KR20100027242A - 이형 보강봉강 상에서 나사산을 가공하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 보강용 이형봉강 상에서 나사산을 가공하는 방법을 기술한다. 본 방법은 이형봉강을 나사산 구조를 가진 다이를 이용하여 소정 직경으로 가압하여 이형봉강 상에 나사산 마크를 상응하게 형성시키는 단계; 및 상기 가압된 이형봉강을 전조시켜 최종 나사산을 형성시키는 단계를 포함한다. 본 방법은 최종 나사산의 품질 및 경도를 향상시킨다.

Description

이형 보강봉강 상에서 나사산을 가공하는 방법 {METHOD FOR WORKING A THREAD ON DEFORMED REINFORCING BAR}

본 발명은 콘크리트 보강용으로 사용되는 타입의 이형봉강 상에서 나사산을 가공하는 방법에 관한 것이다.

콘크리트처리(concreting)가 요구되는 건설 현장 및 토목 공사에서, 콘크리트 구조물은 일반적으로 강도 및 안정성을 부가시키기 위하여 보강근(reinforcing bar)으로 보강된다. 이러한 보강근은 통상적으로 주변 콘크리트와 고정 정착(locking anchorage)을 제공하기 위해 표면 변형과 함께 제작된 강철봉(steel bar)으로서, 또한 "이형봉강(deformed bar)"으로 공지되어 있다.

이형봉강은 규격에 맞춰서 미리 잘려진 길이(pre-cut length)로 공급되며, 이에 따라, 이는 건설 공사의 크기에 따라 사용하기 이해 여러 봉강을 단부 대 단부로 연결시키는 것이 필요할 수 있다.

상기 봉강들을 연결시키는 공지된 하나의 방법은 래칭 공정(latching process)을 이용하는 것으로서, 상기 공정에서 두개 봉강의 단부 부분(end portion)들을 중첩되고 강선으로 묶여진다. 그러나, 이러한 연결 방법은 이러한 단부 부분들의 중첩을 요구하기 때문에 재료의 상당한 손실을 초래한다. 추가적으로, 이러한 방법은 봉강들을 연결시키기 위해 상당한 노동을 요구하며, 또한 이러한 연결은 시간이 지날수록 약하게 되어 이에 따라 전체 구조물을 약화시킨다.

봉강들을 연결시키는 다른 방법으로 연결 단부 부분을 가열시키고 축 방향으로 힘을 가하여 연결 단부 부분을 업세팅(upsetting)시킴을 포함하는 방법이 제안되었다. 그러나, 이형봉강의 길이를 줄어들게 하는 바 재료의 손실이 야기된다. 또한, 열이 연결 단부 부분에 부분적으로 적용되기 때문에, 신장율은 가열된 부분과 가열되지 않은 부분 사이의 물질 구조의 변화에 의해 감소될 수 있다. 이로 인해 연결 단부 부분이 충격에 약하게 될 것이며, 불규칙한 구조 분포가 얻어질 수 있다.

이러한 문제점들을 처리하기 위하여, 각 연결 봉강의 연결 단부 부분에서 나사산 부분(thread portion)을 이용함을 포함하는 봉강 단부들을 연결시키기 위한 저온 공정이 개발되었으며, 여기서 연결부(connecting piece) 또는 연결기(coupler)는 상기 두개의 봉강들 사이에서 상응하는 나사산이 형성된 부분 주변으로 나사산이 형성된다. 미국특허 제5,158,527호에 기술된 바와 같은 하나의 방법에서, 절삭 나사산 부분(cut thread portion)이 연결 단부에 형성된다. GB 특허 제2,286,782호에 기술된 다른 방법에서, 전조된(rolled) 나사산 부분은 절삭 작업을 마친 후에 연결 단부에 형성된다. 그러나, 이형봉강의 인장 강도 및 경도는 가공 경화(work hardening)에 의해 매우 높아지며, 충격 흡수 에너지의 값은 빠르게 감소된다. 이로 인해 업세트 부분의 구조가 불균일하게 형성된다.

이에 따라, CA 제2,268,878호에 연결 단부 부분의 나사산을 가공하는 다른 방법이 기술되어 있다. 이러한 방법은 이형봉강을 상온에서 압인(swaging)시켜 가공 정도에 따라 연결 단부 부분의 최대 직경이 상기 이형봉강의 원통체의 직경과 동일하거나 약간 크거나 상기 이형봉강의 직경 보다 약간 작게 하고, 연결 단부 부분의 외부 주변면 상에서 나사산 부분을 전조시킴을 포함한다.

그러나, 이러한 방법은 나사산을 저온의 봉강(cold bar) 상에서 나사산을 전조시키기 어렵기 때문에 이를 완료하는데 상당한 시간을 소요된다. 이러한 어려움으로 인하여, 나사산은 종종 정확하게 정렬되지 않으며, 상기 공정이 반복적으로 요구되는데, 이는 롤러의 변형(strain)을 초래한다. 이는 또한 상당한 공사 시간 및 생산 비용을 초래한다.

본 발명의 목적은 고품질 및 안정된 나사산을 생산하면서 또한 바람직하게는 공사 비용을 줄이는, 콘크리트 보강용 이형봉강 상에서 나사산을 가공하는 방법을 제공하기 위한 것이다.

대략적으로, 본 발명은 이형봉강 상에 최종 나사산을 형성시키기 위한 전조 단계 이전에 이형봉강 상에 나사산 마크를 가압하기 위한 가압 단계를 이용한다.

일 양태에서, 본 발명은 이형봉강을 나사산 구조를 가진 다이를 이용하여 소정 직경으로 가압하여 이형봉강 상에 나사산 마크를 상응하게 형성시키는 단계; 및 상기 가압된 이형봉강을 전조시켜 최종 나사산을 형성시키는 단계를 포함하는, 콘크리트 보강용으로 사용되는 타입의 이형봉강 상에서 나사산을 가공하는 방법을 제공한다.

하나의 형태에서, 이형봉강을 나사산 구조를 가진 다이를 이용하여 소정 직경으로 가압하는 단계는 이형봉강을 냉압(cold-pressing)함을 포함한다.

다른 형태에서, 가압된 이형봉강을 전조시켜 최종 나사산을 형성시키는 단계는 가압된 이형봉강을 냉각-전조함을 포함한다.

본 발명의 제 2 양태에서, 이형봉강 상에 상기 방법에 의해 가공된 적어도 하나의 나사산을 갖는 콘크리트 보강용 이형봉강이 또한 제공된다.

본 발명 및/또는 이들의 형태는, 나사산 마크가 상기 봉강 상에서 바람직하게 동일한 각도 및 피치(pitch)의 롤러 나사산에서 형성되어, 전조 단계 동안에 보다 적은 저항을 야기시키기 때문에, 이형봉강 상의 최종 나사산의 품질 및 경도를 증가시킨다. 이는 또한 롤러의 기대 수명을 향상시켜, 공사 비용을 감소시키고, 이에 따라 본 목적을 달성한다.

본 발명의 예시적인 구체예는 하기에서 첨부된 도면을 참조로 하여 기술될 것이다. 본 발명의 또다른 특징 및 장점은 또한 첨부된 설명으로부터 명확하게 될 것이다.

도 1a 내지 도 10은 본 발명의 일 구체예에 따라 콘크리트 보강용 이형봉강 상에서 나사산을 가공하는 방법을 도시한 단계별 도면이다:
도 1a는 본 발명의 구체예에서 사용하기 위한 가압 다이(pressing die)의 정면도를 도시한 것이다.
도 1b는 도 1a의 가압 다이의 측면도를 도시한 것이다.
도 1c는 도 1a의 가압 다이의 사시도를 도시한 것이다.
도 2a는 다이의 부품들 사이에 위치된 이형봉강을 구비한 도 1a의 가압 다이의 정면도를 도시한 것이다.
도 2b는 도 2a의 측면도를 도시한 것이다.
도 3a는 가압 단계를 지시하는 화살표가 도시된 도 2a의 봉강 및 가압 다이의 정면도를 도시한 것이다.
도 3b는 도 3a의 측면도를 도시한 것이다.
도 4a는 가압 다이 및 가압된 위치에서 다이를 구비한 도 3a의 봉강의 정면도를 도시한 것이다.
도 4b는 도 4a의 측면도를 도시한 것이다.
도 5a는 가압 다이 및 개방 위치에서 다이로의 가압 단계 후의 도 3a의 봉강의 정면도를 도시한 것이다.
도 5b는 봉강 상에 형성된 나사산 마크가 도시되어 있는 도 5a의 측면도를 도시한 것이다.
도 6a는 봉강이 회전되는 것이 도시되어 있는, 가압 다이 및 도 5a의 봉강의 정면도를 도시한 것이다.
도 6b는 도 6a의 측면도를 도시한 것이다.
도 7a는 다시 가압된 위치에서의 가압 다이 및 도 6a의 회전된 봉강의 정면도를 도시한 것이다.
도 7b는 도 7a의 측면도를 도시한 것이다.
도 8a는 개방 위치의 다이에서의 가압 단계 후의 가압 다이 및 도 7a의 봉강의 정면도를 도시한 것이다.
도 8b는 봉강 상에 형성된 추가 나사산 마크가 도시되어 있는, 도 8a의 측면도를 도시한 것이다.
도 9는 두개의 롤러 사이에 위치된 가압된 봉강과 함께, 최종 나사산을 형성하기 위한 냉간-전조 단계를 도시한 것이다.
도 10은 이형봉강 상에 형성된 최종 나사산을 지닌 이형봉강을 도시한 것이다.

도 1a를 참조하여, 이형봉강 상에 나사산 마크를 가공하기 위한 다이(10)이 도시되어 있다. 상기 다이(10)는 두 부분(10a 및 10b)으로 이루어져 있지만, 다른 형상과 배열의 다이들이 사용될 수 있으며, 예를 들어 상기 다이는 단지 한 부분에만 포함될 수 있다. 다이(10)는 로크웰 스케일(Rockwell scale)로 52 내지 58의 경도를 나타내는 DF-2 물질로 형성된다.

다이(10)는 이의 각 부분(10a 및 10b)에 실질적으로 반원형의 채널(12)을 포함한다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 채널(12)의 제 1 부분은 이형봉강에 가압시키기 위한 다수의 리브(rib)와 노드(node)를 포함하는 나사산 구조(14)를 포함한다. 채널(12)의 제 2 부분은 제 1 부분 보다 큰 깊이를 포함하며, 다양한 깊이를 갖는 제 3 부분은 제 1 부분과 제 2 부분을 연결시킨다. 채널(12)의 나사산 구조 부분의 길이는 이형봉강 상에서 요구되는 나사산의 길이 및 다이(10)의 길이에 따라 다양할 수 있다. 예를 들어, 나사산 구조(14)는 채널(12)의 전체 길이를 따라 연장할 수 있다.

도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 콘크리트 보강용 이형봉강(16)은 화살표(17)로 표시된 바와 같이, 형성되는 나사산이 나사산 구조(14)를 갖는 다이(10)의 부분에 배치되는 위치로 다이(10)에 삽입된다.

이형봉강(16)은 외부 주변면 상에 형성된 리브(20) 및 노드(2)를 갖는 원통체를 포함한다. 이형봉강(16)은 300 항복 강도 내지 600 항복 강도의 범위를 갖는다. 이형봉강(16)의 바람직한 직경은 10 mm 내지 50 mm이지만, 요망되는 경우 다른 크기가 사용될 수 있다.

이형봉강(16)이 다이(10)내의 요망되는 위치에 배치된 후에, 두개의 다이 부분(10a 및 10b)이 도 3a 및 도 3b, 및 도 4a 및 도 4b에서 화살표(23)로 표시된 바와 같이, 함께 가압된다. 함께 가압하는 것은 다이(10)의 제 1 부분 내의 이형봉강(16)의 직경을 소정 직경으로 감소시키면서 또한 상기 봉강(16) 상에 다이(10) 상의 나사산 구조(14)와 상응하는 나사산 마크를 형성시킨다. 가압 단계는 또한 이형봉강의 중간 부분에 대하여 연결 단부 부분이 약간 굽혀질 수 있는 봉강(16)을 일직선이 되게 할 수 있다.

본 구체예에서, 가압은, 이형봉강(16)이 정상 실온 또는 저온에 있는 동안 수행된다. 압력은 유압 기계를 이용하여 가해지며, 통상적으로 이형봉강 크기 및 항복 강도에 따라 800 PSI 내지 3,000 PSI의 범위의 압력이 가해진다. 압력이 가해지는 시간은 상기 봉강(16)의 물질 및 직경에 따른다.

가압 단계가 완료된 후에, 다이 부분들(10a 및 10b)이 도 5a 및 도 5b에서 화살표(25)로 표시되는 바와 같이, 분리되며, 이형봉강(16)이 방출된다. 이러한 단계에서, 이형봉강(16)은 상기 봉강의 원주의 일부 상에 가공된 나사산 마크(24)를 가질 것이다. 형성된 나사산 마크(24)의 피치 및 깊이는 이형봉강(16)의 직경에 따를 것이다. 다양한 종류 및 외형의 나사산 마크, 예를 들어 원형 나사산 또는 삼각 나사산이 가공될 수 있지만, 바람직하게 나사산은 원형 나사산이다.

도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 봉강(16)은 이후 다이 내에서 나사산 마크가 없는 봉강의 부분으로 배치시키기 위하여 대략 90도 정도 회전된다. 다이(10)는 이후 봉강의 나머지 (나사산이 형성되지 않은(unthreaded)) 부분 둘레에 나사산 마크를 형성시키기 위하여 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 함께 가압된다. 다이가 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이 방출된 후에, 봉강의 전체 원주는 그 위에 형성된 나사산 마크를 갖는다. 다른 형태 및 배열의 다이에서, 하나의 가압기가 나사산 마크를 전체 원주 주변에 형성시킬 수 있는 경우와 같이 이형봉강을 회전시키는 것이 필수적이지 않을 수 있다.

상기 봉강(16)을 연결기(coupler)(소비자의 요구를 기초로 함, 도면에 미도시됨)에 튼튼하게 연결시키기 위해 봉강(16)에 보다 깊은 나사산을 제공하기 위하여, 나사산 마크(24)가 형성된 봉강(16)은 이후 도 9에 도시된 바와 같이 전조 단계를 수행한다. 봉강(16)은 봉강(16) 상의 나사산 마크(24)를 냉각 전조시켜 보다 깊은 최종 나사산을 형성시키는 두개의 롤러(26)들 사이에 배치된다. 롤러(26)의 나사산 피치는 이형봉강(16)의 크기에 따라 다양할 것이다. 통상적으로, 직경이 10 mm인 이형봉강은 피치가 약 1.5 mm이며 깊이가 약 0.8 mm일 것이며, 직경이 50 mm인 이형봉강은 통상적으로 피치가 약 4.0 mm이며, 깊이가 약 2.0 mm일 것이다.

바람직하게, 전조 단계는 봉강(16)이 봉강(16)의 고유 성질의 변경으로 어떠한 약점도 초래하지 않도록 하기 위해 정상 실온 또는 저온에서 존재하는 동안 수행된다. 전조 단계는 당업자에게 공지된 통상적인 전조 기계를 이용함을 포함한다. 최종 나사산의 전조 동안의 가공 압력은 800 PSI 내지 2,000 PSI의 범위이다. 롤러 기계의 회전수(revolution)는 특정 기계에 따라 표준화되고, 이형봉강 상의 최종 나사산의 품질에 영향을 미치지 않는다. 통상적으로, 최종 나사산은 봉강(16)의 크기 및 나사산의 길이에 따라 2 내지 25초내에 형성된다.

전조 단계가 완료된 후에, 최종 나사산(28)은 도 10에 도시된 바와 같이 봉강(16) 상에서 가공되었고, 상기 봉강(16)은 사용할 준비가 되어 있다. 봉강(16)의 각 나사산 형성된 단부는 연결기를 이용하여 다른 봉강(16)에 연결될 수 있다. 연결기는 이의 내부 표면 상에 대응하는 나사산 구조를 포함하며, 이에 따라 이러한 나사산 구조는 봉강(16)의 단부의 외부 표면 상에 형성된 나사산과 매칭된다.

본 구체예는, 상기 나사산 마크가 바람직하게 동일한 각도 및 피치의 롤러 나사산에서 봉강 상에 형성되어 전조 단계 동안 보다 적은 저항을 야기시키기 때문에, 이형봉강 상에서의 최종 나사산의 품질 및 경도를 증가시킨다. 이는 또한 롤러의 기대 수명을 향상시켜, 공사 비용을 감소시킨다.

당업자는 상기에 기술된 것과 다른 방식으로 본 발명을 수행할 수 있으며, 이러한 변형예는 이의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않게 생성될 수 있다는 것으로 인식될 것이다.

Claims (4)

1. 이형봉강(deformed bar)을 다이 상에 나사산 구조(thread formation)를 가진 다이(die)를 이용하여 소정 직경으로 가압시켜 이형봉강 상에 나사산 마크(thread mark)를 상응하게 형성시키는 단계; 및 상기 가압된 이형봉강을 전조시켜(rolling) 최종 나사산을 형성시키는 단계를 포함하는, 콘크리트 보강용으로 사용되는 타입의 이형봉강 상에서 나사산을 가공하는 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 이형봉강을 나사산 구조를 가진 다이를 이용하여 소정 직경으로 가압하는 단계가 이형봉강을 냉압(cold-pressing)시킴을 포함하는 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 가압된 이형봉강을 전조시켜 최종 나사산을 형성시키는 단계가 가압된 이형봉강을 냉간-전조(cold-rolling)시킴을 포함하는 방법.
4. 이형봉강 상에 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 가공된 하나 이상의 나사산을 갖는 콘크리트 보강용으로 사용되는 타입의 이형봉강.

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