無(wú)縫鋼管的規(guī)格為25*4。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高強(qiáng)度輕型中空錨桿及其加工方法，包括呈中空的錨桿本體，錨桿本體的外表面上設(shè)置有連續(xù)或不連續(xù)的螺紋，所述的錨桿本體的壁厚為3至6.9毫米，所述的錨桿本體的金屬材質(zhì)平均金屬晶粒組織度為國(guó)際金屬材質(zhì)金屬晶粒組織標(biāo)準(zhǔn)中的6至10級(jí)。本發(fā)明達(dá)到與現(xiàn)有符合鐵路標(biāo)準(zhǔn)的中空錨桿相同的力學(xué)強(qiáng)度，可節(jié)約鋼材用量的25％至35％，即采用其他規(guī)格的無(wú)縫鋼管作為原材料，在滿足鐵路標(biāo)準(zhǔn)對(duì)中空錨桿力學(xué)性能要求的前提下降低了材料壁厚，同時(shí)增大了中空錨桿的孔徑，有利于其在實(shí)際使用中進(jìn)行注漿，還解決了錨桿的高力學(xué)性能與使用性能之間的矛盾，節(jié)約了工程的造價(jià)。
文檔編號(hào)B21B37/74GK102562108SQ20121001295
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者吳航, 牛建文, 蔣亞, 謝志萍 申請(qǐng)人:成都現(xiàn)代萬(wàn)通錨固技術(shù)有限公司