KR20100110420A - 이형철근의 나사부 가공공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연결부의 강도를 향상시키고, 가공이 용이하며 가공비용과 시간을 절감시킬 수 있는 이형철근 연결구조를 제공하는 이형철근의 기계적 이음 방법에 관한 것으로서, 이형철근의 이음부 표면을 가열장치로 소정의 시간 동안 가열 후 가압공정과 전조 가공공정을 순차적으로 진행하면, 균일한 나사부을 형성한다.

이형철근, 나사부, 이형철근 나사가공, 커플러

Description

이형철근의 나사부 가공공법{REBAR TAPING PROCESS}

본 발명은 이형철근 가공공법에 관한 것으로서, 철근 콘크리트 공사에서 이형철근(이하 철근이라 칭함)을 배근할때 철근과 철근을 기계적인 구조로 연결할 철근에 확실하게 전달할 수 있는 철근 연결부분 가공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 철근(100) 콘크리트 구조는 콘크리트가 압축력을 부담하고, 철근(100)이 인장력을 부담하는 구조로 철근과 콘크리트의 결합으로 이루어진다.

철근(100)은 운반 및 작업의 편의를 위하여 제조회사에서 일정한 길이로 생산되기 때문에 토목이나 건축공사를 할 때 철근 길이제약으로 인하여 철근(100)과 철근(100) 사이를 연결하여 사용하는 경우가 많다.

철근 이음 공법은 겹침 이음, 용접 이음, 가스 압접 이음, 강관 압착 이음, 기계적 이음 공법 등을 들 수 있으며,

겹침 이음 공법은 철근(100)의 직경이 증가함에 따라 철근의 이음이 불안하고 이음새 부분에 대한 기계적 성질을 보장할 수 없으며, 철근조립 후 상부로 들어올릴 때 일부가 이탈될 염려가 있으며, 이음의 정밀도는 작업자의 숙련도에 따라 변하는 등 문제점이 있어 최근에는 사용빈도가 점차 줄어들고 있다.

철근 가스 압접 이음 및 용접 이음 공법 역시 압접시 표면과 단면부의 가공 및 가스 사용에 따른 가스안전, 산업안전관리, 화재위험성과 작업 후 비파괴검사 등 타 작업과 비교시 작업시간이 과다하게 소요됨에 따라 그 이용 빈도가 많지 않다.

철근 강관 압착 공법은 두 철(100)근 사이에 슬리브를 끼워 넣고 슬리브를 유압잭 등으로 압착하여 접합하는 방식으로 단속 압착방식과 연속 압착방식을 사용하며, 다른 직경의 이음에 어려움이 있으며, 특수장비 및 타 작업과 비교시 작업시간이 과다하게 소요됨에 따라 그 이용 빈도가 많지 않다.

최근에는 두 개의 철근을 커플러(COUPLER)에 의하여 연결해주는 기계적 이음 공법을 많이 사용되고 있는데, 연결 작업이 비교적 간단하고 이음 작업에 필요한 특수장비가 필요 없어, 공기단축과 작업인원을 감소할 수 있으며, 19mm 이상의 직경을 갖는 철근의 경우에는 외부의 충격이나 지진에 의한 안전성을 고려하여 반드시 기계식 이음을 사용하도록 법으로 정해져 있다.

이러한 기계적 이음 공법은 철근(100)의 이음부를 전처리 가공하여 나사부(102)을 만들고 커플러(500)를 이용하여 나사 결합함으로써 연결하는 나사가공 이음 방식은 커플러(500)를 사용하여 시공이 우수하고, 콘크리트 타설이 용이하며 골재분리 현상을 억제하는 장점이 있으나, 철근 나사부(200)에 고정되기 때문에 나선에 잘 체결되도록 하고 나사부(102) 성형시설을 갖추어야 하는 문제가 있다.

나사부(102)의 인장 강도는 철근(100) 재질뿐만 아니라 나사부(102)의 가공 방법에 의해서도 차이가 크게 나타날 수 있기 때문에 종래부터 다양한 형태의 나사부(102) 가공방식이 제안되어 왔으며, 전처리 가공공정은 상온에서 단조가공으로 철근 이음부에 형성되어 있는 마디(103)와 리브(104)를 압입시키는 방법과, 철근 이음부를 금형 안에 삽입하여 업세팅으로 마디(103)와 리브(104)의 형태를 없애는 동시에 철근 이음부의 직경을 늘리는 방식으로 나누어지며, 전처리 가공공정 이후 나사 가공공정은 선반이나 밀링커터 등으로 철근 이음부를 절삭하여 형성하는 절삭 가공방식과 나사 전조기를 이용하여 철근 이음부를 소성변형시켜 나사부(102)를 형성하는 전조 가공방식 등이 있다.

철근의 나사부(102) 가공공정 중에 절삭가공방식을 이용하여 철근의 돌출부와 나사부(102) 절삭 가공하였을 경우에 나사산이 형성된 철근 이음부의 인장 강도가 철근의 다른 부분에 비해서 낮아지고, 인장하중 작용시 철근 이음부가 먼저 파단되는 문제점이 발생하게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서 철근 이음부를 냉간 및 열간 팽경법이 제시되었으며, 이 방법은 연결 이음부를 팽경시켜 나사부(102)를 가공하는 방식으로 철근의 길이가 줄어듦으로써 발생하는 재료의 손실과 가공 경화로 인해 인장 강도 및 경도가 아주 높게 나오고, 충격흡수 에너지값이 급격히 떨어지며, 조직의 경계 부에서는 인장시험중에 가공부분에서 부러지는 현상 나타나곤 한다.

이러한 가공공법은 한국 특허공고 제 94-8311호, 영국특허 2 286 782 A 등에 의해 공지되어 있으며,

상기 문제점들을 해결하기 위해서, 가압공정(P200)을 거쳐 전조 가공공정(P300)으로 실시하는 가공방법이 한국 특허 재 316435호, 일본 특개평 10-37386호 등으로 가공공법이 제안되었다.

하지만 상기 가공법들은 철근 이음부의 돌출부분을 없애기 위해서 철근을 반복적으로 눌러 가압공정(P200)을 하여야 하는데, 철근의 직경에 따라 통상 약 8 ~ 50회 정도의 가압공정(200) 필요하게 되며 이때 철근(100) 직경이 커지면 커질수록 많은 힘이 필요하게 되므로 금형(301) 마모와 작업시간 많이 소요가 되어서 생산성 저하의 문제점을 가져온다.

본 발명은 철근 나사부 가공이 신속, 정확하며, 생산단가를 낮출 뿐만 아니고 생산성 향상을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 철근의 표면 가열 공정(P100)을 추가하여 가압공정(인발 가공, 전조 가공, 프레스, 스웨이징 등을 이용한 단조가공)시 2 ~ 5회 만으로 철근의 리브(103)와 마디(104)를 진원으로 만들어 나사가공이 일정하게 이루어질 수 있는 철근의 나사부(102) 가공방식을 제안한다.

본 발명에 의한 철근 나사부 가공 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 가압공정 전에 표면 가열공정(고주파 유도 가열 등)을 추가하여 가압공정 시 반복 작업 횟수를 줄여, 전체 공정시간을 단축할 수 있다.

둘째, 표면 고주파 가열공정의 추가로 철근 돌출부 압입시키는 가압공정에서 손 쉬운 성형으로 전조 가공공정에서의 나사부 가공불량 현상을 최대한 억제할 수 있다.

상기와 목적을 달성하기 위해서 고안된 본 발명은,

철근 이음부의 마디(103)와 리브(104)를 눌러 압입 시키는 가압공정(P200)과 나사부(102)를 형성시키는 전조 가공공정(P300)을 통해 이루어졌으나, 가압공정(P200) 전에 표면 가열공정(고주파 유도가열 등)을 추가하여 철근 이음부의 표면을 압입 성형 시키기 위한 가압공정 작업시간 단축, 불량율 감소 등을 특징으로 한다.

철근의 나사부 가공방법은 기본적으로 [도 1]에 도시된 것처럼 철근 이음부 표면 고주파 가열공정(P100), 가압공정(P200), 전조 가공공법(P300)의 순서로 이루어진다.

상기 철근의 이음부 표면 가열공정(P100)은 철근의 나사부가 형성될 구간에 고주파 유도 가열로를 이용하여 수초의 시간 동안 200 ~ 600℃도 순간 가열하여 철근 이음부 단면이 원형을 손쉽게 이루어지도록 함과 동시에 작업시간 단축과 불량율을 감소 시키기 위한 공정이다.

이때 표면 가열하는 온도는 200 ~ 600℃로 제안되며, 철근의 재질의 고유성질 및 조직의 불규칙적 변화를 최소화시키며 냉간 단조가공품이나 비슷한 성질을 가진다.

기존의 열간 단조의 문제점인 조직이 불규칙적으로 변화되고, 큰 잔류 응력이 남게 되어 철근 이음부의 연신율 저하되어 충격에 약해는 지는 문제을 보완한 방법인 온간 단조 형태의 표면 가열공정(P100)으로 작업하며,

가열된 철근 이음부를 가압공정(P200)으로 철근의 나사부가 형성될 구간에 가압하여 마디(103)와 리브(104)를 압입시켜, 나사부(102)의 가공이 용이하도록 하며 인장 강도 증가 시키기 위한 공정이다.

가압공정(P200)은 철근 이음부가 원형으로 소성변형됨에 따라 철근 이음부가 변형능 향상, 변형 저항의 저감으로 성형 능력을 향상되어 작업시간이 단축 및 금형 마모감소 작업효율과 작업비용 절감 효과가 있다.

본 발명에서 철근 이음부를 수초간 표면 고주파 가열공정(P100)후 가압공정(P200)으로 단조방식을 이용하며 돌출된 철근(100)의 마디(103)와 리브(104)를 압입시켜 단면을 원형으로 소성변형 시키며, 기계적인 성질은 냉간 단조와 비슷하고 강도의 증대 되며, 냉간 단조에 비해 성형 시간과 적은 힘으로 성형이 가능해진다.

전조 가공공정(P300)은 전조기를 통해 절삭이 아닌 가압방식을 통해 나사부를 형성하는 공정이며, 가공방식으로 평면 전조, 원형 전조, 평면과 원형방식을 혼합한 복합전조가공방식 중 선택적용이 가능하다.

본 발명은 절삭이 아닌 가압공정만으로 철근의 나사부(102)를 형성함으로 금속 입자간의 연결선, 단류선(grain flow)이 절석 가공공정을 사용하는 경우와 달리 끊어지지 않고 오히려 매우 치밀한 형태가 연속적으로 생성되며, 나사부의 가공경화층이 열처리를 한 것처럼 강도를 올릴 수 있다.

이상 도면을 참조하여 설명한 본 발명에 따른 이형철근의 나사부 가공공법의 여러 특징은 당업자에 의하여 다양하게 변형되고 조합되어 실시될 수 있으나 변형 및 조합들이 철근 이음부 표면 고주파 가열공정과 가압공정, 전조 가공공정을 혼합하여 실시하는 해당기술 분야의 본 발명의 사상 및 영역으로부터 관련이 있을 경우에는 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

P100 : 표면 고주파 가열공정 P200 : 가압공정(단조가공)

P300 : 나사 전조공정 100 : 철근

101 : 철근 이음부 102 : 나사부

200 : 고주파 가열로 201 : 표면 가열부분

300 : 가압공정(스웨이징) 301 : 가압 금형

400 : 전조 롤러

Claims (3)

1. 이형 철근를 상호 길이방향으로 연결하기 위해서 각 철근의 나사 가공방법에 있어서,

   이형 철근 이음부 표면 가열공정(고주파 유도 가열 등)으로 나사부가 형성될 구간에 수초의 시간 동안 순간 가열하는 공정방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 철근 이음부의 표면 가열공정으로 가열된 철근을 식기 전에 가압공정으로 철근의 돌출부를 제거하는 방법.
3. 제 1항 내지 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 표면 가열공정과 가압공정이 순차적으로 배열되어 연속적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철근의 나사부 가공공정

Images