CN1536183A - 提升夹片、夹片挤压套及锚头结构强度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提升预应力后张体系夹片、夹片挤压套及锚头结构强度的方法，采用钢为素材，经过二次球化及锻造，将原有钢材一次球化及锻造后的分子，重新打散排列组合，使分子更为细小，分子间的排列更为紧密密实，且于锻造过程即将钢材冲锻孔位、沟槽及锥度的成型，进而提升夹片及锚头成型后的硬度，而夹片挤压套则于锻造后，再次球化使其还原至锻造前较软的硬度，再经由高周波内孔表面深度的热处理，更加强化其热处理后夹片及锚头的硬度，并使夹片挤压套形成内壁较外壁硬的状态，借由夹片及锚头结构的强化，使锚头原孔位数量所能承受的最大拉应力提升，抗拉性增加，夹片挤压套受压挤后易产生握裹效果，达到制程简化、节省材料及降低成本等效果。

Description

提升夹片、夹片挤压套及锚头结构强度的方法

技术领域

本发明提供一种增加抗拉强度、强化本体硬度及易于产生握裹效果的提升预应力后张体系夹片、夹片挤压套及锚头结构强度的方法，借由钢材制成的夹片、夹片挤压套及锚头，在制程中施以二次球化、锻造及高周波处理的过程，达到分子更为细小且重新排列而更为紧密，并经高周波热处理过程，得以双重提升夹片硬度的效果，且令夹片挤压套产生握裹力，进一步获致简化制程、材料节省及成本的控制。

背景技术

按，现今工业技术的发展及研发脚步加快，促使人们的食、衣、住、行、育、乐都得以均衡发展，而在行的方面，就属交通的便捷及往来道路桥梁的四通八达，获致人们可以借由运输工具到达自己想去的地方，而桥梁更是通过水道不可或缺的必备结构，一般所看到的桥梁均属大型桥梁，而以混凝土灌浆再配合预应力结构所形成的桥梁最为多见，也是现今高架桥、大型桥梁等所广泛使用的结构，由于预应力桥梁的施工，需由多段桥梁以续接器加以接设并跨定于桥墩上，而完成整座桥的结构，然而，一般预应力桥梁的结构乃在于梁内埋设预应力体系的结构装置，该预应力体系结构则在梁的两侧断面外露锚座，并于两侧锚座间枢接一导管，以供钢绞线穿设，再行将钢绞线的末端贯设于锚头的孔位，并将末端夹设夹片，以定位于锚头的锥孔内，该锚头则分设于两端锚座的外侧，借此以达到预力控制，整体结构看似完整且具预应力的作用，实际上却在施作时，因夹片及锚头硬度及抗拉性不足而造成崩断或龟裂的不良情形，并导致钢绞线与夹片产生滑丝或断线的结构弊端，如何有效防止上述弊端所带致的损害或将其损害降至最低，乃为各相关业者积极努力与发展的方向。

有鉴于公知，本案发明人遂以从事该行业多年的经验，并本着精益求精的精神，积极研究改良，采用金相照相设备撷取分子排列及粒子大小的图像加以比较分析，并针对夹片及锚头进行三维有限元弹塑性分析，将理论运用在实作的基础上，遂有本发明提升预应力后张体系夹片、夹片挤压套及锚头结构强度的方法产生。

发明内容

本发明提升预应力后张体系夹片、夹片挤压套及锚头结构强度的方法，其主要目的在于解决公知夹片、夹片挤压套及锚头制程繁琐、硬度不足、抗拉性低及握裹力差，致产生龟裂、崩断的情形，使其具高度抗拉性、易于产生握裹效能及硬度强化，进一步达到材料的节省及成本降低的经济效益。

本发明提升预应力后张体系夹片、夹片挤压套及锚头结构强度的方法，其主要特征在于将钢材原料经二次球化及锻造的过程，使其原有分子打散后再重新排列，而呈现出较原来分子粒子为小的紧密密实排列，得以增加抗拉强度及提升硬度，并在锻造过程中即将钢材冲锻出孔位、沟槽及锥度的成型，无需经由钻孔及车锥度的加工，达到制程简化的动作，而夹片及夹片挤压套再经高周波的热处理，获致夹片硬度二次强化及夹片挤压套内硬外软易产生握裹力的效果。

综上所述，本发明诉求明朗而简单，为预期可达，效能所具的高等精进结构设计，当能凸显本案的新颖及进步双重要件；为便于贵审查员能进一步了解有关本发明为达上述目的所采用的技术手段及其功效，现例举较佳实施例并配合图式说明如下。

附图说明

图1是夹片的外观结构示意图；

图2是锚头的外观结构示意图；

图3是公知夹片及锚头的分子结构示意图；

图4是本发明夹片及锚头的分子结构示意图；

图5是本发明夹片的制程示意流程图；

图6是本发明锚头的制程示意流程图；

图7是本发明夹片挤压套的结构示意图；

图8是图7的制程示意流程图。

【图号说明】

夹片，...10

片体....11

槽沟....12

迫紧环..13

锚头....20

锥孔....21

夹片....30

虚线部..31

沟槽....32

具体实施方式

首先，请参阅图1所示，本发明提升预应力后张体系夹片、夹片挤压套及锚头结构强度的方法，其中，该夹片10的态样与公知夹片的态样相同，故针对夹片10的外观作一简单的概述，该夹片10是呈锥状的态样，并以三片等分的片体11组合而成，于片体11的较大面上开设有槽沟12，当三片体11组合而呈一锥状夹片10时，其各片体11上的槽沟12即形成一环沟状，为固定夹片10则于三片体11的槽沟12所形成的环沟上，套设一迫紧环13，借此以发挥夹片10于预应力体系结构中所具备的机能。

再者，请参阅图2所示，本发明提升预应力后张体系夹片、夹片挤压套及锚头结构强度的方法，其中，该锚头20的态样与公知锚头的态样相同，故针对锚头20的外观作一简单的概述，其锚头20是呈柱状的态样，在锚头20的轴向分设有与轴线平行设位的复数锥孔21，该锥孔21是提供任何型式的夹片入位并夹固钢绞线握裹定位的功能。

然，一般夹片10及锚头20由外观并无法得知其分子结构的排列、粒子大小及密实程度，故需借由金相照相设备以撷取公知夹片10及锚头20的分子结构图像，请参阅图3所示，图中分子结构其粒子较大而导致排列较为松散，此乃因为夹片10及锚头20直接以钢材的原料进行表面车削(车锥度)及内部钻孔车孔的程序，即切割成至少三等分的片体11，造成抗拉性低、硬度小及握裹效果差，使用上产生易于崩断、龟裂及滑丝的现象，其制程繁琐，进一步造成材料的浪费、降低生产效能及成本的提升。

而本发明提升预应力后张体系夹片、夹片挤压套及锚头结构强度的方法，则在于制程中以二次球化及锻造的过程，使其原有分子打散后再重新排列，而呈现出较原来分子粒子为小的紧密密实排列，得以增加夹片及锚头抗拉强度及提升硬度，其分子结构图像，请参阅图4所示。

再者，请参阅图5所示，本发明提升预应力后张体系夹片、夹片挤压套及锚头结构强度的方法，该夹片10制程主要步骤为：

1、原料：是采用钢棒，原有的钢棒已经一次球化及冷锻的加工过程。

2、二次球化：将钢棒原来的分子结构打散，使其呈现较小的分子粒子。

3、锻造：将球化后的较小分子粒子重新排列组合，使其更为紧密密实，并于冷锻或热锻过程中冲锻出钢棒的中心内孔及表面锥度的成型。

4、攻牙：将钢棒的中心内孔攻以螺纹。

5、铣床：将锥状体的钢材借由铣刀切割成至少二等分的片体，即完成夹片的制作。

经由上述的制程，为将硬度更加强化，达到二次硬度提升的效果，可在攻牙后加以高周波处理的过程，使其经热处理后再度提升硬度的功能，为使其锥度表面更加光滑，可在攻牙或高周波处理后加以车床精修表面的动作，以增加其抛光度及表面精度。

请参阅图6所示，本发明提升预应力后张体系夹片、夹片挤压套及锚头结构强度的方法，其锚头20制程主要步骤为：

1、原料：是采用钢棒，原有的钢棒已经一次球化及冷锻的加工过程。

2、二次球化：将钢棒原来的分子结构打散，使其呈现较小的分子粒子。

3、锻造：将球化后的较小分子粒子重新排列组合，使其更为紧密密实，并在冷锻或热锻过程中冲锻出钢棒的复数孔槽及孔位内壁锥度的成型。

经由上述的制程，为使其外缘表面更加光滑，可在锻造后加以车床精修表面的动作，以增加其抛光度及表面精度。

请参阅图7所示，本发明提升预应力后张体系夹片、夹片挤压套及锚头结构强度的方法，其中，该图所示为另一握裹钢绞线的夹片挤压套30，该夹片挤压套30则呈一柱状中空体，并在中心孔的内壁设以螺纹、锯齿状或粗糙面，在螺纹、锯齿状或粗糙面上开设有至少一道以上的轴向沟槽32，此沟槽32的深度约2mm，该夹片挤压套30的虚线部31向中心轴的部份为经高周波的热处理，而高周波处理的深度约1.5mm，虚线部31以外的部份则经锻造后再次球化将其还原至锻造前的硬度值，借此形成虚线部31向外的部份，其硬度值较虚线部31向中心轴的部份低，而产生外软内硬的状态，因软硬程度的不同，而可令该夹片挤压套30经挤压机具在夹片挤压套30外围施以应力的压挤，使夹片挤压套30产生外部变形导致内部受应力形成预留沟槽32密合及金属受挤压后的延展特性，得夹定钢绞线产生握裹力，且因夹片挤压套30内壁成型的螺纹、锯齿状或粗糙面，可不需再套设一弹簧或附加元件即可达到增加磨擦系数的握裹功能。

请参阅图8所示，本发明提升预应力后张体系夹片、夹片挤压套及锚头结构强度的方法，该夹片挤压套30制程主要步骤为：

1、原料：是采用钢棒，原有的钢棒已经一次球化及冷锻的加工过程。

2、二次球化：将钢棒原来的分子结构打散，使其呈现较小的分子粒子。

3、锻造：将球化后的较小分子粒子重新排列组合，使其更为紧密密实，并在冷锻或热锻过程中冲锻出钢棒的中心内孔及适当深度的沟槽。

4、球化：将锻造后的钢棒再次球化，使其硬度值还原至锻造前的较小值。

5、攻牙：将钢棒的中心内孔攻以螺纹、锯齿或粗糙面。

6、高周波处理：将中心内孔壁面施以深度较沟槽浅的表面热处理。

经由上述制程，为使其表面更加光滑，可在攻牙或高周波处理后加以车床精修外部表面的动作，以增加其抛光度及表面精度。

借由本发明的制程所形成的夹片10、夹片挤压套30及锚头20，则可有效增加夹片10及锚头20百分之六点七的抗拉性，并使夹片挤压套30易于产生握裹力及提升握裹功能，且提高夹片10、夹片挤压套30及锚头20的精度降低公差系数，因制程简化更得以节省一半的材料及降低一半的成本。

经由下述的比较可更为明了上述所达到的实际功效，以19孔的公知锚头及夹片与本发明所制的锚头及夹片实验分析可得以下数值：

公知夹片及锚头，一组夹片能承受1860kN，若以19孔的锚头则需对应19组夹片，即

19×1860kN

本发明的夹片及锚头，一组夹片能承受2000kN，若以19孔的锚头则需对应19组夹片，即

19×2000kN

以上所得数值，则可得知本发明以固定孔位的夹片及锚头所能承受的抗拉强度明显大于公知夹片及锚头，并仅以18孔锚头对应的夹片所能承受的抗扯强度，即可取代公知19孔锚头对应的夹片所能承受的抗拉强度，实大幅提升材料的节省及成本的降低。

综上所述，本发明的提升预应力后张体系夹片、夹片挤压套及锚头结构强度的方法，的确能借由上述所揭露的技术，达到所述的功效。且本发明申请前未见于刊物，也未公开使用，诚已符合发明专利的新颖、进步等要件。

然而，上述所揭的图式及说明，仅为本发明的实施例而已，非为限定本发明的实施例；大凡熟悉该项技艺的人士，其所依本发明的特征范畴，所作的其它等效变化或修饰，皆应涵盖在本案的权利要求保护范围内。

Claims (10)

1、一种提升预应力后张体系夹片、夹片挤压套及锚头结构强度的方法，其特征在于：该方法采用钢棒为原料，该钢棒已经经过一次球化及冷锻的加工过程，其包含以下步骤：

二次球化：将钢棒原来的分子结构打散，使其呈现较小的分子粒子；

锻造：将球化后的较小分子粒子重新排列组合，使其更为紧密密实，并于冷锻或热锻过程中冲锻出孔位、沟槽或锥度的成型，即完成夹片、夹片挤压套及锚头的制作。

2、如权利要求1所述的一种提升预应力后张体系夹片、夹片挤压套及锚头结构强度的方法，其中，

所述的锻造步骤中的于冷锻或热锻过程中冲锻出孔位、沟槽或锥度的成型是指：于冷锻或热锻过程中冲锻出钢棒的中心内孔及表面锥度的成型；

所述的锻造步骤后还进一步包括：

攻牙：将钢棒的中心内孔攻以螺纹、锯齿状或粗糙面；

铣床：将锥状体的钢材借由铣刀切割成至少二等分以上的片体，即完成夹片的制作。

3、如权利要求2所述的一种提升预应力后张体系夹片、夹片挤压套及锚头结构强度的方法，其中，为使其硬度更加强化，达到二次硬度提升的效果，在攻牙后加以高周波处理的过程，使其经热处理后再度提升硬度的功能。

4、如权利要求2所述的一种提升预应力后张体系夹片、夹片挤压套及锚头结构强度的方法，其中，为使其锥度表面更加光滑及提升其精度，可在高周波处理前或高周波处理后，以车床加以精修表面的过程。

5、如权利要求1所述的一种提升预应力后张体系夹片、夹片挤压套及锚头结构强度的方法，其中，

所述的锻造步骤中的于冷锻或热锻过程中冲锻出孔位、沟槽或锥度的成型是指：于冷锻或热锻过程中冲锻出钢棒的复数孔槽及孔位内壁锥度的成型，即完成锚头的制作。

6、如权利要求5所述的一种提升预应力后张体系夹片、夹片挤压套及锚头结构强度的方法，其中，为使其锚头外缘表面更加光滑及提升其精度，可在锻造后，以车床加以精修表面的过程。

7、如权利要求1所述的一种提升预应力后张体系夹片、夹片挤压套及锚头结构强度的方法，其中，

所述的锻造步骤中的于冷锻或热锻过程中冲锻出孔位、沟槽或锥度的成型是指：于冷锻或热锻过程中冲锻出钢棒的中心内孔及适当深度的沟槽；

所述的锻造步骤后还进一步包括：

球化：将锻造后的钢棒再次球化，使其硬度值还原至锻造前的较小值；

攻牙：将钢棒的中心内孔攻以螺纹、锯齿状或粗糙面；

高周波处理：将中心内孔壁面施以深度较沟槽浅的表面热处理；即完成夹片挤压套的制作。

8、如权利要求7所述的一种提升预应力后张体系夹片、夹片挤压套及锚头结构强度的方法，其中，为使其夹片表面更加光滑及提升其精度，可在高周波处理前或高周波处理后，以车床加以精修表面的过程。

9、如权利要求7所述的一种提升预应力后张体系夹片、夹片挤压套及锚头结构强度的方法，其中，锻造的沟槽至少一道以上，且深度为2mm。

10、如权利要求7所述的一种提升预应力后张体系夹片、夹片挤压套及锚头结构强度的方法，其中，高周波处理中心内孔壁面的深度为1.5mm。

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