CN100575721C - 挤压螺纹的螺栓及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种由一种耐腐蚀金属制成的挤压螺纹的螺栓(11)，包括一个杆部(12)和一个至少局部地沿圆周设置在杆部上的螺纹(14)，其中在螺纹(14)上将多个切割件(16)设置在螺纹(14)中的缺口(15)内，它们的硬度大于螺纹(14)的硬度。切割件(16)由设置在缺口(15)内的焊接材料构成。
Description
技术领域
本发明涉及一种挤压螺纹的螺栓(gewindefurchende Schraube)，尤其是一种由耐腐蚀金属制成的挤压螺纹的螺栓，以及本发明涉及一种制造该螺栓的方法。
背景技术
这种螺栓具有一个杆部，它至少局部设有一个外螺纹并且在一个端部上具有一个作为加载器的头部。在挤压螺纹或者切削螺纹的螺栓中，外螺纹具有很高的强度，这允许将内螺纹挤压到地基内。至少外螺纹的钢为此被硬化。对于外部应用，也由耐腐蚀的钢材制造螺栓，例如混凝土螺栓。这种材料通常不能通过热处理如此提高强度，使得可以可靠地挤压到混凝土内。
在DE 198 15 670 A1中公开了一种由耐腐蚀钢制成的成形螺纹的螺栓，他是部分时效硬化的。在这儿的缺点是，对于螺栓在坚硬的矿物的地基例如混凝土内使用的最大可达到的硬度值不够。
此外在WO 94/25764 A1中公开了一种由耐腐蚀钢制成的成形螺纹的螺栓在一种离子渗氮方法中设有一个全表面的覆层。然而此时的缺点是，覆层的层厚最大是0.2mm。在坚硬的矿物的地基内使用这种螺栓时，这种覆层在螺栓的几圈转动后就已经被磨掉了。
在DE 198 52 338 A1公开了一种由不锈钢制成的螺栓，它的螺纹设有用于安装由硬化钢制成的切割嵌件-销的安装孔，这些切割嵌件-销使切入到坚硬的矿物的地基成为可能。这个公开的解决方案的缺点是，这种螺栓的制造是非常昂贵的，因为大量的切割嵌件-销必须逐个地敲入到安装孔内。在切割嵌件-销的两端上各自设有一个切割头，因此切割嵌件-销能从两个方向敲入到安装孔内。在把切割嵌件-销敲入到安装孔内后，突出的切割头必须被磨掉。切割嵌件-销在径向上只通过摩擦连接被固定在安装孔内。
在WO 2004/074697 A1中公开了一种挤压螺纹的螺栓，它具有一个含碳量在重量百分比0％和重量百分比0.5％之间的杆部，一个与杆部单件式地形成的螺纹被设置在杆部上。至少一个由金属的焊接体构成的含碳量大于重量百分比0.8％的切割件和杆部固接地连接、设置在螺纹内。焊接体由一种高速钢制成并且被焊接到螺纹内。这个公开的解决方案的缺点是，单个焊接体必须费事地焊接到螺纹内。此外，含碳量大于重量百分比0.8％的钢，即所谓的过共析钢，具有差的可焊接性。以至于为了把切割件固定在螺纹内在焊接过程中螺纹和芯子的一个并非不重要区域被软化了，这会导致在这个区域内形成裂纹。
发明内容
因此本发明的目的是，提出一种挤压螺纹的螺栓，它避免上述缺点并且即使在硬的地基例如混凝土内也允许切削螺纹。
按本发明，一种挤压螺纹的螺栓尤其是由一种耐腐蚀金属制成的挤压螺纹的螺栓，具有一个杆部和至少一个至少局部地沿圆周设置在杆部上的螺纹。在螺纹上将多个切割件设置在螺纹中的缺口内，这些切割件的硬度大于螺纹的硬度。切割件由设置在缺口内的焊接材料(Schweissgut)构成。
在上述形成的缺口中，具有少量的对于切割寿命足够的含碳量的焊接材料可以置入到螺纹内，这导致在螺纹的原材料和焊接物之间的较好的焊接和较小的应力。在置入焊接材料时通过原材料的减小的热应力，例如原材料的耐腐蚀性被尽可能地保留下来。能产生具有确定几何形状的更为精密的或者更为精确的外形几何形状，这在一种矿物的地基内，例如在混凝土内产生有利的切入性能。此外，已制成的切割件的费事的机械精加工可被取消了。已制成的切割件能和谐地延伸螺纹或者在径向上伸出螺纹。在沿着螺纹的曲线方向设置多个切割件时，例如靠近置入方向侧的端部的切割件在径向上伸出并且后续的切割件在其径向延伸长度上持续地减小，直到它们的径向延伸长度相当于螺纹的径向延伸长度。在按本发明的挤压螺纹的螺栓的一种有利的实施方式中，仅在从置入方向侧的端部开始的一个区域内相互隔开距离地在螺纹内设有四到十五个切割件。
优选的是，焊接材料具有小于重量百分比0.8％的含碳量，这改善可焊接性并且从而实现在焊接材料和螺栓的原材料之间的一种简单可制造的和足够的连接。由于把焊接材料设置在缺口内只引起螺栓的原材料的较少的熔化。因此在最终状态时在一个具有已知的外形几何形状的螺栓中达到更高的硬度并且从而达到更好的切割寿命，与在使用一种高含碳量的焊接添加物中达到的情况相比，这种焊接添加物不是被设置在缺口内。在原材料和置入的切割件之间的应力由于一种具有低含碳量的焊接材料显著地减小了。
优选的是，用于容纳焊接材料的缺口被设计成点状缺口，它在沿着螺纹曲线的方向上具有一个延伸长度，该延伸长度最多相当于螺纹的径向延伸长度的两倍。所以与焊接材料的置入量成比例有一个足够的接触面用于把它固定在螺栓的螺纹上，对此只出现螺栓的原材料的少量的熔化。
在按本发明的螺栓的另一种实施方式中，用于容纳焊接材料的缺口被设计成线状缺口，它在沿着螺纹曲线的方向上具有一个最小的延伸长度，它至少相当于螺纹的径向延伸长度的两倍。所以这样的切割件也能被制出，它在螺纹的置入中对地基具有一个大的作用面。在这种实施方式中也与焊接材料的置入量成比例有一个足够的接触面用于把它固定在螺栓的螺纹上，并且仅出现螺栓的原材料的少量的熔化。
优选的是，缺口具有一个底部区段，它在径向上与杆部的外圆周隔开距离。有利的是，缺口的底部区段这样与杆部的外圆周隔开距离，以至于在置入焊接材料时只有设置在杆部上的螺纹的材料被熔化，并且从而在杆部上本身最多出现微不足道的热应力。螺栓的杆部的耐腐蚀性被尽可能地保留下来了。
优选的是，缺口相互之间的距离从杆部的置入方向侧的端部开始沿着螺纹的曲线变大。在螺纹的前部区域，该前部区域在挤压螺纹的螺栓置入时首先和地基接触，有利的是，切割件相互靠近地设置。在远离置入方向侧端部的区段上切割件可以互相较远地隔开距离，因为这些切割件基本上仅仅具有一种后挤压的作用并且仅仅用于螺栓到地基内的有利的置入过程。
优选的是，在缺口内设有一个定位件用于把切割件定位在缺口内。定位件被设计成有助于附着的，并且根据切割件的希望的位置设在缺口的底部区段内和/或壁上。在切割件的制造过程中，焊接材料通过定位件被保持在缺口内的希望的位置上，并且在切割件的外形形成时起辅助作用。例如成型的切割件具有一个椭圆形的或者水滴状的外形。有利的是，准确定义的切割件在径向和/或轴向上伸出螺纹的外侧，由此改善螺纹挤压过程。
定位件防止焊接材料的不希望的移动，例如移动到缺口的壁上。在一种有利的实施方式中，定位件被设计成一个凸起，它例如在螺纹内形成缺口时用铣削设备形成。另一种是缺口内的一个凹坑，例如一个沟槽作为把切割件定位在缺口内的定位件。另外为了形成定位件使缺口的一个区段打毛，设有一个沟纹或者滚花。除了机械处理缺口外，也可以考虑使用一种化学的解决方案，它例如通过腐蚀作用去除缺口的材料并且这样成型一个用于焊接材料的定位件。
优选的是，缺口具有壁，其中切割件被设置成与壁中的至少一个隔开距离。以此准备好了用于剥落的材料的确定的自由空间，这导致了改善的螺纹挤压过程并且从而导致按本发明的螺栓的容易的置入性能。在螺栓的一种有利的实施方式中，切割件仅仅被设置在缺口的底部区段上并且与缺口的两侧的壁隔开距离地设置。这种把切割件自由地设置在缺口内例如和切割件的椭圆形结构相结合，导致有利的切入性能或者螺纹挤压过程并且从而改善的置入性能。这样一方面螺栓的置入时间减少了，并且另一方面与传统的挤压螺纹的螺栓相比只须施加一个较小的转矩用于螺栓的置入，这非常有助于按本发明的螺栓的经济性。
为了制造按本发明的螺栓，首先将至少一个螺纹至少局部地沿圆周设置在一个杆部上，紧接着在螺纹内按要求挖出点状或者线状的缺口，在缺口内设置焊接材料作为切割件。
优选的是，焊接材料借助于激光焊接被焊到螺纹内，这就允许简单和廉价地制造按本发明的螺栓。通过激光焊接比在其他焊接方法中产生更小的热影响区，由此芯子和/或者螺纹材料的对于耐腐蚀性重要的熔化度被减小到最低。另外通过激光焊接在芯子材料和焊接材料之间的硬度混合也被减少了，这样由于所选的焊接材料切割件的产生的硬度尽可能地保留下来了。
切割件通过一个确定的焊接程序产生，因此切割件在缺口内的形状和位置能简单地构成。被焊入的切割件不需要另外的精加工例如通过打磨，这样表面层的表面硬化被保留下来了，并且用于螺纹挤压过程。另外降低了制造按本发明的螺栓的制造费用，这有利地在螺栓的制造成本上产生影响。
例如为了把一个第一焊点建立在缺口的底部区段上，例如在用于定位切割件的定位件的区域内产生一个焊接池，紧接着添加焊接材料并且轻微地冷却它。在激光焊接头向上运动时，又填入焊接材料并且从而一个第二焊点被安置在还未硬化的第一焊点上。用这种方法大大减少了在切割件和螺栓的芯子材料之间的混合，这样在保留螺栓的耐腐蚀性的情况下提供切割件的足够的硬度。
在螺栓的另一种实施方式中，焊接材料被融合。尤其是在缺口的底部区段没有达到芯子内时的缺口的结构中，在保证杆部的耐腐蚀性的情况下，缺口的壁局部地或者片区地被熔化。另外可以添加合金材料，例如可硬化的钢、碳或者其余用于构成硬质合金的合金粉末，以此达到较高的硬度并且从而很高的切割寿命。
从下面的详细描述获得本发明的其他的有利的实施方式和特征组合。
附图说明
下面借助于两个实施例详细解释本发明。其中：
图1按本发明的挤压螺纹的螺栓的纵向侧视图；
图2沿着图1的线II-II的横截面图；
图3按本发明的挤压螺纹的螺栓的变型方案的横截面图；
图4按本发明的挤压螺纹的螺栓的横截面的局部详图，带有设置
在一个缺口内的切割件的结构的一种变型；
图5按本发明的挤压螺纹的螺栓的横截面的局部详图，带有设置
在一个缺口内的切割件的结构的另一种变型。
原则上在附图中相同的零件设有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1和2中示出的耐腐蚀的挤压螺纹的螺栓11具有一个杆部12、一个设置在杆部12的一个端部上的螺栓头部13和一个局部设置在杆部12圆周上的螺纹14，所述螺栓由一种含碳量小于重量百分比0.5％、例如含碳量为重量百分比0.1％的原材料制成。在螺纹14上构成多个缺口15作为线状缺口，其中融合焊接材料作为切割件16。焊接材料具有小于重量百分比0.8％、例如为重量百分比0.7％的含碳量。缺口15相互之间和因此切割件16相互之间的距离A沿着螺纹14的曲线从杆部12的置入方向侧的端部17开始变大。缺口15具有沿着螺纹14的曲线方向的延伸长度L1，它相当于螺纹14的径向延伸长度H1的三倍。此外缺口15在径向上朝杆部12具有深度T1，它的数值小于螺纹14的径向延伸长度H1的数值，这样缺口15的底部区段18与杆部12的外圆周19之间隔开距离。切割件16在其径向延伸长度上直到螺纹14的外圆周或者外直径D1。
通过把焊接材料设置在缺口15内和螺栓11的制造，产生的切割件16具有一个超过600HV的硬度，而螺栓11本身只具有一个从150HV到400HV的硬度。因此既使在螺栓例如置入在混凝土内的情况下，也保证螺栓11的足够的切割寿命。
在图3中仅以截面图形式显示的螺栓21如按图1和2的螺栓11一样同样具有缺口25用于容纳作为切割件26的焊接材料，其中在这种实施方式中，缺口25被设计成点状缺口，并且焊接材料被焊入在缺口25中。切割件26在其径向延伸长度上超过螺纹24的外圆周或者外直径D2，并且伸出螺纹24。缺口25具有沿着螺纹24的曲线方向的延伸长度L2，它相当于螺纹24的径向延伸长度H2。
在按图4的螺栓31的横截面的局部详图中显示一个椭圆形的切割件36，它通过激光焊接形成在螺纹34的缺口35内。为了把由焊接材料形成的切割件36定位在缺口35内，在底部区段38上设有一个形成为定位件41的凸起42。为了建立两个用于剥落的材料的自由空间43，切割件36被设置成与壁39隔开距离。
为了制造按本发明的挤压螺纹的螺栓31，例如用铣刀在螺纹34内制出缺口35，其中同时形成凸起42。紧接着用激光焊接机产生一个焊接池，并且填入焊接材料，其中通过轻微的冷却产生一个第一焊点44。在焊接头向上运动时，又填入焊接材料，其中一个第二焊点45被放在还未硬化的第一焊点44上。
在图5中以局部详图的形式显示按本发明的挤压螺纹的螺栓51的另一种变型方案。在设置在螺纹54内的缺口55的底部区段58上设有一个沟槽62作为定位件61，它起到表面放大的作用，并且在切割件56设置在缺口55内时把切割件保持在所希望的位置内。在这种实施方式中，切割件56紧贴在壁60上，并且为了与壁59之间建立一个自由空间63被设置成与壁59隔开距离。
Claims (11)
1.一种挤压螺纹的螺栓(11；21；31；51)，包括一个杆部(12)和至少一个至少局部地沿圆周设置在杆部上的螺纹(14；24；34；54)，其中在螺纹(14；24；34；54)上将多个切割件(16；26；36；56)设置在螺纹(14；24；34；54)中的缺口(15；25；35；55)内，这些切割件的硬度大于螺纹(14；24；34；54)的硬度，其特征在于：切割件(16；26；36；56)由设置在缺口(15；25；35；55)内的焊接材料构成。
2.按权利要求1所述的螺栓，其特征在于：焊接材料具有小于重量百分比0.8％的含碳量。
3.根据权利要求1或2所述的螺栓，其特征在于：用于容纳焊接材料的缺口(25)被设计成点状缺口。
4.根据权利要求1或2所述的螺栓，其特征在于：用于容纳焊接材料的缺口(15；35；55)被设计成线状缺口。
5.根据权利要求1或2所述的螺栓，其特征在于：各缺口(15；25；35；55)具有一个底部区段(18；38；58)，该底部区段在径向上与杆部(12)的外圆周(19)隔开距离。
6.根据权利要求1或2所述的螺栓，其特征在于：各缺口(15)相互之间的距离(A)沿着螺纹(14)的曲线从杆部(12)的置入方向侧的端部(17)开始变大。
7.根据权利要求1或2所述的螺栓，其特征在于：在缺口(35；55)内设有一个定位件(41；61)，用于把切割件(36；56)定位在缺口(35；55)内。
8.根据权利要求7所述的螺栓，其特征在于：定位件(41)被设计成一个凸起(42)。
9.根据权利要求1或2所述的螺栓，其特征在于：各缺口(15；25；35；55)具有壁(39；59；60)，并且切割件(16；26；36；56)被设置成与壁(39；59)中的至少一个隔开距离。
10.根据权利要求1所述的螺栓，其特征在于：所述螺栓是由一种耐腐蚀金属制成的挤压螺纹的螺栓。
11.一种用于制造根据权利要求1至10之一所述的螺栓(11；21；31；51)的方法，其中首先制成一个带有至少一个至少局部地沿圆周设置在一个杆部(12)上的螺纹(14；24；34；54)的螺栓(11；21；31；51)，并且紧接着在螺纹(14；24；34；54)内挖出缺口(15；25；35；55)，其特征在于：借助激光焊接将焊接材料设置在各缺口(15；25；35；55)内作为切割件(16；26；36；56)。
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