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，市場占有率不斷提高。鋼筋直螺紋連接技術(shù)目前市場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)證螺紋加工工藝對材料及接頭抗拉性能的影響，通過硬度對比試驗(yàn)、材料強(qiáng)度對比試驗(yàn)和接頭性能試驗(yàn)進(jìn)行了分析。

1 硬度對比試驗(yàn)研究

以直徑?25mm、500MPa月牙肋抗震鋼筋為研究對象，對鋼筋母材、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。分別檢測試件中心點(diǎn)和離中心點(diǎn)8mm距離的硬度值，檢測結(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)性能對比試驗(yàn)

試驗(yàn)的目的是對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

加工螺紋的目的對鋼筋進(jìn)行連接，因此本加工工藝對接頭力學(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，首先選取加長縮頸和加長螺紋對接頭的力學(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，縮頸長度、螺紋長度及試驗(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)，對接頭質(zhì)量要求高的場合可發(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，對促進(jìn)我國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。 O