CN109022688B - 中空锚杆加工方法及中空锚杆压淬机 - Google Patents

中空锚杆加工方法及中空锚杆压淬机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种中空锚杆加工方法；中空锚杆加工方法，步骤一，热轧无缝钢管表面快速加热至960℃的可形变温度；步骤二，在高温热态下滚丝轮对无缝钢管表面挤压大螺距螺纹，中空锚杆成型；步骤三，温度降至830～810℃的中空锚杆，在旋转中通过中空锚杆压淬机的压淬装置进行亚温淬火，压淬压轮的螺纹与中空锚杆的螺纹旋转线接触，保证中空锚杆沿轴向直线运动，同时连续喷淋淬火介质保证中空锚杆冷却均匀，中空锚杆温度从830～810℃快速下降至300℃，直至完成马氏体组织转变，亚温淬火完成；步骤四，中空锚杆中频感应加热进行热处理回火，得到技术要求的抗拉强度和屈服强度。中空锚杆在生产线上加工后，不需要校直工序进行校直。

Description

中空锚杆加工方法及中空锚杆压淬机
技术领域
本发明涉及锚杆制造领域，尤其是一种中空锚杆加工方法及中空锚杆压淬机。
背景技术
中空锚杆是桥梁、涵洞建造的关键加强部件之一。中空锚杆杆体必须进行热处理以达到高的抗拉强度和屈服强度（σb≥ 1080 MPa、σs≥ 930 MPa）。中空锚杆体外表面加工成大螺距螺纹结构，增加了中空锚杆杆件与注浆材料的粘接面积从而提高锚固力。
将钢加热到临界点Ac3以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界淬火速度冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。
锚杆杆件在淬火介质中迅速冷却时，由于锚杆杆件具有一定尺寸，热传导系数也为一定值，因此在冷却过程中锚杆杆件内沿截面将产生一定温度梯度，表面温度低，心部温度高，表面和心部存在着温度差。在锚杆杆件冷却过程中还伴随着两种物理现象：一是热膨胀，随着温度下降，锚杆杆件线长度将收缩;另一个是当温度下降到马氏体转变点时发生奥氏体向马氏体转变，这将使比体积增大。由于冷却过程中存在着温差，因而沿杆件截面不同部位热膨胀量将不同，外形截面不规则锚杆杆件不同部位将产生不同内应力。正是由于锚杆杆件内温差的存在，很容易出现温度下降快的部位先低于转变点，发生马氏体转变，体积胀大，而温度髙的部位尚高于转变点，仍处于奥氏体状态，这不同部位由于比体积变化的差别，将产生不同扭曲内应力。
由于中空锚杆是细长、外表面是大螺距螺纹结构，外形截面不规则杆件（外直径φ38～25 mm，壁厚5 mm），所产生内应力相对明显，在连续在线加工生产线上加工后，非常容易在热处理淬火后弯曲变形，存在必须添加校直工序进行校直的不足；因此，设计一种在连续在线加工生产线上加工后，不需要校直工序进行校直的中空锚杆加工方法及中空锚杆压淬机，成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服目前的中空锚杆在连续在线加工生产线上加工后，非常容易在热处理淬火后弯曲变形，存在必须添加校直工序进行校直的不足；因此，提供一种在连续在线加工生产线上加工后，不需要校直工序进行校直的中空锚杆加工方法及中空锚杆压淬机。
本发明的具体技术方案是：
一种中空锚杆加工方法，步骤一，热轧无缝钢管超音频感应快速加热，热轧无缝钢管的表面加热至960℃的可形变温度；步骤二，热轧无缝钢管被推入中空锚杆压淬机的滚丝装置，在高温热态下滚丝轮对无缝钢管表面挤压大螺距螺纹，中空锚杆成型；步骤三，温度降至830～810℃的中空锚杆，在旋转中通过中空锚杆压淬机的压淬装置进行亚温淬火，压淬压轮的螺纹与中空锚杆的螺纹旋转线接触，保证中空锚杆沿轴向直线运动，同时连续喷淋淬火介质保证中空锚杆冷却均匀，中空锚杆温度从830～810℃快速下降至300℃以下，直至完成马氏体组织转变，亚温淬火完成；步骤四，中空锚杆中频感应加热进行热处理回火，得到技术要求的抗拉强度和屈服强度。所述的中空锚杆加工方法，中空锚杆在高温热态下滚丝轮对无缝钢管表面挤压大螺距螺纹，中空锚杆成型，温度降至830～810℃后，在旋转中通过中空锚杆压淬机的压淬装置进行亚温淬火，压淬压轮的螺纹与中空锚杆的螺纹旋转线接触，保证中空锚杆沿轴向直线运动，同时连续喷淋淬火介质保证中空锚杆冷却均匀，中空锚杆温度从830～810℃快速下降至300℃，直至完成马氏体组织转变，完成亚温淬火；该中空锚杆加工方法中空锚杆在连续在线加工生产线上加工后，不需要在生产线增加校直工序。
一种中空锚杆压淬机，包括：设有中孔和三个传动万向轴的驱动装置、设有通孔且位于驱动装置右侧的立板、设于立板右端且设有三个滚丝轮的滚丝装置的三轴滚丝机，设有位于立板左侧的三个压淬压轮、穿设于通孔中且与压淬压轮一一对应连接的三个连接轴的压淬装置，与连接轴一一对应的径向位置调节装置；连接轴右端与滚丝轮一一对应连接；连接轴左端与传动万向轴右端一一对应连接；压淬压轮设有与滚丝轮相同的螺纹。所述的中空锚杆压淬机使用时，在高温热态下滚丝轮对无缝钢管表面挤压大螺距螺纹，中空锚杆成型；成型的中空锚杆在旋转中通过压淬装置进行亚温淬火，压淬压轮的螺纹与中空锚杆的螺纹旋转线接触，保证中空锚杆沿轴向直线运动，同时连续喷淋淬火介质保证中空锚杆冷却均匀，中空锚杆温度从830～810℃快速下降至300℃，直至完成马氏体组织转变，完成亚温淬火；所述的中空锚杆压淬机能满足中空锚杆在连续在线加工生产线上加工后，不需要校直工序进行校直的需要。
作为优选，所述的压淬装置包括：设于压淬压轮左侧且通过若干个支脚与立板左端连接的压淬挡水罩，至少一个装于压淬挡水罩上且内端与压淬压轮相对的压淬冷却管，沿通孔轴线圆周分布的三个压淬组件；压淬组件包括：通过径向直线导轨与立板左端滑动连接的滑座，与连接轴枢接且外端与滑座内端连接的连接板。压淬装置的滑座通过径向直线导轨与立板左端滑动连接，利于通过连接轴调整压淬压轮的径向位置；压淬冷却管利于压淬冷却介质均匀进入对中空锚杆进行亚温淬火；压淬挡水罩利于防止压淬冷却介质飞溅。
作为优选，所述的压淬组件还包括：两个调整螺母；连接轴侧围设有螺纹段和轴向导向槽，压淬压轮的内孔中设有与轴向导向槽适配的轴向导向块；两个调整螺母一一对应压住压淬压轮的两侧端且分别与螺纹段螺接。利于调整压淬压轮的轴向位置，使调整压淬的螺纹与滚丝轮的螺纹之间的间隔距离为螺距的整数倍。
作为优选，所述的滚丝装置包括：设于滚丝轮右侧且通过若干个支脚与立板右端连接的滚丝挡水罩，至少一个装于滚丝挡水罩上且内端与滚丝轮相对的滚丝轮冷却管，沿通孔轴线圆周分布的三个滚丝组件；滚丝组件包括：通过径向直线导轨与立板右端滑动连接的滑座，与连接轴枢接且外端与滑座内端连接的连接板。压淬滚丝的滑座通过径向直线导轨与立板右端滑动连接，利于通过连接轴调整滚丝轮的径向位置；滚丝轮冷却管利于滚丝轮冷却介质进入对滚丝轮进行冷却，提高滚丝轮使用寿命且提高滚丝质量；滚丝挡水罩利于防止滚丝轮冷却介质飞溅。
作为优选，所述的径向位置调节装置包括：三个分别与三个压淬组件和三个滚丝组件一一对应的调节组件；调节组件包括：立板外侧设有的且分别与立板的左端和右端贯通的通槽，穿设于通槽中且两端与压淬组件的滑座外端和滚丝组件的滑座外端一一对应连接的连接杆，位于连接杆外侧且与立板连接的盖板，穿设于盖板中且与盖板螺接的调整螺杆，两端与连接杆外端和调整螺杆内端一一对应连接的旋转接头。径向位置调节装置通过连接杆带动压淬组件的滑座和滚丝组件的滑座径向同步运动，从而经连接轴带动滚丝轮和压淬压轮径向同步运动不产生干涉。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该中空锚杆加工方法，中空锚杆在连续在线加工生产线上加工后，不需要校直工序进行校直。所述的中空锚杆压淬机能满足中空锚杆加工在连续在线加工生产线上加工后，不需要校直工序进行校直的需要。压淬装置的滑座通过径向直线导轨与立板左端滑动连接，利于通过连接轴调整压淬压轮的径向位置；压淬冷却管利于压淬冷却介质进入对中空锚杆进行亚温淬火；压淬挡水罩利于防止压淬冷却介质飞溅。连接轴侧围设有螺纹段和轴向导向槽，压淬压轮的内孔中设有与轴向导向槽适配的轴向导向块；两个调整螺母一一对应压住压淬压轮的两侧端且分别与螺纹段螺接；利于调整压淬压轮的轴向位置，使调整压淬的螺纹与滚丝轮的螺纹之间的间隔距离为螺距的整数倍。压淬滚丝的滑座通过径向直线导轨与立板右端滑动连接，利于通过连接轴调整滚丝轮的径向位置；滚丝轮冷却管利于滚丝轮冷却介质进入对滚丝轮进行冷却，提高滚丝轮使用寿命且提高滚丝质量；滚丝挡水罩利于防止滚丝轮冷却介质飞溅。径向位置调节装置通过连接杆带动压淬组件的滑座和滚丝组件的滑座径向同步运动，从而经连接轴带动滚丝轮和压淬压轮径向同步运动不产生干涉。
附图说明
图1是中空锚杆压淬机的一种结构示意图；
图2是图1的A向视图。
图中：中孔1、传动万向轴2、驱动装置3、通孔4、立板5、滚丝轮6、压淬压轮7、连接轴8、支脚9、压淬挡水罩10、压淬冷却管11、径向直线导轨12、滑座13、连接板14、冷却介质出口接头15、调整螺母16、螺纹段17、轴向导向槽18、轴向导向块19、滚丝挡水罩20、滚丝轮冷却管21、通槽22、连接杆23、盖板24、调整螺杆25、旋转接头26、热轧无缝钢管27。
具体实施方式
下面结合附图所示对本发明进行进一步描述。
一种中空锚杆加工方法，步骤一，热轧无缝钢管27超音频感应快速加热，热轧无缝钢管的表面加热至960℃的可形变温度；步骤二，热轧无缝钢管被推入中空锚杆压淬机的滚丝装置，在高温热态下滚丝轮对无缝钢管表面挤压大螺距螺纹，中空锚杆成型；步骤三，温度降至830～810℃的中空锚杆，在旋转中通过中空锚杆压淬机的压淬装置进行亚温淬火，压淬压轮的螺纹与中空锚杆的螺纹旋转线接触，保证中空锚杆沿轴向直线运动，同时连续喷淋淬火介质保证中空锚杆冷却均匀，中空锚杆温度从830～810℃快速下降至300℃，直至完成马氏体组织转变，亚温淬火完成；步骤四，中空锚杆中频感应加热进行热处理回火，得到技术要求的抗拉强度和屈服强度。
如附图1、附图2所示：一种中空锚杆压淬机，包括：设有中孔1和三个传动万向轴2的驱动装置3、设有通孔4且位于驱动装置3右侧的立板5、设于立板5右端且设有三个滚丝轮6的滚丝装置的三轴滚丝机，设有位于立板5左侧的三个压淬压轮7、穿设于通孔4中且与压淬压轮7一一对应连接的三个连接轴8的压淬装置，与连接轴8一一对应的径向位置调节装置；连接轴8右端与滚丝轮6一一对应键连接；连接轴8左端与传动万向轴2右端一一对应键连接；压淬压轮7设有与滚丝轮相同的螺纹。传动万向轴2为具有伸缩轴的传动万向轴。
本实施例中：
所述的压淬装置包括：设于压淬压轮7左侧且通过四个支脚9与立板5左端螺接的压淬挡水罩10，两个装于压淬挡水罩10上且内端与压淬压轮7相对的压淬冷却管11，沿通孔4轴线圆周均布的三个压淬组件；压淬组件包括：通过径向直线导轨12与立板5左端滑动连接的滑座13，与连接轴8通过轴承枢接且外端与滑座13内端螺接的连接板14。压淬挡水罩10下侧设有冷却介质出口接头15。
所述的压淬组件还包括：两个调整螺母16；连接轴8侧围设有螺纹段17和轴向导向槽18，压淬压轮7的内孔中设有与轴向导向槽18间隙配合的轴向导向块19；两个调整螺母16一一对应压住压淬压轮7的两侧端且分别与螺纹段17螺接。
所述的滚丝装置包括：设于滚丝轮6右侧且通过四个支脚9与立板5右端连接的滚丝挡水罩20，两个装于滚丝挡水罩20上且内端与滚丝轮6相对的滚丝轮冷却管21，沿通孔4轴线圆周均布的三个滚丝组件；滚丝组件包括：通过径向直线导轨12与立板5右端滑动连接的滑座13，与连接轴8通过轴承枢接且外端与滑座13内端螺接的连接板14。滚丝挡水罩20下侧设有冷却介质出口接头15。
所述的径向位置调节装置包括：三个分别与三个压淬组件和三个滚丝组件一一对应的调节组件；调节组件包括：立板5外侧设有的且分别与立板5的左端和右端贯通的通槽22，穿设于通槽22中且两端与压淬组件的滑座13外端和滚丝组件的滑座13外端一一对应螺接的连接杆23，位于连接杆23外侧且与立板5螺接的盖板24，穿设于盖板24中且与盖板24螺接的调整螺杆25，两端与连接杆23外端和调整螺杆25内端一一对应螺接的旋转接头26。
附图1为附图2的B-B剖视展开图。
本发明的有益效果是：该中空锚杆加工方法，中空锚杆在连续在线加工生产线上加工后，不需要校直工序进行校直。所述的中空锚杆压淬机能满足中空锚杆加工在连续在线加工生产线上加工后，不需要校直工序进行校直的需要。压淬装置的滑座通过径向直线导轨与立板左端滑动连接，利于通过连接轴调整压淬压轮的径向位置；压淬冷却管利于压淬冷却介质进入对中空锚杆进行亚温淬火；压淬挡水罩利于防止压淬冷却介质飞溅。连接轴侧围设有螺纹段和轴向导向槽，压淬压轮的内孔中设有与轴向导向槽适配的轴向导向块；两个调整螺母一一对应压住压淬压轮的两侧端且分别与螺纹段螺接；利于调整压淬压轮的轴向位置，使调整压淬的螺纹与滚丝轮的螺纹之间的间隔距离为螺距的整数倍。压淬滚丝的滑座通过径向直线导轨与立板右端滑动连接，利于通过连接轴调整滚丝轮的径向位置；滚丝轮冷却管利于滚丝轮冷却介质进入对滚丝轮进行冷却，提高滚丝轮使用寿命且提高滚丝质量；滚丝挡水罩利于防止滚丝轮冷却介质飞溅。径向位置调节装置通过连接杆带动压淬组件的滑座和滚丝组件的滑座径向同步运动，从而经连接轴带动滚丝轮和压淬压轮径向同步运动不产生干涉。
除上述实施例外，在本发明的权利要求书及说明书所公开的范围内，本发明的技术特征或技术数据可以进行重新选择及组合，从而构成新的实施例，这些都是本领域技术人员无需进行创造性劳动即可实现的，因此这些本发明没有详细描述的实施例也应视为本发明的具体实施例而在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种中空锚杆加工方法，其特征是，步骤一，热轧无缝钢管超音频感应快速加热，热轧无缝钢管的表面加热至960℃的可形变温度；步骤二，热轧无缝钢管被推入中空锚杆压淬机的滚丝装置，在高温热态下滚丝轮对无缝钢管表面挤压大螺距螺纹，中空锚杆成型；步骤三，温度降至830～810℃的中空锚杆，在旋转中通过中空锚杆压淬机的压淬装置进行亚温淬火，压淬压轮的螺纹与中空锚杆的螺纹旋转线接触，保证中空锚杆沿轴向直线运动，同时连续喷淋淬火介质保证中空锚杆冷却均匀，中空锚杆温度从830～810℃快速下降至300℃，直至完成马氏体组织转变，亚温淬火完成；步骤四，中空锚杆中频感应加热进行热处理回火，得到技术要求的抗拉强度和屈服强度。
2.一种中空锚杆压淬机，包括：设有中孔和三个传动万向轴的驱动装置、设有通孔且位于驱动装置右侧的立板、设于立板右端且设有三个滚丝轮的滚丝装置的三轴滚丝机，其特征是，所述的中空锚杆压淬机还包括：设有位于立板左侧的三个压淬压轮、穿设于通孔中且与压淬压轮一一对应连接的三个连接轴的压淬装置，与连接轴一一对应的径向位置调节装置；连接轴右端与滚丝轮一一对应连接；连接轴左端与传动万向轴右端一一对应连接；压淬压轮设有与滚丝轮相同的螺纹；传动万向轴为具有伸缩轴的传动万向轴。
3.根据权利要求2所述的中空锚杆压淬机，其特征是：所述的压淬装置包括：设于压淬压轮左侧且通过若干个支脚与立板左端连接的压淬挡水罩，至少一个装于压淬挡水罩上且内端与压淬压轮相对的压淬冷却管，沿通孔轴线圆周分布的三个压淬组件；压淬组件包括：通过径向直线导轨与立板左端滑动连接的滑座，与连接轴枢接且外端与滑座内端连接的连接板。
4.根据权利要求3所述的中空锚杆压淬机，其特征是：所述的压淬组件还包括：两个调整螺母；连接轴侧围设有螺纹段和轴向导向槽，压淬压轮的内孔中设有与轴向导向槽适配的轴向导向块；两个调整螺母一一对应压住压淬压轮的两侧端且分别与螺纹段螺接。
5.根据权利要求3所述的中空锚杆压淬机，其特征是：所述的滚丝装置包括：设于滚丝轮右侧且通过若干个支脚与立板右端连接的滚丝挡水罩，至少一个装于滚丝挡水罩上且内端与滚丝轮相对的滚丝轮冷却管，沿通孔轴线圆周分布的三个滚丝组件；滚丝组件包括：通过径向直线导轨与立板右端滑动连接的滑座，与连接轴枢接且外端与滑座内端连接的连接板。
6.根据权利要求3或4或5所述的中空锚杆压淬机，其特征是：所述的径向位置调节装置包括：三个分别与三个压淬组件和三个滚丝组件一一对应的调节组件；调节组件包括：立板外侧设有的且分别与立板的左端和右端贯通的通槽，穿设于通槽中且两端与压淬组件的滑座外端和滚丝组件的滑座外端一一对应连接的连接杆，位于连接杆外侧且与立板连接的盖板，穿设于盖板中且与盖板螺接的调整螺杆，两端与连接杆外端和调整螺杆内端一一对应连接的旋转接头。
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