EA036254B1 - Screw pile and method for producing the same - Google Patents

Screw pile and method for producing the same Download PDF

Info

Publication number
EA036254B1
EA036254B1 EA201892840A EA201892840A EA036254B1 EA 036254 B1 EA036254 B1 EA 036254B1 EA 201892840 A EA201892840 A EA 201892840A EA 201892840 A EA201892840 A EA 201892840A EA 036254 B1 EA036254 B1 EA 036254B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
pile
seam
tip
screw
screw pile
Prior art date
Application number
EA201892840A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201892840A1 (en
Inventor
Валерий Владимирович Желтиков
Original Assignee
Индивидуальный Предприниматель Желтиков Валерий Владимирович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Индивидуальный Предприниматель Желтиков Валерий Владимирович filed Critical Индивидуальный Предприниматель Желтиков Валерий Владимирович
Priority to EA201892840A priority Critical patent/EA036254B1/en
Publication of EA201892840A1 publication Critical patent/EA201892840A1/en
Publication of EA036254B1 publication Critical patent/EA036254B1/en

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22Piles
    • E02D5/56Screw piles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Piles And Underground Anchors (AREA)

Abstract

The invention relates to the field of manufacture and use of steel piles with a screw element (auger) on their front cylindrical parts as well as on their taper parts, made of a welded steel pipe, which are elements of load-bearing structures that take up loads from upper structures and provide stability to them. The objective of the present invention is to strengthen the taper part of the pile where strength of welds is close to strength of welded steel. Thus, the technical result of this invention is the manufacture of a stronger and more chemically resistant taper part of the screw pile from the original seamed steel pipe. This objective is achieved by radial reduction of a welded steel pipe by hot forging until the desired geometry of the taper part is formed, wherein rotary forging is used to achieve uniformity in the composition and structure of the steel. Multiple rotary forging of metal of the lower part of the pile is performed to form a narrowing with a uniform structure and increased strength and chemical characteristics.

Description

Изобретение относится к области изготовления и использования стальных свай с винтовым элементом (шнеком) на передней цилиндрической, а также и сужающейся частях, изготовленных из шовной стальной трубы, являющихся элементами несущих конструкций, воспринимающих нагрузки от вышележащих конструкций и придающих им устойчивость.The invention relates to the field of manufacture and use of steel piles with a screw element (auger) on the front cylindrical, as well as the tapering parts, made of a seam steel pipe, which are elements of load-bearing structures that receive loads from overlying structures and give them stability.

Винтовые сваи используются при строительстве зданий и сооружений, при строительстве на сложном рельефе, на грунтах с повышенной влажностью, торфяных, глинистых, песчаных, при разнородном грунте, при необходимости пристройки дополнительных сооружений к уже построенному зданию без нарушения общей целостности конструкции.Screw piles are used in the construction of buildings and structures, in construction on difficult terrain, on soils with high humidity, peaty, clayey, sandy, with dissimilar soils, if necessary, add additional structures to an already built building without violating the overall integrity of the structure.

Применение кованой винтовой сваи из шовной трубы направлено на увеличение прочности изделия, его несущей способности и срока эксплуатации.The use of a forged screw pile from a seam pipe is aimed at increasing the strength of the product, its bearing capacity and service life.

Термины и определенияTerms and Definitions

Винтовая свая - тип сваи, заглубляемой в грунт методом завинчивания, в том числе в сочетании с вдавливанием. Винтовые сваи состоят из цилиндрической части, сужающейся части со спиралью либо лопастью, наконечника, оголовка и, возможно, фланца.A screw pile is a type of pile buried in the ground by the screwing method, including in combination with indentation. Screw piles consist of a cylindrical part, a tapered part with a spiral or a blade, a tip, a head and possibly a flange.

Цилиндрическая часть - часть сваи, изготовленной из трубы с постоянным диаметром, не претерпевшая механической обработки формы заготовки.Cylindrical part - a part of a pile made of a pipe with a constant diameter that has not undergone mechanical processing of the workpiece shape.

Сужающаяся часть - часть сваи, изготовленной из трубы, прошедшая механическую и тепловую обработку с целью получения заданного сужения и улучшения прочностных характеристик исходного материала.Tapering part - a part of a pile made of a pipe that has undergone mechanical and heat treatment in order to obtain a given tapering and improve the strength characteristics of the initial material.

Сужение сваи - уменьшение диаметра тела сваи по длине. Может быть конусным, параболическим, экспоненциальным или с любым иным в соответствии с законом убывания диаметра по длине. В общем виде задается отношением изменения диаметра к изменению продольного расстояния между местами измерения диаметра. Возможно выражение сужения в процентах, где изменение диаметра по длине делится на расстояние между местами измерения диаметра и умножается на 100.Pile narrowing - reducing the diameter of the pile body along its length. It can be conical, parabolic, exponential, or any other in accordance with the law of decreasing diameter in length. In general, it is given by the ratio of the change in diameter to the change in the longitudinal distance between the places where the diameter is measured. It is possible to express the constriction as a percentage, where the change in diameter along the length is divided by the distance between the diameter measurement points and multiplied by 100.

Шовная труба - исходная стальная труба с соединительным швом по всей длине по ГОСТ 10704-91, ГОСТ 28548-90, ГОСТ 10705-80, ГОСТ 10707-80, ГОСТ 10706-76, ГОСТ 11068-81, ГОСТ 30456-97, может применяться в том числе труба диаметром 57, 76, 89, 108, 114 мм, толщиной стенки от 3 до 4,5 мм, возможный материал для изготовления трубы - углеродистая и малоуглеродистая сталь 3 и сталь 5 или их аналоги. Применяется в качестве заготовки для изготовления тела сваи методом горячей ротационной ковки.Seam pipe - the original steel pipe with a joint along the entire length in accordance with GOST 10704-91, GOST 28548-90, GOST 10705-80, GOST 10707-80, GOST 10706-76, GOST 11068-81, GOST 30456-97, can be used including a pipe with a diameter of 57, 76, 89, 108, 114 mm, a wall thickness of 3 to 4.5 mm, a possible material for the manufacture of a pipe - carbon and low-carbon steel 3 and steel 5 or their analogues. It is used as a blank for the manufacture of a pile body by hot rotary forging.

Наконечник - часть сваи, которая первой входит в грунт при установке сваи.The tip is the part of the pile that enters the ground first when the pile is installed.

Спираль - ленточный элемент сваи, образованный спирально привариваемыми на сужающуюся и цилиндрическую часть сваи деталями для улучшения процесса проникновения сваи в грунт.Spiral - a strip element of a pile formed by parts spirally welded onto the tapered and cylindrical part of the pile to improve the process of pile penetration into the ground.

Лопасть - это вырезанный из пластины элемент сваи, имеющий винтовую поверхность и предназначенный для увлечения сваи в грунт вдоль оси при вращении сваи вокруг ее оси, имеющий ширину не менее 0,5 см.A blade is a pile element cut from a plate, having a helical surface and designed to drag the pile into the ground along the axis when the pile rotates around its axis, having a width of at least 0.5 cm.

Многогранная пирамида - форма наконечника сваи, формируемая посредством кузнечной ротационной ковки до исчезновения внутренней полости и превращенная в монолитный сердечник с гранями.A polyhedral pyramid is the shape of a pile tip, formed by rotary forging until the internal cavity disappears and turned into a monolithic core with edges.

Ланцетовидная - форма многогранной пирамиды наконечника сваи, получаемая посредством кузнечной сварки в монолитный элемент. В поперечном сечении имеет вид ромба. Такой тип наконечника способствует прохождению через корни растений, строительный мусор и камни в грунте.Lanceolate - the shape of a polyhedral pyramid of the pile tip, obtained by forging into a monolithic element. In cross section, it looks like a rhombus. This type of tip facilitates passage through plant roots, debris and stones in the ground.

Сварной шов - зона неразъемного соединения, выполненного сваркой. Отличается более низкими механическими и химическими свойствами в сравнении с соединяемой сталью вследствие возможного наличия полостей, пор и других дефектов.Weld seam - a zone of a permanent connection made by welding. Differs in lower mechanical and chemical properties in comparison with the joined steel due to the possible presence of cavities, pores and other defects.

Ротационная ковка - ковка, выполняющаяся по схеме радиального сжатия. В роторе с отверстиями по направляющим движутся бойки (два и больше) с одной степенью свободы. Ротор с бойками может вращаться. При вращении бойки ударяют поковку с диаметрально противоположных сторон. Ротационную ковку широко применяют для производства качественных нарезных оружейных стволов [1].Rotary forging is a forging performed in a radial compression pattern. In a rotor with holes, strikers (two or more) move along the guides with one degree of freedom. The rotor with strikers can rotate. When rotating, the strikers strike the forging from diametrically opposite sides. Rotary forging is widely used for the production of high-quality rifled gun barrels [1].

Кузнечная сварка - сварка ковкой, вид сварки давлением с термообработкой. Посредством ее образуют неразъемное соединение в результате действия кузнечного ударного инструмента на металл, находящийся в пластическом состоянии [4].Forge welding - forging welding, a type of pressure welding with heat treatment. By means of it, an integral connection is formed as a result of the action of the forging percussion tool on the metal in a plastic state [4].

Проковка - (осадка и высадка), кузнечная операция, заключающаяся в деформации заготовки частичной осадкой с целью создания местных утолщений за счет уменьшения длины (либо другого размера) заготовки [4].Forging - (upsetting and upsetting), a forging operation, which consists in deformation of the workpiece by partial upsetting in order to create local thickenings by reducing the length (or other size) of the workpiece [4].

Контроль - наблюдение с целью проверки; проверка [9]. Подразделяется на текущий и выходной. Текущий контроль - проверка изделия рабочим, выполняющим технологическую операцию, на соответствие заданному эталону (значениям параметров в общепринятых единицах, шаблону) в течение технологической операции при возможности такового. Выходной или промежуточный контроль - отдельная операция по проверке готового изделия или полуфабриката на соответствие изделия заданному эталону с учетом допусков.Control - observation for the purpose of verification; check [9]. Subdivided into current and day off. Current control - checking a product by a worker performing a technological operation for compliance with a given standard (parameter values in generally accepted units, a template) during a technological operation, if possible. Output or intermediate control is a separate operation to check the finished product or semi-finished product for compliance with the specified standard, taking into account the tolerances.

Система контроля качества изделий - комплекс мероприятий, направленных на своевременное определение с нужной точностью параметров качества изделий производства.A product quality control system is a set of measures aimed at the timely determination of the quality parameters of production products with the required accuracy.

- 1 036254- 1 036254

Функции системы:System functions:

обеспечение входного контроля;ensuring incoming control;

обеспечение своевременного изъятия брака в процессе производства;ensuring timely removal of defects in the production process;

обеспечение соответствия конечного изделия требованиям техдокументации;ensuring compliance of the final product with the requirements of technical documentation;

сохранение информации об изготовленных изделиях.preservation of information about manufactured products.

Конденсат - вода, образующаяся при конденсации водяного пара на стенках металлических деталей, в частности в полостях с доступом атмосферного воздуха.Condensate - water formed during condensation of water vapor on the walls of metal parts, in particular in cavities with access to atmospheric air.

Контрольное окно - отверстие в экранирующем элементе для непосредственного наблюдения и измерения недоступной части (элемента) посредством щупа, бороскопа (эндоскопа) или иного инструмента.Control window - a hole in a shielding element for direct observation and measurement of an inaccessible part (element) by means of a probe, borescope (endoscope) or other instrument.

Внутренняя полость - пространство трубчатого элемента, не заполненного материалом.The inner cavity is the space of the tubular element not filled with material.

Оголовок - верхняя зона сваи, выступающая над грунтом или находящаяся в уровне грунта, может также иметь фланец, укосины и т.п.Head - the upper area of the pile, protruding above the ground or located at ground level, may also have a flange, jibs, etc.

Фланец - деталь квадратной, круглой или иной формы с отверстиями для болтов и шпилек, служащая для присоединения сборных элементов сваи друг к другу, к вышерасположенным конструктивным элементам здания или сооружения, а также к оборудованию различного функционального назначения.A flange is a piece of square, round or other shape with holes for bolts and studs, used to attach prefabricated pile elements to each other, to the structural elements of a building or structure located above, as well as to equipment for various functional purposes.

Искривление шва на сужающейся части - отклонение шва от плоскости, образованной осью сваи и непрокованным швом. Может измеряться в градусах или процентах. Труба укладывается горизонтально швом вверх, вдоль непрокованного шва прикладывается линейка таким образом, чтобы часть линейки проходила над наконечником. От линейки к сужению опускается перпендикуляр к оси сваи, образующий на поверхности сужения точку проекции начального шва. Перпендикулярно оси сваи по поверхности окружности измеряется расстояние от точки проекции до реального шва. Это отклонение делится на расстояние от точки проекции до начала зоны проковки и множится на 100, что показывает величину искривления шва в процентах.Curvature of the seam on the tapering part - the deviation of the seam from the plane formed by the axis of the pile and the unforged seam. Can be measured in degrees or percent. The pipe is laid horizontally with the seam upwards, a ruler is applied along the unforged seam so that part of the ruler passes over the tip. From the ruler to the narrowing, a perpendicular is lowered to the axis of the pile, which forms the projection point of the initial seam on the surface of the narrowing. Perpendicular to the pile axis along the surface of the circle, the distance from the projection point to the real seam is measured. This deviation is divided by the distance from the projection point to the beginning of the forging zone and multiplied by 100, which shows the amount of curvature of the seam in percent.

Уровень техникиState of the art

Известно решение (RU 170105, E02D 5/56, опубл. 14.04.2017г.) изготовления свай из трубы и литого наконечника методом соединения элементов сваи сваркой, способом кольцевой сварки.There is a known solution (RU 170105, E02D 5/56, publ. 04/14/2017) for making piles from a pipe and a cast tip by joining pile elements by welding, by means of ring welding.

Недостатком этого решения является выполнение кольцевого сварного соединения элементов, что снижает надежность сваи и формирует возможность отрыва наконечника от ствола.The disadvantage of this solution is the implementation of a circular welded connection of the elements, which reduces the reliability of the pile and forms the possibility of the tip detachment from the barrel.

Также известно решение (RU 81971, E02D 5/56, опубл. 10.04.2009г.), где винтовая свая содержит полый ствол и полый наконечник, на поверхности которого расположена винтовая лопасть. Элементы сваи прикреплены друг к другу встык способом кольцевого сварного соединения, что делает вероятность отрыва при значительных нагрузках, отличных от осевой, весьма вероятной.A solution is also known (RU 81971, E02D 5/56, publ. 10.04.2009), where the screw pile contains a hollow barrel and a hollow tip, on the surface of which a helical blade is located. The pile elements are attached to each other end-to-end by means of a circular welded joint, which makes the probability of separation at significant loads other than axial, very likely.

Для иллюстрации способа изготовления полых цельнокованых изделий, отличающихся новыми свойствами от аналогичных сварных изделий, является техническая информация из статьи А.Б. Широкорад Авиабомбы РККА, глава Фугасные авиабомбы ([2], абзац 11-13) http://www.airages.ru/ru/abr.shtml.To illustrate the method of manufacturing hollow one-piece forged products that differ in new properties from similar welded products, there is technical information from the article by A.B. Shirokorad Air bombs of the Red Army, chapter High-explosive air bombs ([2], paragraph 11-13) http://www.airages.ru/ru/abr.shtml.

В 1941 г. на вооружение ВВС была принята (для военного времени) фугасная авиабомба ФАБ-100 КД, разработанная С.Г. Добрышем (НИИ-6). Эта бомба снаряжалась жидкой взрывчатой смесью КД, состоящей из азотной кислоты, дихлорэтана и олеума (соотношение 60:40:30). По взрывчатым характеристикам эта смесь равноценна тротилу. Фугасный эффект ФАБ-100 КД был такой же, как и ФАБ-100, снаряженной тротилом.In 1941, the Air Force adopted (for wartime) the FAB-100 KD high-explosive bomb, developed by S.G. Dobrysh (NII-6). This bomb was filled with a liquid explosive mixture of KD, consisting of nitric acid, dichloroethane and oleum (ratio 60:40:30). In terms of explosive characteristics, this mixture is equivalent to TNT. The high-explosive effect of the FAB-100 KD was the same as that of the FAB-100 loaded with TNT.

Технология снаряжения ФАБ-100 КД была предельно проста (поочередная заливка компонентов в корпус авиабомбы), поэтому для организации производства требовалось не более одного-двух месяцев.The FAB-100 KD equipment technology was extremely simple (alternate pouring of components into the body of an aerial bomb), so it took no more than one to two months to organize production.

С начала 1942 г. ВВС начали применять ФАБ-100 КД. В то время это было очень важно, так как снаряжательные заводы были эвакуированы, а тротила и других взрывчатых веществ для снаряжения авиабомб не хватало. Производство ФАБ-100 КД было прекращено в 1944 г. в связи с тем, что был полностью израсходован мобилизационный запас цельнокованных корпусов. Попытки применить сварные корпуса оказались безуспешными: заполненные смесью КД, они протекали по сварным швам.From the beginning of 1942, the Air Force began to use the FAB-100 KD. At that time, this was very important, since the equipment factories were evacuated, and there was not enough TNT and other explosives to equip bombs. Production of the FAB-100 KD was discontinued in 1944 due to the fact that the mobilization stock of solid-forged hulls was completely used up. Attempts to use welded hulls were unsuccessful: filled with a KD mixture, they flowed along the welded seams.

Применение способа ротационной ковки по тонкостенной сварной конструкции позволяет улучшить прочностные характеристики изделия за счет удаления из зоны сварного шва дефектов (пустоты, термические напряжения, шлак и пр.), что, в свою очередь, резко увеличивает общую химическую стойкость конечного изделия.The use of the rotary forging method on a thin-walled welded structure improves the strength characteristics of the product by removing defects (voids, thermal stresses, slag, etc.) from the weld zone, which, in turn, dramatically increases the overall chemical resistance of the final product.

Наиболее близким решением как для способа, так и для устройства является Винтовая свая, патент RU 182309 U1 (заявка на патент 2018102790 от 24.01.2018г.), выбранная как прототип.The closest solution for both the method and the device is the Screw pile, patent RU 182309 U1 (patent application 2018102790 dated 01.24.2018), selected as a prototype.

Недостатком данного технического решения является использование в качестве заготовки цельной (то есть состоящий из чего-либо одного; не составной [7], состоящий, сделанный из одного вещества, из одного куска, не составной [8]) стальной трубы, имеющей гораздо больший разброс в допусках на цилиндричность и толщину стенки (ГОСТ 8732-78, п.5, пп.7-8, табл. 2 и 3), что при присоединении шнека к телу трубы снижает технологичность производства ввиду несовпадения размеров заготовок, а отклонения в толщине стенки трубы делают возможным возникновения зон концентраций напряжений, в том числе и из-за неравномерности сварного шва спирали. Также проведение операций (термообработки с последующей ковкой и закаливанием, формула полезной модели RU 182309) провоцирует создание более хрупкого наконечника сваи, нежели использование горячей ротационной ковки с последующимThe disadvantage of this technical solution is the use of a solid steel pipe as a workpiece (that is, consisting of one thing; not composite [7], consisting, made of one substance, from one piece, not a composite [8]) steel pipe, which has a much larger spread in the tolerances for cylindricality and wall thickness (GOST 8732-78, p. 5, p. 7-8, tables 2 and 3), which, when the screw is connected to the pipe body, reduces the manufacturability due to the mismatch in the dimensions of the workpieces, and deviations in the wall thickness pipes make possible the occurrence of stress concentration zones, including due to the unevenness of the spiral weld. Also, operations (heat treatment followed by forging and hardening, utility model formula RU 182309) provokes the creation of a more fragile pile tip than the use of hot rotary forging followed by

- 2 036254 термическим отпуском, что является важным свойством сваи при применении в грунтах с содержанием несжимаемых элементов (валуны, строительный мусор, скальные выходы, мерзлые зоны, корни и т.п.). Принципиальным отличием заявляемого решения от прототипа является использование шовной сварной трубы в качестве заготовки, а также горячей ротационной ковки и выравнивающей термообработки с целью снижения неоднородностей в виде концентраторов напряжения в стали тела сваи и повышения прочности конечного изделия, где новым в уровне техники является использование геометрии шва для оценки качества полученной винтовой сваи.- 2 036254 thermal tempering, which is an important property of the pile when used in soils containing incompressible elements (boulders, debris, rocky outcrops, frozen zones, roots, etc.). The fundamental difference between the proposed solution and the prototype is the use of a seam welded pipe as a workpiece, as well as hot rotary forging and leveling heat treatment in order to reduce inhomogeneities in the form of stress concentrators in the steel of the pile body and increase the strength of the final product, where new in the prior art is the use of weld geometry to assess the quality of the resulting screw pile.

Техническая проблема и технический результатTechnical problem and technical result

Технической проблемой, на решение которой нацелено настоящее изобретение, является упрочнение сужающейся части сваи, где прочность сварных швов будет близка к прочности свариваемой стали. Таким образом, технический результат данного изобретения - изготовление более прочной и более химически стойкой сужающейся части винтовой сваи из исходной шовной стальной трубы.The technical problem to be solved by the present invention is the strengthening of the tapered part of the pile, where the strength of the welds will be close to the strength of the steel being welded. Thus, the technical result of this invention is the production of a stronger and more chemically resistant tapered part of the screw pile from the original seamed steel pipe.

Применение исходной шовной стальной трубы (см. глоссарий, например ГОСТ 10704-91) позволяет повысить точность заготовки с 0,5-1,25 мм для цельной трубы (ГОСТ 8732-78) до 0,2-0,8 мм для прямошовной (ГОСТ 10704-91, табл.3, пп.9-10), что существенно снижает количество брака при производстве винтовых свай (несовпадение внутренних размеров спирали и наружных размеров сваи), снижает вероятность возникновения напряжений в теле сваи благодаря более цилиндричной и ровной стенке исходной сварной трубы.The use of the original seam steel pipe (see the glossary, for example, GOST 10704-91) makes it possible to increase the accuracy of the workpiece from 0.5-1.25 mm for a solid pipe (GOST 8732-78) to 0.2-0.8 mm for longitudinal seam ( GOST 10704-91, table 3, clauses 9-10), which significantly reduces the number of rejects in the production of screw piles (mismatch between the internal dimensions of the spiral and the external dimensions of the pile), reduces the likelihood of stress in the pile body due to the more cylindrical and even wall of the initial welded pipe.

Краткое описание изобретенияBrief description of the invention

Решением поставленной технической задачи является радиальное обжатие стальной шовной трубы методом горячей ковки до формирования нужной геометрии сужающейся части, где для достижения равномерности в составе и структурном строении стали применена ротационная ковка. Многократная ротационная проковка металла нижней части сваи выполняется для формирования сужения с равномерным структурным строением и увеличенными прочностными и химическими характеристиками.The solution to the technical problem posed is radial compression of a steel seam pipe by hot forging until the desired geometry of the tapered part is formed, where rotary forging is used to achieve uniformity in the composition and structural structure of the steel. Multiple rotary hammering of the metal of the lower part of the pile is performed to form a narrowing with a uniform structural structure and increased strength and chemical characteristics.

Известно, что ротационная ковка полых цилиндрических заготовок без оправок приводит к увеличению толщины стенки заготовки ([1], рис. 12).It is known that rotary forging of hollow cylindrical blanks without mandrels leads to an increase in the wall thickness of the blank ([1], Fig. 12).

Ковка на радиально-обжимных машинах имеет ряд преимуществ: высокая точность получаемых изделий, возможность достижения высоких суммарных обжатий без разрушений целостности исходного материала, более высокая производительность по сравнению с традиционными способами ковки на прессах и молотах и др. [5]Forging on radial swaging machines has a number of advantages: high accuracy of the products obtained, the ability to achieve high total reductions without destroying the integrity of the original material, higher productivity compared to traditional forging methods on presses and hammers, etc. [5]

Таким образом, ротационная ковка имеет потенциал как метод интенсивной пластической деформации. Известно, что получение ультрамелкозернистого состояния методами интенсивной пластической деформации позволяет значительно повысить эксплуатационные свойства различных металлов и сплавов. [6].Thus, rotary forging has potential as a method of severe plastic deformation. It is known that obtaining an ultrafine-grained state by methods of severe plastic deformation can significantly improve the performance properties of various metals and alloys. [6].

Предлагаемый способ изготовления сваи состоит в использовании шовной сварной трубы в качестве заготовки, горячей ротационной ковки и для формирования сужения и кузнечно-сварного наконечника, отпуска сваи, приваривание спирали и фланца, сверление необходимых отверстий, где новым в уровне техники является использование геометрии шва для оценки качества полученной винтовой сваи.The proposed method for making a pile consists of using a seam welded pipe as a workpiece, hot rotary forging and for forming a taper and a forge-welded tip, tempering the pile, welding a spiral and a flange, drilling the required holes, where new in the prior art is the use of weld geometry to evaluate quality of the resulting screw pile.

Обозначенный технический результат упрочнения и химической стойкости сваи достигается путем изготовления винтовой сваи, имеющей цилиндрическую часть, сужающуюся часть со спиралью, которая может быть выполнена в форме лопасти, наконечник, оголовок, изготовленной из шовной стальной трубы путем горячей ротационной ковки таким образом, что искривление сварного шва по отношению к продольному осевому сечению сваи составляет угол не менее 4°, при этом отклонение линейных размеров шва осуществляется на величину не менее 20% от первоначальной величины. Сужение сваи при этом может иметь величину от 2 до 30%. Наконечник у такой сваи формируется цельным, может иметь ланцетовидную форму или форму многогранной пирамиды. Дополнительно в свае могут быть изготовлены отверстия для удаления конденсата и оценки толщины прокованного материала и геометрии внутренней части шва, которые располагаются на границе зоны исчезновения просвета во внутренней полости. Такие отверстия могут быть выполнены перпендикулярно оси сваи либо под острым углом к продольной оси сваи.The indicated technical result of strengthening and chemical resistance of the pile is achieved by manufacturing a screw pile having a cylindrical part, a tapered part with a spiral, which can be made in the form of a blade, a tip, a head made of a seam steel pipe by hot rotary forging in such a way that the bending of the welded of the seam in relation to the longitudinal axial section of the pile is an angle of at least 4 °, while the deviation of the linear dimensions of the seam is carried out by at least 20% of the initial value. The narrowing of the pile in this case can be from 2 to 30%. The tip of such a pile is formed in one piece, it can have a lanceolate shape or the shape of a polyhedral pyramid. Additionally, holes can be made in the pile to remove condensate and estimate the thickness of the forged material and the geometry of the inner part of the seam, which are located on the border of the zone of disappearance of the gap in the inner cavity. Such holes can be made perpendicular to the pile axis or at an acute angle to the longitudinal pile axis.

Также указанный технический результат достигается применением способа изготовления винтовой сваи из шовной стальной трубы путем горячей ротационной ковки, включающим радиальное обжатие стальной шовной трубы методом горячей ковки до формирования геометрии сужающейся части до искривления шва на сужающейся части не менее чем 4%, затем осуществляют проковывание наконечника. При этом проковывание наконечника сваи производится до исчезновения просвета во внутренней полости головной части и формирования цельного наконечника сваи, проковывание осуществляют одновременно с штамповкой наконечника сваи, придавая ему ланцетовидную форму. Дополнительно на оголовке сваи с фланцем изготавливают овально-продолговатое отверстие для контроля исходной толщины стенки трубы и исходной формы шва. Отпуск сваи могут производить после формирования сужения, что обеспечивает дополнительную прочность. Для дополнительной химической устойчивости и антикоррозийного эффекта сваю могут подвергать цинкованию горячему или холодному.Also, the specified technical result is achieved by using a method for manufacturing a screw pile from a seam steel pipe by hot rotary forging, including radial compression of a steel seam pipe by hot forging until the geometry of the tapering part is formed until the seam is curved on the tapering part of at least 4%, then the tip is forged. In this case, the forging of the pile tip is carried out until the gap in the inner cavity of the head part disappears and a one-piece pile tip is formed, forging is carried out simultaneously with the punching of the pile tip, giving it a lanceolate shape. Additionally, an oval-oblong hole is made at the head of the pile with a flange to control the initial pipe wall thickness and the initial weld shape. The piles can be released after the formation of the narrowing, which provides additional strength. For additional chemical resistance and anti-corrosion effect, the pile can be hot or cold galvanized.

Угол искривления сварного шва определяется как угол между осью и касательной к кривой шва. При этом приходится учитывать, что поверхность, на которой измеряется угол, не плоская. Для компен- 3 036254 сации кривизны поверхности вводится проекция точки пересечения шва из оси на продолжение цилиндрической поверхности трубы (развертка). На развернутой в плоскость цилиндрической проекции угол между продолжением проекции линии прямого шва к касательной к проекции линии искривленного шва и будет углом отклонения шва.The bend angle of a weld bead is defined as the angle between the axis and the tangent to the bead curve. It should be borne in mind that the surface on which the angle is measured is not flat. To compensate for the curvature of the surface, the projection of the point of intersection of the weld from the axis onto the extension of the cylindrical surface of the pipe (sweep) is introduced. On a cylindrical projection unfolded into a plane, the angle between the continuation of the projection of the straight seam line to the tangent to the projection of the curved seam line will be the angle of deflection of the seam.

Измерение угла в этом случае выглядит так: свая размещается горизонтально на две опоры швом вверх. Сверху вертикально опускается щуп в точку начала изгиба шва (начало прокованной зоны) и фиксируется. Свая сдвигается по оси в сторону оголовка на расстояние S, поворачивается так, чтобы шов оказался под щупом, измеряется угол L поворота сваи вокруг ее оси (в градусах). Угол поворота переводится в расстояние на проекции по формуле S=pixDxL/360, где S - расстояние, мм; D - диаметр непрокованной трубы, мм; L - угол, градусы; pi - число пи. Далее рисуется развертка проекции шва сужающейся части по точкам через 10 мм (или иное, достаточное для точности измерений расстояние), получается кривая проекции шва. Затем строятся касательные к кривой проекции шва и угломером или транспортиром измеряется угол между полученной касательной и проекцией оси (фиг. 8).Measurement of the angle in this case looks like this: the pile is placed horizontally on two supports with the seam up. From above, the probe is vertically lowered to the point of the beginning of the bend of the seam (the beginning of the forged zone) and fixed. The pile is shifted axially towards the head by a distance S, rotated so that the seam is under the probe, the angle L of the pile rotation around its axis (in degrees) is measured. The angle of rotation is converted into a distance on the projection using the formula S = pixDxL / 360, where S is the distance, mm; D is the diameter of the unforged pipe, mm; L - angle, degrees; pi is pi. Next, a scan of the projection of the seam of the tapering part is drawn in points every 10 mm (or another distance sufficient for measurement accuracy), a seam projection curve is obtained. Then the tangents to the seam projection curve are constructed and the angle between the obtained tangent and the projection of the axis is measured with a goniometer or protractor (Fig. 8).

Из приведенного изложения ясно, что изобретение не ограничивается приведенной реализацией. Многочисленные возможные модификации, изменения, вариации и замены, сохраняющие суть и форму настоящего изобретения, очевидны для квалифицированных в предметной области специалистов.From the above presentation, it is clear that the invention is not limited to the above implementation. Numerous possible modifications, changes, variations and substitutions, while retaining the spirit and form of the present invention, will be apparent to those skilled in the art.

Предлагаемое техническое решение пояснено следующими чертежами.The proposed technical solution is illustrated by the following drawings.

Фиг. 1 - винтовая свая, общий вид.FIG. 1 - screw pile, general view.

Фиг. 2 - изометрическая проекция сваи с прорисованной зоной шва на цилиндрической части и по мере приближения к острию сваи.FIG. 2 - isometric projection of the pile with a traced seam zone on the cylindrical part and as it approaches the pile tip.

Фиг. 3 - сечение шва в районе сужения.FIG. 3 - section of the seam in the area of narrowing.

Фиг. 4 - ортогональное сечение ланцетовидного наконечника в форме четырехугольной пирамиды.FIG. 4 is an orthogonal section of a lanceolate tip in the form of a quadrangular pyramid.

Фиг. 5 - ортогональное сечение наконечника в форме шестиугольной пирамиды.FIG. 5 is an orthogonal section of a hexagonal pyramid-shaped tip.

Фиг. 6 - общий вид на отверстия в наконечнике, разрез, наличие оси сваи.FIG. 6 - General view of the holes in the tip, section, the presence of the pile axis.

Фиг. 7 - фронтальная проекция сваи.FIG. 7 - frontal projection of the pile.

Фиг. 8 - угол отклонения шва.FIG. 8 - seam deflection angle.

Фиг. 9 - фотография сваи.FIG. 9 is a photograph of a pile.

На фиг. 2, 4, 5 и 7 имеются следующие позиции:FIG. 2, 4, 5 and 7 the following positions are available:

- цилиндрический ствол винтовой сваи;- cylindrical shaft of the screw pile;

- нижняя часть, сужение сваи;- lower part, narrowing of the pile;

- наконечник сваи;- pile tip;

- ланцетовидный наконечник в виде многогранной пирамиды;- lanceolate tip in the form of a polyhedral pyramid;

- наконечник ланцетовидной формы;- lanceolate tip;

- отверстие в районе наконечника;- hole in the tip area;

- спираль из стальной ленты;- spiral made of steel tape;

- фланец;- flange;

- отверстия для крепежа;- holes for fasteners;

- контрольное окно;- control window;

- укосины;- jibs;

- прокованный шов;- forged seam;

- непрокованный шов;- unbroken seam;

- цилиндрическая проекция;- cylindrical projection;

- развертка;- sweep;

- проекция шва;- seam projection;

- точка измерения угла и касательная к проекции шва;- angle measurement point and tangent to the seam projection;

- измеряемый угол.- measured angle.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

При достижении заданной геометрии изделия из трубы методом ротационной ковки наблюдается эффект ползучести стали, выраженный, например, в изменении относительных размеров шва от исходной формы - от сектора кольца в сечении до клинообразной (изменение отношения ширины шва к его толщине по мере уменьшения диаметра трубы), фиг. 1. При этом наблюдаются изменения размеров шовной зоны, расплывающиеся границы материал шва - материал трубы, изменяющиеся характеристики материала шва в сторону увеличения механических параметров и увеличение коррозионной стойкости. Также наблюдаются отклонения продольного шва трубы от линии, лежащей в одной плоскости с осью сваи, а также искривление изначально прямого сварного шва в виде спиральной лини (лево- или правосторонней), фиг. 2, 3, 9.When a given geometry of a product from a pipe is achieved by the rotary forging method, the effect of steel creep is observed, expressed, for example, in a change in the relative dimensions of the weld from the original shape - from the ring sector in the section to a wedge-shaped one (the ratio of the weld width to its thickness changes as the pipe diameter decreases), fig. 1. At the same time, there are changes in the size of the seam zone, spreading boundaries of the seam material - pipe material, changing characteristics of the seam material in the direction of increasing mechanical parameters and an increase in corrosion resistance. There are also deviations of the longitudinal seam of the pipe from the line lying in the same plane with the axis of the pile, as well as the curvature of the initially straight weld in the form of a spiral line (left or right), Fig. 2, 3, 9.

Опытное производство заявителя показало, что, в частности, свая, изготовленная из шовной трубы, демонстрирует изменение ширины шва с 6 до 4 мм, толщины шва с 4 до 8,4 мм в районе отверстия на 390 мм сужения и отклонение линии исходного шва от параллельной оси сваи на 23 мм на 360 мм сужающейся части сваи (фиг. 9).The applicant's pilot production showed that, in particular, a pile made of a seam pipe demonstrates a change in the seam width from 6 to 4 mm, the seam thickness from 4 to 8.4 mm in the area of the hole by 390 mm of narrowing and a deviation of the initial seam line from the parallel the pile axis by 23 mm by 360 mm of the tapering part of the pile (Fig. 9).

Пример расчета изменения линейных размеров шва:An example of calculating the change in the linear dimensions of a seam:

ширина шва на непрокованной части была 6 мм, на прокованной стала 4 мм; 6 мм/4 мм = 1,5 раза;the width of the seam on the unforged part was 6 mm, on the forged part it became 4 mm; 6mm / 4mm = 1.5 times;

- 4 036254 (1,5-1) x 100=50% разницы, заданная величина 20% превышена, а значит этот параметр годности соблюден;- 4 036254 (1.5-1) x 100 = 50% difference, the set value of 20% is exceeded, which means that this parameter of validity is met;

толщина шва на непрокованной части была 4 мм, на прокованной стала 8,4 мм; 8,4 мм/4 мм=2,1 раза; (2,1-1) x100=110%; заданная величина 20% превышена, а значит этот параметр годности соблюден.the seam thickness on the unforged part was 4 mm, on the forged part it became 8.4 mm; 8.4mm / 4mm = 2.1 times; (2.1-1) x100 = 110%; the set value of 20% has been exceeded, which means that this validity parameter has been met.

Поскольку уплотнение и утолщение шва и его искривление есть следствие обработки ротационной ковкой, можно за дополнительный критерий принять искривление шва.Since the compaction and thickening of the seam and its curvature are the result of rotary forging, it is possible to take the curvature of the seam as an additional criterion.

Пример: расстояние от непрокованной части до точки проекции 360 мм, отклонение линии исходного шва от параллельной оси сваи 23 мм, (23 мм/360 мм) x 100=6,38%. Заданная величина 4% превышена, а значит этот параметр годности соблюден.Example: the distance from the non-forged part to the projection point is 360 mm, the deviation of the original seam line from the parallel to the pile axis is 23 mm, (23 mm / 360 mm) x 100 = 6.38%. The set value of 4% has been exceeded, which means that this shelf life parameter has been met.

Примером осуществления контроля качества изделия при проведении многократной ротационной ковки шовной цилиндрической заготовки при формировании сужающейся части сваи является отбраковка заготовок по следующим параметрам:An example of product quality control during repeated rotary forging of a seam cylindrical billet during the formation of a tapering part of a pile is rejection of billets according to the following parameters:

нарушена геометрия сваи, есть заминания или наоборот выступающие части;the geometry of the pile is broken, there is jamming or, on the contrary, protruding parts;

недостаточны утолщения стенки в районе отверстия (менее чем 20% от первоначальной толщины стенки трубы);insufficient wall thickening in the area of the hole (less than 20% of the original pipe wall thickness);

недостаточные изменение ширины и толщины шва в районе наконечника (менее чем 20% от первоначальной величины);insufficient change in the width and thickness of the seam in the area of the tip (less than 20% of the original value);

недостаточная степень искривления шва в сужающейся части (не менее 3° от продольной оси).insufficient degree of curvature of the seam in the tapering part (at least 3 ° from the longitudinal axis).

Контроль осуществляется через отверстие во фланце и отверстия у наконечника сваи. Ширина шва контролируется прямо на поверхности.The control is carried out through a hole in the flange and holes at the pile tip. The joint width is controlled directly on the surface.

Таким образом, новым в предлагаемом техническом решении является дозированное применение термического и механического воздействия на шовную трубу в виде нагрева и многократных ударносдвиговых нагрузок при ротационной ковке. Критерием дозирования является увеличение толщины и уменьшение ширины шва, искривление сварного шва от прямолинейного. Видимое изменение геометрии в размере сварного шва в сужающейся части сваи должно составлять не менее 20% от исходных линейных размеров, что характеризует необходимую степень уплотнения стали шва и стенок суженной части сваи с целью повышения механических свойств сваи и улучшения коррозионных свойств сваи (фиг. 1).Thus, new in the proposed technical solution is the dosed application of thermal and mechanical effects on the seam pipe in the form of heating and multiple shock-shear loads during rotary forging. The dosage criterion is an increase in the thickness and a decrease in the width of the seam, the curvature of the weld from a straight seam. The visible change in the geometry in the size of the weld in the tapering part of the pile should be at least 20% of the original linear dimensions, which characterizes the required degree of compaction of the steel of the seam and the walls of the tapering part of the pile in order to improve the mechanical properties of the pile and improve the corrosion properties of the pile (Fig. 1) ...

При ротационной ковке наблюдаются изменения геометрических параметров исходной заготовки, таких как уменьшение диаметра трубы по длине, рост толщины металла по мере приближения к наконечнику. При этом наблюдаются и геометрические изменения шва. Прежде всего изменяется профиль шва (фиг. 3). По мере продвижения по шву в сторону наконечника меняется форма шва из сегмента кольца (сектора на окружности между внутренней и внешней поверхностью трубы) в треугольник (обращенный вершиной в сторону оси сваи), где степень проковывания будет иллюстрироваться углом в вершине этого треугольника. Чем больше степень механического воздействия, тем более тупой угол, вплоть до его исчезновения при достаточном перемешивании металла при полном исчезновении границ зоны шва (фиг. 5). Также изменяется прямолинейность шва исходной шовной трубы, выражающаяся в отклонении шва от плоскости продольного осевого сечения сваи и формировании кривой линии на поверхности сужения.During rotary forging, changes in the geometric parameters of the original workpiece are observed, such as a decrease in the diameter of the pipe along the length, an increase in the thickness of the metal as it approaches the tip. In this case, geometric changes in the seam are also observed. First of all, the seam profile changes (Fig. 3). As you move along the seam towards the tip, the shape of the seam changes from a ring segment (a sector on a circle between the inner and outer surface of the pipe) into a triangle (with its apex facing the pile axis), where the degree of forging will be illustrated by the angle at the apex of this triangle. The greater the degree of mechanical action, the more obtuse the angle, up to its disappearance with sufficient stirring of the metal with the complete disappearance of the boundaries of the seam zone (Fig. 5). The straightness of the seam of the original seam pipe also changes, which is expressed in the deviation of the seam from the plane of the longitudinal axial section of the pile and the formation of a curved line on the narrowing surface.

Опытное производство БАУ показало, что оптимальное соотношение сужения (уменьшение диаметра тела сваи по длине) в основании и вершине сужающегося участка сваи составляет диапазон от 2 до 30%, причем для разных применений сужение может быть конусным, параболическим, экспоненциальным. В общем виде сужение задается отношением изменения диаметра к изменению продольного расстояния между местами измерения диаметра. Возможно выражение сужения в процентах, где изменение диаметра по длине делится на расстояние между местами измерения диаметра и умножается на 100.Pilot production of BAU showed that the optimal ratio of the narrowing (reduction of the diameter of the pile body along the length) at the base and the top of the narrowing section of the pile is in the range from 2 to 30%, and for different applications the narrowing can be conical, parabolic, exponential. In general, the constriction is given by the ratio of the change in diameter to the change in the longitudinal distance between the places where the diameter is measured. It is possible to express the constriction as a percentage, where the change in diameter along the length is divided by the distance between the diameter measurement points and multiplied by 100.

Данный диапазон оптимизирован для применения высокомоментных механизмов установки. Так, соотношение в 30% наиболее оптимально для машинной установки, а соотношение 2% более подходит для установки ручным способом.This range is optimized for the use of high torque installation mechanisms. Thus, a ratio of 30% is most optimal for machine installation, and a ratio of 2% is more suitable for manual installation.

Установка винтовых свай производится способом закручивания и возможного дополнительного вдавливания, в грунт, для чего свая устанавливается в исходное положение, определяемое проектом, ввинчивается (вручную либо механизированно), чем достигается необходимое погружение. Здесь винтовая часть сваи работает шнеком и при вращении погружает тело сваи, где сужающаяся часть раздвигает и уплотняет грунт.The installation of screw piles is carried out by the method of twisting and possible additional indentation, into the ground, for which the pile is set in the initial position determined by the project, screwed in (manually or mechanically), thereby achieving the necessary immersion. Here the screw part of the pile works as a screw and, when rotating, plunges the body of the pile, where the tapering part pushes and compacts the soil.

При изготовлении сужения в процессе проведения высадки (проковки) достигается постепенное сужение диаметра формируемого участка трубы и в конце операции формируется монолитный наконечник - элемент сваи, полностью заполненный металлом однородного состава, без изначальных швов исходной трубы. Температура, при которой проводится данная технологическая операция, достаточна для осуществления сварки ковкой - полного, без следов шва заполнения внутреннего объема наконечника сваи и соединения всех слоев металла в монолитное тело (фиг. 2).When making a narrowing in the process of upsetting (forging), a gradual narrowing of the diameter of the pipe section being formed is achieved and at the end of the operation a monolithic tip is formed - a pile element completely filled with metal of a uniform composition, without the initial seams of the original pipe. The temperature at which this technological operation is carried out is sufficient for forging welding - complete, without traces of the seam, filling the inner volume of the pile tip and joining all layers of metal into a monolithic body (Fig. 2).

На ротационно-радиальнообжимных машинах можно изготавливать изделия не только круглого, но и граненого сечения. Получение граненых изделий на ротационно-обжимных машинах с вращающимся инструментом может быть обеспечено путем вращения заготовки со скоростью, равной скорости вращения шпинделя. [3]. Таким образом при проведении термического процесса ковки появляется возмож- 5 036254 ность формирования ланцетовидного наконечника сваи, имеющего в сечении форму ромба (фиг. 4), для обеспечения более легкого проникновения сваи в грунт, где ланцетовидные ребра наконечника сваи одновременно прорезают материнский грунт и сдвигают включения неуплотняемых элементов грунта (галька, корни и т.п.) в сторону от сваи. Таким же образом при ротационной ковке может быть сформирована и внешняя поверхность наконечника в форме многогранной пирамиды (фиг. 6). Наличие формы многогранной пирамиды на наконечнике укрепляет сам наконечник от горизонтальных нагрузок на изгиб и позволяет осуществлять раздвижение неуплотняемых элементов грунта от сваи, что значительно уменьшает вероятность излома ленты шнека в головной части сваи. В отличие от ланцетовидных ребер наконечника сваи, грани пирамиды менее подвержены изгибу и износу при уплотнении грунта.On rotary radial crimping machines, it is possible to produce products not only of round, but also of faceted section. Obtaining faceted products on rotary swaging machines with a rotating tool can be achieved by rotating the workpiece at a speed equal to the spindle rotation speed. [3]. Thus, when carrying out the thermal forging process, it becomes possible to form a lance-shaped pile tip having a diamond-shaped cross-section (Fig. 4) to ensure easier penetration of the pile into the soil, where the lance-shaped edges of the pile tip simultaneously cut through the parent soil and shift inclusions uncompacted soil elements (pebbles, roots, etc.) away from the pile. In the same way, with rotary forging, the outer surface of the tip in the form of a polyhedral pyramid can be formed (Fig. 6). The presence of a polyhedral pyramid shape on the tip strengthens the tip itself against horizontal bending loads and allows the unconsolidated soil elements to move away from the pile, which significantly reduces the likelihood of the auger belt breaking at the head of the pile. Unlike the lanceolate edges of the pile tip, the sides of the pyramid are less susceptible to bending and wear during soil compaction.

Формирование наконечника как важного элемента винтовой сваи, изготавливаемого из шовной трубы, накладывает большую ответственность на технологию ротационной ковки, так как эта зона сваи испытывает максимальную нагрузку сжимающего, изгибающего и скручивающего характера. Контроль качества материала, получаемого вследствие сварки ковкой в головной части сваи, осуществляется визуально и инструментально - по факту изменения геометрических параметров исходного шва (ширины, толщины, изменению угла шва, обращенного к оси сваи, отклонения шва от единой с осью сваи плоскости), наблюдения исчезновения шовной зоны.The formation of the tip as an important element of the screw pile, made from a seam pipe, imposes a great responsibility on the rotary forging technology, since this area of the pile experiences the maximum compressive, bending and twisting load. Quality control of the material obtained as a result of forging welding at the pile head is carried out visually and instrumentally - upon changes in the geometric parameters of the initial seam (width, thickness, change in the angle of the seam facing the pile axis, deviation of the seam from a plane common with the pile axis), observation the disappearance of the suture zone.

В сформированном методом ротационной ковки теле сваи, на границе минимального сужения полого тела сваи и монолитного наконечника производится сквозное сверление с формированием одного и более отверстия (через продольную ось сваи или по хорде), фиг. 6. Эти отверстия используются для проведения контроля заполнения наконечника металлом, замеров толщины металла в головной части сужения сваи и определения геометрических параметров измененного шва. Также эти отверстия служат для удаления конденсата из внутренней полости сваи в грунт.In the pile body formed by the rotary forging method, at the border of the minimum narrowing of the hollow pile body and the monolithic tip, through drilling is performed with the formation of one or more holes (through the longitudinal axis of the pile or along the chord), Fig. 6. These holes are used to control the filling of the tip with metal, measure the thickness of the metal at the head of the narrowing of the pile and determine the geometric parameters of the modified seam. Also, these holes are used to remove condensate from the inner cavity of the pile into the ground.

Важным является возможность контроля изначальной толщины стенки исходной трубы, не прошедшей кузнечную обработку. Поскольку торец сваи закрыт фланцем, в нем изготовлено сквозное отверстие круглой или овальной формы (контрольное окно), приходящееся на торец шва и позволяющее оценить исходную толщину металла стенки трубы и форму шва в сечении. (фиг. 7).It is important to be able to control the initial wall thickness of the original pipe that has not undergone forging. Since the end of the pile is closed with a flange, a round or oval-shaped through hole (control window) is made in it, which falls on the end of the seam and allows one to estimate the initial metal thickness of the pipe wall and the shape of the seam in the section. (Fig. 7).

При пластической деформации стали для снятия возможных внутренних напряжений и для повышения вязкости материала применяется отпуск изделия. В результате отпуска сталь сохраняет высокую твердость, но при этом устраняется закалочная хрупкость. Превращение мартенсита закалки в мартенсит отпуска способствует стабилизации размеров детали, увеличивает прочность и упругость при средней твердости.In case of plastic deformation of steel, tempering of the product is used to relieve possible internal stresses and to increase the toughness of the material. As a result of tempering, the steel retains high hardness, but at the same time quenching brittleness is eliminated. The transformation of quenched martensite into tempering martensite helps to stabilize the dimensions of the part, increases strength and elasticity at medium hardness.

Для повышения химической стойкости сваи, повышения ее антикоррозийных свойств свая может подвергаться горячему или холодному цинкованию путем опускания в цинкосодержащий раствор.To increase the chemical resistance of the pile, increase its anti-corrosion properties, the pile can be hot or cold galvanized by dipping it into a zinc-containing solution.

Сущность полезной модели поясняется чертежами (фиг. 2 и 7), на которых изображена винтовая свая.The essence of the utility model is illustrated by drawings (Figs. 2 and 7), which show a screw pile.

Винтовая свая содержит ствол 1 из шовной трубы, нижняя часть 2 которого посредством горячей ротационной ковки сужена, сформован наконечник 3, представляющий сваренный ковкой монолит из пластично-деформированной стали, имеющий форму многогранной пирамиды 4 и копьевидную форму окончания сваи 5. На границе сужения и наконечника выполнены отверстия 6 для контроля степени преобразования стали по геометрическим параметрам шва.The screw pile contains a barrel 1 made of a seam pipe, the lower part 2 of which is narrowed by means of hot rotary forging, a tip 3 is formed, which is a forged welded monolith of plastic-deformed steel, having the shape of a polyhedral pyramid 4 and a spear-shaped end of the pile 5. At the border of the narrowing and the tip holes 6 are made to control the degree of transformation of steel according to the geometric parameters of the weld.

На сформованное горячей ротационной ковкой сужающееся тело сваи приваривают спираль 7 из стальной ленты для формирования шнека и возможности внедрения сваи в грунт вращением. Сварной шов выполняется непрерывно вдоль формируемой спирали. Сам шнек располагается на цилиндрической части, сужающейся части и заходит на наконечник. На неизмененный конец сваи, представляющий собой исходную шовную трубу, присоединяется и фиксируется сваркой фланец 8 для перераспределения несущей нагрузки от внешних конструкций через тело сваи на грунт.A spiral 7 made of steel tape is welded onto the tapering body of the pile formed by hot rotary forging to form a screw and the possibility of introducing the pile into the ground by rotation. The weld is made continuously along the formed helix. The auger itself is located on the cylindrical part, the tapering part and comes onto the tip. Flange 8 is attached and welded to the unchanged end of the pile, which is the original seam pipe, to redistribute the bearing load from external structures through the pile body onto the ground.

Для контроля технологических операций по изменению свойств стальной трубы во фланце, помимо технологических отверстий крепежа 9, имеется контрольное окно круглой, овальной, овальнопродолговатой или иной формы 10, располагающееся над торцом стенки исходной шовной трубы в районе шва, позволяющее увидеть с торца профиль исходного шва для оценки степени преобразования материала стали.To control the technological operations to change the properties of the steel pipe in the flange, in addition to the technological holes of the fastener 9, there is a control window of round, oval, oval-oblong or other shape 10, located above the end of the wall of the original seam pipe in the seam area, which allows you to see the profile of the original seam from the end face for assessing the degree of transformation of the steel material

Изделие, созданное по заявляемому способу, работает следующим образом. При установке сваи в грунт посредством преобладающего вращения перед вдавливанием тело сваи заглубляется за счет тяги, обеспечиваемой шнеком, где сужающая часть сваи раздвигает и уплотняет грунт, а наконечник, представленный копьевидной формой окончания сваи, разрушает неуплотняемый материал и вдавливает его в уплотняемую материнскую породу, в сторону от оси сваи, посредством вышерасположенной многогранной пирамиды наконечника.The product created according to the claimed method works as follows. When installing a pile into the ground by means of prevailing rotation before pressing, the pile body is deepened due to the thrust provided by the auger, where the narrowing part of the pile expands and compacts the soil, and the tip, represented by the spear-shaped end of the pile, destroys the uncompacted material and presses it into the compacted parent rock, into to the side of the pile axis, by means of the superior polyhedral tip pyramid.

Монтаж и нагрузка на сваю обеспечиваются через крепежные отверстия, приваренные к телу сваи фланца и укосины 11.Installation and load on the pile are provided through the fastening holes welded to the body of the pile flange and jibs 11.

В настоящих материалах заявки представлено предпочтительное раскрытие осуществления заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки испрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники.In the present application materials, a preferred disclosure of the implementation of the claimed technical solution is presented, which should not be used as limiting other, particular embodiments of its implementation that do not go beyond the scope of the claimed scope of legal protection and are obvious to specialists in the relevant field of technology.

- 6 036254- 6 036254

Литература.Literature.

1. Голышев И.В., к.т.н. Автореферат диссертации Ротационная ковка полых цилиндрических заготовок и по ВАК 05.03.05, Тула, 2008. http://www.dissercat.com/content/rotatsionnaya-kovka-polykh- tsilindricheskikh-zagotovok#ixzz5TbwVTjbl1. Golyshev I.V., Ph.D. Abstract of the thesis Rotational forging of hollow cylindrical blanks according to VAK 05.03.05, Tula, 2008.http: //www.dissercat.com/content/rotatsionnaya-kovka-polykh- tsilindricheskikh-zagotovok # ixzz5TbwVTjbl

2. А.Б. Широкорад. Авиабомбы РККА, глава Фугасные авиабомбы (абзац 11-13). http://www.airpages.ru/ru/abr.shtml2. A.B. Shirokorad. Red Army air bombs, chapter High explosive bombs (paragraph 11-13). http://www.airpages.ru/ru/abr.shtml

3. Радюченко Ю.С. Ротационная ковка. М.:Машлит, 1962.3. Radyuchenko Yu.S. Rotary forging. M.: Mashlit, 1962.

4. В.Г. Шмаков. Кузница в современном хозяйстве, М.: Машиностроение, 1990.4. V.G. Shmakov. Forge in modern economy, Moscow: Mechanical Engineering, 1990.

5. В.А. Тюрин, В.А. Лазоркин, И.А. Поспелов и др., под общ. ред. В.А. Тюрина. Ковка на радиально-обжимных машинах. М.: Машиностроение, 1990, 256 с.5.V.A. Tyurin, V.A. Lazorkin, I.A. Pospelov and others, under total. ed. V.A. Tyurin. Forging on radial swaging machines. Moscow: Mechanical Engineering, 1990, 256 p.

6. Валиев Р. З., Александров И.В. Объемные наноструктурные металлические материалы: получение, структура и свойства. М.: Академкнига, 2007, 398 с.6. Valiev R.Z., Alexandrov I.V. Bulk nanostructured metallic materials: preparation, structure and properties. M .: Akademkniga, 2007, 398 p.

7. Толковый словарь Ефремовой.7. Explanatory dictionary of Efremova.

8. Малый академический словарь. М.: Институт русского языка Академии наук СССР. Евгеньева А.П., 1957-1984).8. Small academic dictionary. Moscow: Institute of the Russian Language of the USSR Academy of Sciences. Evgenieva A.P., 1957-1984).

9. Словарь русского языка: В 4-х т./РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А.П. Евгеньевой. - 4-е изд., стер., М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999.9. Dictionary of the Russian language: In 4 volumes / RAS, Institute of linguistic. research; Ed. A.P. Evgenieva. - 4th ed., Sr., M .: Rus. lang .; Polygraphs, 1999.

Claims (17)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Винтовая свая, имеющая цилиндрическую часть, сужающуюся часть, спираль, наконечник, оголовок, изготовленная из шовной стальной трубы путем горячей ротационной ковки таким образом, что искривление сварного шва по отношению к продольному осевому сечению сваи составляет угол не менее 4°.1. A screw pile with a cylindrical part, a tapering part, a spiral, a tip, a head, made of a seam steel pipe by hot rotary forging in such a way that the curvature of the weld in relation to the longitudinal axial section of the pile is at least 4 °. 2. Винтовая свая по п.1, отличающаяся тем, что сужение имеет величину от 2 до 30%.2. A screw pile according to claim 1, characterized in that the constriction is between 2% and 30%. 3. Винтовая свая по п.1, отличающаяся тем, что наконечник сформирован цельным.3. A screw pile according to claim 1, wherein the tip is formed in one piece. 4. Винтовая свая по п.1, отличающаяся тем, что наконечник имеет ланцетовидную форму.4. Screw pile according to claim 1, characterized in that the tip has a lanceolate shape. 5. Винтовая свая по п.1, отличающаяся тем, что наконечник сваи имеет форму многогранной пирамиды.5. A screw pile according to claim 1, characterized in that the tip of the pile has the shape of a polyhedral pyramid. 6. Винтовая свая по п.1, отличающаяся тем, что спираль выполнена в форме лопасти.6. Screw pile according to claim 1, characterized in that the spiral is made in the form of a blade. 7. Винтовая свая по п.1, отличающаяся тем, что содержит по крайней мере одно отверстие для удаления конденсата и оценки толщины прокованного материала и геометрии внутренней части шва, которое располагается на границе зоны исчезновения просвета во внутренней полости сваи.7. A screw pile according to claim 1, characterized in that it contains at least one hole for removing condensate and assessing the thickness of the forged material and the geometry of the inner part of the seam, which is located on the border of the zone of disappearance of the gap in the inner cavity of the pile. 8. Винтовая свая по п.7, отличающаяся тем, что отверстие расположенно под острым углом к продольной оси сваи.8. A screw pile according to claim 7, characterized in that the hole is located at an acute angle to the longitudinal axis of the pile. 9. Винтовая свая по п.7, отличающаяся тем, что отверстие расположено перпендикулярно продольной оси сваи.9. A screw pile according to claim 7, characterized in that the hole is located perpendicular to the longitudinal axis of the pile. 10. Винтовая свая по п.1, отличающаяся тем, что торец сваи закрыт фланцем, содержащим отверстие.10. A screw pile according to claim 1, characterized in that the end of the pile is closed with a flange containing the hole. 11. Способ изготовления винтовой сваи из шовной стальной трубы путем горячей ротационной ковки, включающий радиальное обжатие стальной шовной трубы методом горячей ковки до формирования геометрии сужающейся части до искривления шва на сужающейся части не менее чем 4%, затем осуществляют проковывание наконечника.11. A method of manufacturing a screw pile from a seam steel pipe by hot rotary forging, including radial compression of a steel seam pipe by hot forging until the geometry of the tapering part is formed until the seam is curved on the tapering part of at least 4%, then the tip is forged. 12. Способ изготовления винтовой сваи по п.11, отличающийся тем, что проковывание наконечника сваи производится до исчезновения просвета во внутренней полости головной части и формирования цельного наконечника сваи.12. A method of manufacturing a screw pile according to claim 11, characterized in that the pile tip is forged until the gap in the inner cavity of the head part disappears and a solid pile tip is formed. 13. Способ изготовления винтовой сваи по п.11, отличающийся тем, что проковывание осуществляется одновременно с штамповкой ланцетовидной формы наконечника сваи.13. A method of manufacturing a screw pile according to claim 11, characterized in that the forging is carried out simultaneously with the punching of the lanceolate shape of the pile tip. 14. Способ изготовления винтовой сваи по п.11, отличающийся тем, что на фланце оголовка изготавливают овально-продолговатое отверстие для контроля исходной толщины стенки трубы и исходной формы шва.14. A method for manufacturing a screw pile according to claim 11, characterized in that an oval-oblong hole is made on the head flange to control the initial pipe wall thickness and the initial seam shape. 15. Способ изготовления винтовой сваи по п.11, отличающийся тем, что после формирования сужения проводится отпуск тела сваи.15. A method for manufacturing a screw pile according to claim 11, characterized in that after the formation of the narrowing, the body of the pile is tempered. 16. Способ изготовления винтовой сваи по п.11, отличающийся тем, что сваю подвергают холодному цинкованию.16. A method for manufacturing a screw pile according to claim 11, characterized in that the pile is cold-galvanized. 17. Способ изготовления винтовой сваи по п.11, отличающийся тем, что сваю подвергают горячему цинкованию.17. A method for manufacturing a screw pile according to claim 11, characterized in that the pile is hot-dip galvanized.
EA201892840A 2018-12-29 2018-12-29 Screw pile and method for producing the same EA036254B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201892840A EA036254B1 (en) 2018-12-29 2018-12-29 Screw pile and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201892840A EA036254B1 (en) 2018-12-29 2018-12-29 Screw pile and method for producing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201892840A1 EA201892840A1 (en) 2020-06-30
EA036254B1 true EA036254B1 (en) 2020-10-20

Family

ID=71138839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201892840A EA036254B1 (en) 2018-12-29 2018-12-29 Screw pile and method for producing the same

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA036254B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004218215A (en) * 2003-01-10 2004-08-05 Norio Moriya Foundation pile and tip shoe of foundation pile
RU182309U1 (en) * 2018-01-24 2018-08-14 Юрий Александрович Землянухин SCREW PILES

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004218215A (en) * 2003-01-10 2004-08-05 Norio Moriya Foundation pile and tip shoe of foundation pile
RU182309U1 (en) * 2018-01-24 2018-08-14 Юрий Александрович Землянухин SCREW PILES

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Трубы для винтовых свай. Какие трубы используют для винтовых свай", октябрь 2017, размещено в Интернет: http://msk.domsvai.ru/proizvodstvo/vintovye-svai/truby-na-otrez-dlja-vintovyx-svaj *

Also Published As

Publication number Publication date
EA201892840A1 (en) 2020-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4832287B2 (en) Manufacturing method of cold-worked high-strength seamless corrosion-resistant pipe
JP4559774B2 (en) Flared steel pipes, steel pipe joints, steel pipe piles, steel pipe columns and flared steel pipe manufacturing methods
Dragobetskii et al. Method of determination of technological durability of plastically deformed sheet parts of vehicles
US5040464A (en) Controlled fragmentation with fragment mix
US7827692B2 (en) Variable case depth powder metal gear and method thereof
CN102373887A (en) Drill rod and manufacture method thereof
GB2118869A (en) Manufacture of a drilling stabilizer
US7374494B2 (en) Fluid connector
RU191482U1 (en) Screw pile
EA036254B1 (en) Screw pile and method for producing the same
USH238H (en) Warhead casing of novel fragmentation design
CN110317941A (en) A kind of geologic drilling rod pin end enhancing thread root processing method and its application
Kuchta et al. Rational application of hot finished rectangular hollow sections in steel structures
Botvina et al. Dynamic fragmentation in steel cylindrical shells
WO2020236040A1 (en) Screw pile
RU189971U1 (en) PORTER SCREW
RU2707620C1 (en) Screw pile
RU2684554C1 (en) Pile support
Venugopal et al. Simulation studies on tube end expansion of AA2014 alloy tubes
RU2573304C9 (en) Increasing life and hardness of rod- and pipe-type reinforcements
Thang et al. Study on the reasonable parameters of the cylinder shaped charge with tapered liner funnel to destroy stone
Görög et al. Analysis of the surface roughness of a tube drawn by a fixed mandrel
Nukhov et al. Theoretical justification of the longitudinal rolling method of the thick sheets by the severe shear deformation
RU2823741C1 (en) Pipe for subsequent bending
Gevogian et al. Shaping of structural and mechanical properties of heavy duty mandrels used for seamless pipe rolling

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Registration of transfer of a eurasian patent by assignment