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盲螺栓實現非盲目強度

2019-04-07 11:15:19 來源:

加利福尼亞州歐文市-盲人螺栓比傳統的螺母和螺栓更弱,更不可靠,長期以來一直是建筑行業的繼子。這種觀點在用于橋梁和建筑結構的管狀鋼部件的組裝中尤其如此。不愿意或無法為這些應用指定盲孔緊固件,工程師焊接梁,將螺母板預先連接到內部,或切割進入孔并使用標準螺栓。

每種方法都有其缺點。焊縫需要熟練的勞動力,改變材料特性,通常需要更厚的規格,并且需要相當長的時間。堅果板缺乏彈性,通道孔削弱了結構。在日本,管狀鋼已經流行了五十多年,這些方法都沒有滿足一系列項目,包括將加固板連接到現有橋梁。

為了解決這個問題,新日鐵的工程師向哈克國際公司求助,并要求該公司開發一種高強度的盲孔緊固件。結果是ULTRA-TWIST(TM),第一個符合ASTM A-325標準的盲螺栓。

起初,哈克工程師提出了合乎邏輯且簡單的方法:使用更大的標準盲孔緊固件。但他們的日本同行希望避免鉆兩個略有不同的孔尺寸的混亂和麻煩,說沒有。盲孔和非盲孔緊固件必須具有相同的直徑。

為了尋求更高的性能,工程師們對現有的盲擰螺栓的每一個限制進行了攻擊。名單上的第一個是拉伸強度。盲螺栓比標準螺栓弱,因為它們背負著在工件難以接近的一側形成頭部的需要。它們通常包括一個套管,當使用者擰緊螺母時,套管會彎曲并膨脹。但是套筒遠離芯銷的直徑,降低了緊固件的強度。

A-325標準允許螺栓的硬度范圍從RC25到RC35。較硬的銷具有較高的拉伸強度。但是,為了安全起見,設計必須考慮到較低的數字。通過縮小芯銷的硬度范圍并將該范圍集中到秤的上端,工程師將銷的功能強度提高到標準尺寸螺栓的功能強度。“這對我們來說是一個非常艱難的制造要求,”哈克研發副總裁Shahriar Sadri說。

穿線通過減小銷的橫截面來降低緊固件的拉伸極限。為了完成最后一點工作,工程師們為ULTRA-TWIST(TM)創建了新的螺紋設計并申請了專利。細長的形狀和更圓潤的形狀,螺紋設計最大化了銷的橫截面積。結果是:“我們從尺寸較小的緊固件獲得與全尺寸螺母和螺栓相同的性能,”Sadri說。

Huck向他們的日本合作伙伴介紹了新設計,設計表現良好 - 除了夾緊。“我們通過兩個套管之間的動作/反應損失了約30%的夾緊力,”Sadri解釋說。與其他盲螺栓設計一樣,第一次迭代使用螺母將驅動套筒壓在燈泡套筒上。即使在燈泡套筒完全形成盲側頭部之后,一些夾緊載荷仍然通過套筒承載。

回到他們的CAD工作站,哈克工程師設計了一種創新的方法來阻止套管通過剪切墊圈分擔負載。剪切墊圈夾在軸承墊圈和驅動套筒之間,將螺母的壓縮力傳遞給燈泡套筒以形成頭部。一旦頭部完全成形,繼續用力剪切墊圈并允許所有夾緊力通過軸承墊圈反應并進入接頭。“通過剪切墊圈,我們可以通過接頭恢復所有緊固載荷的100%,”Sadri說。作為額外的好處,

經過新日鐵的大規模現場測試,哈克的新型高強度盲螺栓在美國上市。用戶使用標準電動剪切扳手在35至50秒內安裝螺栓,簡化了大多數盲接頭的組裝。根據日本的研究,該公司聲稱緊固件可以節省50%的勞動力成本,同時排除焊接。

雖然這些螺栓看起來很簡單,但Huck聲稱ULTRA-TWIST(TM)的開發是該公司面臨的更大挑戰之一。薩德里說:“我認為以前沒有人必須過多地優化緊固件。”

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