SE539627C2 - Dynamic rock bolt and method for fabrication of such drawbar. - Google Patents
Dynamic rock bolt and method for fabrication of such drawbar. Download PDFInfo
- Publication number
- SE539627C2 SE539627C2 SE1550065A SE1550065A SE539627C2 SE 539627 C2 SE539627 C2 SE 539627C2 SE 1550065 A SE1550065 A SE 1550065A SE 1550065 A SE1550065 A SE 1550065A SE 539627 C2 SE539627 C2 SE 539627C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- portions
- anchor
- shaft
- blank
- rock
- Prior art date
Links
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 104
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 22
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 18
- 206010016256 fatigue Diseases 0.000 description 7
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 7
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 2
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001294 Reinforcing steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 210000001520 comb Anatomy 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 210000000245 forearm Anatomy 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000009417 prefabrication Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000009958 sewing Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000002436 steel type Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
- E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
- E21D21/004—Bolts held in the borehole by friction all along their length, without additional fixing means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
- B21H8/00—Rolling metal of indefinite length in repetitive shapes specially designed for the manufacture of particular objects, e.g. checkered sheets
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
- E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
- E21D21/008—Anchoring or tensioning means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
Uppfinningen avser en bergbult och förfarande för tillverkning av en dragstångingående i en sådan. Enligt förfarande kallbearbetas genom räcksmide i ett valsverk ettmassivt stångformigt ämne med en bearbetningsgrad som varieras lokalt ilängdriktningen så att ämnet, med avseende på centrumaxeln uppvisar en tvärsnittsprofilsom utefter längden omväxlande bildar en serie av, - ankarpartier (1a) med en textur avsedd att vidhäfta i gjutmassan, respektive - skaftpartier (1s) med en ytkonfiguration avsedd att medge glidning relativtgjutmassan, och - att nämnda lokalt bearbetade partier (1a, 1s) bildas utefter i förväg bestämda dellängder (La, Ls) av ämnet. The invention relates to a rock bolt and method for manufacturing a tie rod end in one. According to the method, a solid rod-shaped blank is cold-worked in a rolling mill with a degree of machining which varies locally in the longitudinal direction so that the blank, with respect to the center axis, has a cross-sectional profile which alternately forms a series of anchor portions (1a) with a texture , respectively - shaft portions (1s) with a surface configuration intended to allow sliding relative to the casting mass, and - that said locally machined portions (1a, 1s) are formed along predetermined part lengths (La, Ls) of the blank.
Description
Dynamisk bergbult och förfarande för tillverkning av i sådan ingående dragstång Föreliggande uppfinning avser ett förfarande för tillverkning av en dragstång avseddatt bilda del av en bergbult enligt ingressen till patentkravet 1. Uppfinningen avser också endynamisk bergbult enligt ingressen till patentkravet 8. The present invention relates to a method for manufacturing a drawbar intended to form part of a rock bolt according to the preamble of claim 1. The invention also relates to endynamic rock bolt according to the preamble of claim 8.
Bultning är den vanligaste förstärkningen av sprickrikt berg i gruvor och tunnlar föratt åstadkomma ett förstärkt tak. Bergbulten förs in borrhål och säkras därefter. Miljonerbergbultar förbrukas i världen varje år. Ett grundläggande krav på bergbultar är att de skallvara kostnadseffektiva, dvs. billiga att tillverka och bära stor last. Vid bergförstärkningdimensioneras normalt bergbultar utgående från beräknad stillastående statisk last.Emellertid kan berg sällan betraktas som idealt statiskt utan på grund av sprickbildning ochrörelser kommer berget att uppträda mer eller mindre dynamiskt vilket innebär att bergbultarockså utformas och dimensioneras utgående från uppträdande dynamisk lastpäverkan. Medbergbult av s.k. dynamisk typ avses bergbult med särskilt hög förmåga att uppta och bärauppträdande rörelser i berg.Bolting is the most common reinforcement of fractured rock in mines and tunnels to achieve a reinforced roof. The rock bolt is inserted into boreholes and then secured. Millions of rock bolts are consumed in the world every year. A basic requirement for rock bolts is that they must be cost-effective, ie. cheap to manufacture and carry large loads. In rock reinforcement, rock bolts are normally dimensioned based on calculated stationary static load. However, rock can seldom be considered ideally static, but due to cracking and movements, the rock will behave more or less dynamically, which means that rock bolt rock is also designed and dimensioned based on occurring dynamic load impact. Medberg bolt of s.k. dynamic type refers to rock bolts with a particularly high ability to absorb and carry movements in rock.
En kostnadseffektiv bergbult av det slag som är avsedd att ingjutas är så kalladkamstålsbergbult, som innefattar en varmvalsad stång av massivt stål som likt armeringsstälför betong är försedd med ingreppsorgan eller ankare i form av radiellt utgåendekraftöverföringskammar (ribbor/flänsar/utsprång) vilket i form av en textur eller bildadytskrovlighet sträcker sig i stångens tvärriktning ut från stångens yta eller periferi. Bergbultenär avsedd att införas i ett borrhål vilket har i förväg fyllts med gjutmassa så attkamstångsbulten omsluts med gjutmassa i borrhålet. Vid borrhålets mynning förseskamstångsbulten med ett ändbeslag, vanligen i form av mutter och bricka, som ansätts motdet område av bergmaterial som omger borrhälsmynningen och med vilket ändbeslagbergbulten kan ges viss grad av förspänning. Stälets sträckgräns hos nämnda typ avvarmvalsade bergbult är normalt ca 250-600 MPa.A cost-effective rock bolt of the type that is intended to be cast in is a so-called cam steel rock bolt, which comprises a hot-rolled solid steel bar which, like reinforcing steel for concrete, is provided with engaging means or anchors in the form of radially outgoing power transmission chambers (ribs / flanges / projections). texture or image roughness extends in the transverse direction of the rod from the surface or periphery of the rod. Rock bolt is intended to be inserted into a borehole which has been pre-filled with casting compound so that the cam bar bolt is enclosed with casting compound in the borehole. At the mouth of the borehole, the forearm rod bolt is provided with an end fitting, usually in the form of a nut and washer, which is applied to the opposite area of rock material surrounding the borehole mouth and with which the end fitting rock bolt can be given a certain degree of prestress. The tensile strength of the stem of the said type of heat-rolled rock bolt is normally about 250-600 MPa.
För att bära dynamisk last, dvs. last från bergmassor i rörelse, har det visat signödvändigt att åstadkomma bergbult med högre hållfasthet och förmåga att klara enbetydande deformation och töjning utefter sin längd. Förbättrad deformationstålighet ärsärskilt intressant vid bergbultar som används i sprickrikt berg, där bergbulten belastas lokaltutefter platser där den korsar stora bergsprickor mellan block. För att effektivt utnyttjabergbultens töjningsförmåga måste sektioner av en bergbult som korsar sprickor mellanblock i berget tillåta väsentlig grad av deformation och förlängning. Med förlängning avses idenna del såväl deformation inom det elastiska området som inom det plastiska medkvarvarande bestående deformation. Väsentligt är dock att bergbulten via gjutmassan är fast förankrad i respektive block mellan uppträdande sprickor. 2 Sättning av bergbult är idag väsentligen mekaniserad. Bergbultarna är vanligenrätlinjigt anordnade i ett magasin hos ett fordon och medelst griporgan förskjutbara till enutmatningsöppning i magasinet. Medelst en svängbar arm grips bergbultarna, förs i linje meden borraxel för att linjärt skjutas in i borrhålet. Ytterligare ett grundläggande krav på bergbultär att de är anpassade för mekaniserad sättning varvid en rätlinjig bergbult är att föredra.To carry dynamic load, ie. load from moving rock masses, it has been shown that it is necessary to provide rock bolts with higher strength and the ability to withstand significant deformation and elongation along their length. Improved deformation resistance is particularly interesting in rock bolts used in fractured rock, where the rock bolt is loaded locally according to places where it crosses large rock cracks between blocks. In order to effectively utilize the elongation of the rock bolt, sections of a rock bolt that cross cracks between blocks in the rock must allow a significant degree of deformation and elongation. By extension is meant in this part both deformation within the elastic area and within the plastic remaining permanent deformation. It is important, however, that the rock bolt via the casting compound is firmly anchored in the respective blocks between occurring cracks. 2 Laying of rock bolt is today essentially mechanized. The rock bolts are usually arranged rectilinearly in a magazine of a vehicle and are displaceable by means of gripping means to a single discharge opening in the magazine. By means of a pivoting arm, the rock bolts are gripped, moved in line with the drill shaft to be pushed linearly into the borehole. Another basic requirement for rock bolts is that they are adapted for mechanized setting, with a rectilinear rock bolt being preferred.
Normalt belastas bergbultar mest i området för borrhålets väggyta varvidbelastningen minskar i riktning in mot borrhålets botten. Det faktum att bergbultar belastashårdast i området intill väggytan innebär att brott vid gänga eller mutter är vanliga. I sprickriktberg belastas bergbulten dessutom lokalt där bergbulten korsar bergsprickor varvidbergbulten måste uppvisa god lastbärande kapacitet och deformationsförmåga utefter heladess längd för att fungera på avsett sätt i sprickrikt berg.Normally, rock bolts are loaded most in the area of the borehole wall surface, whereby the load decreases in the direction towards the bottom of the borehole. The fact that rock bolts are most heavily loaded in the area next to the wall surface means that breaks at threads or nuts are common. In fractured rock, the rock bolt is also loaded locally where the rock bolt crosses rock cracks, whereby the rock bolt must have good load-bearing capacity and deformability along its entire length in order to function in the intended manner in fractured rock.
Från SE 532 203 är känd bergbult för ingjutning i berg. Denna bergbult innefattar ettlångsträckt circulärcylindriskt massivt skaft eller stång med ett gängat parti i en huvudände.Skaftet innefattar utefter sin längd omväxlande skaftpartier och ankarpartier. Nämndaankarpartier är bildade genom stukning eller kalldeformation varvid skaftet i vissa partier haromformats till breddade integrerade ankare genom att stången: Genom omfördelning avmetallvolym i tvär eller radiell riktning har stången plattats ut i lokala plan som är orienteradevinkelrätt mot stångens längdriktning erhåller stången en oregelbunden form vilket gör denolämplig för mekanisk sättning. Skaftpartierna som väsentligt längre, enligt beskrivningenminst 10 gånger längre än ankarpartierna, är avsedda att glida relativt gjutmassan i borrhåletoch ta upp lokal av bergdeformation orsakad dragtöjning mellan lokalt förankrade ankare.From SE 532 203 is known rock bolt for casting into rock. This rock bolt comprises an elongate circular-cylindrical solid shaft or rod with a threaded portion at a main end. The shaft comprises along its length alternating shaft portions and anchor portions. The said anchor portions are formed by upsetting or cold deformation whereby the shaft in some portions has been transformed into widened integrated anchors by the rod: By redistributing metal volume in transverse or radial direction the rod has been flattened in local planes which are oriented perpendicular to the longitudinal direction of the rod. for mechanical setting. The shaft portions which are considerably longer, according to the description at least 10 times longer than the anchor portions, are intended to slide relative to the casting mass in the borehole and take up local tensile elongation caused by rock deformation between locally anchored anchors.
Skaftet tvärsnittsprofil utefter centrumavsnitt av längdaxeln vars partiers tvärsnittform skiljer sig uppvisar härvid omfattande dimensionsövergångar med varierandeväsentligt från stångens allmänna centrumavsnitt och därmed kan ge upphov till utmattningsskador. Med uttrycket centrumavsnitt avses i det följande i princip decirkulärcylindriska skaftpartiernas avsnitt eller allmänna profilform emedan dessa utgörhuvuddelen av skaftet. Nämnda stukade ankarpartier uppvisar högre sträckgräns änangränsande circulärcylindriska skaftpartier.The shaft cross-sectional profile along the center section of the longitudinal axis, the cross-sectional shape of which parts differ, has extensive dimensional transitions which vary considerably from the general center section of the bar and thus can give rise to fatigue damage. In the following, the term center section refers in principle to the section or general profile shape of the decircular-cylindrical shaft portions, since these constitute the main part of the shaft. Said sprained anchor portions have a higher yield strength than adjacent circular-cylindrical shaft portions.
Tack vare bergbultens många förankringspunkter via nämnda ankare erhålls enväsentligen säker bergbult i jämförelse med den typ av kända bergbultar som bara ärförankrad i någon enstaka punkt utefter sin längd har ett skaft med slät yta vid vilken ett brottvid nämnda ankare kan leda till en fullständig förlust av bergbultens bärande förmåga.Due to the many anchorage points of the rock bolt via said anchor, a substantially secure rock bolt is obtained in comparison with the type of known rock bolts which are only anchored at a single point along their length and have a shaft with a smooth surface at which a break at said anchor can lead to a complete loss of rock bolt. bearing capacity.
Det är emellertid väl känt att utmattningsskador i bergbultar initieras och utvecklas iområden där töjningarna är som störst, typiskt i ytan vid dimensionsövergångar och skarpakälar, vid fogar och vid yttre och inre defekter i materialet. Det är därför viktigt attkonstruktionsmässigt, i så stor utsträckning som möjligt, eliminera varje sådan uppträdande spänningstopp. Metalliska material är känsliga för utmattning vid dynamisk last och cykliskt 3 uppträdande lastväxlingar. Skador kan uppstå efter upprepade spänningsväxlingar varsnivåer kan ligga väl under materialets statiska hållfasthet. Det är väl känt att materialvalet ärav mindre betydelse vid dynamisk utmattning utan skaderisken bestäms i huvudsak av denkonstruktiva utformningen. För att uppnå god utmattningshållfasthet är det därför viktigt attminimera antalet initieringsställen i ytan. Detta görs genom att sträva efter så liten ytråhet, fåkälar och dimensionsövergångar som möjligt. Kallbearbetning i valsverk gör det möjligt attuppnå mycket goda ytegenskaper med hög ytfinhet.However, it is well known that fatigue damage in rock bolts is initiated and developed in areas where the elongations are greatest, typically in the surface at dimensional transitions and sharp piles, at joints and at external and internal defects in the material. It is therefore important from a constructional point of view to eliminate, as far as possible, any such peak voltage occurring. Metallic materials are sensitive to fatigue during dynamic loads and cyclically occurring load changes. Damage can occur after repeated voltage fluctuations whose levels may be well below the static strength of the material. It is well known that the choice of material is of less importance in the case of dynamic fatigue without the risk of injury is mainly determined by the constructive design. In order to achieve good fatigue strength, it is therefore important to minimize the number of initiation sites in the surface. This is done by striving for as little surface roughness, dimples and dimensional transitions as possible. Cold working in rolling mills makes it possible to achieve very good surface properties with high surface finish.
Ett syfte med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma ett förfarande förtillverkning av en deformerbar och kostnadseffektiv stång eller dragelement som ingår i enbergbult vilken stång har särskild förmåga att uppta dynamisk last och motstå väsentlig gradav deformation, dvs. stor töjning utefter sin längd. Ett andra syfte är att tillhandahålla enkompakt och enkel bergbult som kan uppta dynamisk last och därtill är lämpad förmekaniserad hantering och sättning i borrhål från maskinburna magasin.An object of the present invention is therefore to provide a method of prefabrication of a deformable and cost-effective rod or traction element which is included in a rock bolt which rod has a special ability to absorb dynamic load and resist substantial degree of deformation, i.e. great elongation along its length. A second object is to provide a compact and simple rock bolt that can absorb dynamic loads and for this purpose is pre-mechanized handling and setting in boreholes from machine-borne reservoirs.
Dessa syften med uppfinningen löses genom en stång för en bergbult framställdenligt de åtgärder och handlande som anges i patentkravet 1, samt en bergbult som uppvisarde särdrag och kännetecken som anges i patentkravet 8.These objects of the invention are solved by means of a rod for a rock bolt according to the measures and actions stated in claim 1, and a rock bolt which exhibited features and characteristics as stated in claim 8.
Genom s.k. räckning kallbearbetas en i bergbulten ingående linjär stång ilängdriktningen med en bearbetningsgrad som varieras lokalt utefter längden så att stången,med avseende på centrumaxeln uppvisar en tvärsnittsprofil med konstant form som utefterlängden omväxlande bildar en serie av, - ankarpartier med en textur som avsedd att vidhäfta igjutmassan och vars bearbetningsgrad kan vara så vald att en högre sträckgräns erhålls,respektive - skaftpartier med en ytkonfiguration sem--ffïërbättrar-qe-artietsmfärmåga--æfltt--gglidaavsedd attm§_gl_g§___g_l_i__d_n__i_ng relativt gjutmassan och vars bearbetningsgrad kan vara så vald att enlägre sträckgräns erhålls, och - att nämnda lokalt bearbetade partier bildas utefter i förväg bestämda dellängder avstången.By s.k. A linear bar included in the rock bolt in the longitudinal direction is cold worked with a degree of machining which varies locally along the length so that the bar, with respect to the center axis, has a cross-sectional profile of constant shape which along the length alternately forms a series of anchor portions with a texture whose degree of machining can be so selected that a higher yield strength is obtained, respectively - shaft portions with a surface configuration which , and - that said locally machined portions are formed along predetermined part lengths of the rod.
Beroende på konstruktivt utförande och stålkvalité hos det valda utgångsämnet kanräckningsgraden, dvs. att stångämnets tvärsnittsarea reduceras medan ämnet blir smalareoch längre vid smidet varieras. lnom ramen för uppfinningen kan det i vissa fall vara lämpligtatt den lokala bearbetningsgraden för att bilda nämnda skaftpartieri praktiken är noll, dvs. såliten eller obefintlig att skaftpartierna förblir opåverkade under kallbearbetningsstegen.Depending on the constructive design and steel quality of the selected starting material, the degree of stretching, ie. that the cross-sectional area of the bar blank is reduced while the blank becomes narrower and longer at forging is varied. Within the scope of the invention, it may in some cases be appropriate for the local degree of machining to form said shaft portion to be practically zero, i.e. so little or non-existent that the shaft portions remain unaffected during the cold working steps.
Sträckgräns anger den högsta spänning som ett stål tål utan att deformerasplastiskt. Vid spänningar lägre än sträckgränsen deformeras stålet elastiskt. Sträckgränsen istål, definieras som den spänning som efter avlastning ger en kvarstående deformation om0,2 %. 4 Med uttrycket textur avses i det följande en genom plastisk bearbetning(kallbearbetning) områdesvis framställd formation på stångens ytperiferi, exempelvis radielltutgående kraftöverföringskammar (ribbor/flänsar/utsprång) som sträcker sig i stångenstvärriktning. I enlighet med uppfinningen uppvisar stången i allt väsentligt en konstant ochregelbunden tvärsnittsprofil i längdriktningen, dvs. uppdelade i sektioner uppvisar skaft ochankarpartier väsentligen jämntjocka överensstämmande profilform med den skillnaden attankarpartierna tillordnats en regelbunden präglad yttextur av ingreppsorgan för samverkanmed gjutmassan i form av radiellt utgående kraftöverföringskammar.Tensile strength indicates the maximum stress that a steel can withstand without being plastically deformed. At stresses lower than the yield strength, the steel is elastically deformed. The yield strength of steel is defined as the stress which after unloading gives a residual deformation of 0.2%. In the following, the term texture refers to a formation produced by plastic machining (cold machining) on the surface periphery of the bar, for example radially extending power transmission chambers (ribs / flanges / projections) extending in the transverse bar direction. In accordance with the invention, the rod essentially has a constant and regular cross-sectional profile in the longitudinal direction, i.e. divided into sections, shafts and anchor portions have substantially uniformly corresponding profile shapes with the difference that the anchor portions have been assigned a regular embossed surface texture of engaging means for co-operation with the casting mass in the form of radially outgoing power transmission chambers.
Härigenom uppnås en bergbult som i huvudsak uppvisar en avsaknad avdiametermässiga dimensionsövergångar mellan ankar- och skaftpartier varvidutmattningsbrott på grund av uppträdande lastväxlingar kan minimeras. Ankarpartierna utgörde förhållandevis starkare elementen av bergbulten och är därmed mindre känsliga förbrott Skaftpartierna med relativt lägre kallbearbetningsgrad och slät ytkonfiguration kan glida deformation eller vid belastning varvid erforderlig förankringseffekt erhålles.relativt gjutmassan och under töjning sträckas och förlängas vid uppträdande lastväxlingar.In this way, a rock bolt is obtained which essentially has a lack of dimensional dimensional transitions between anchor and shaft portions, whereby fatigue failure due to occurring load changes can be minimized. The anchor sections constituted relatively stronger elements of the rock bolt and are thus less sensitive pre-breaks. The shaft sections with a relatively lower cold working degree and smooth surface configuration can slide deformation or under load, whereby the required anchoring effect is obtained relative to the casting and elongation during elongation.
Tack vare räcksmidet kan uppträdande dimensionsövergångar och skarpa kälarreduceras och därmed också risken för utmattningsskador i stången från dynamiskalastväxlingar. I ett utförande kan stångens gängande parti i huvudänden härdas exempelvisgenom induktionsupphettning och hastig avsvalning samt bergbulten förses med en mutterav högre stålkvalitet.Thanks to the rail forging, occurring dimensional transitions and sharp basements can be reduced and thus also the risk of fatigue damage to the bar from dynamic load changes. In one embodiment, the threaded portion of the rod at the head end can be hardened, for example by induction heating and rapid cooling, and the rock bolt is provided with a nut of higher steel quality.
Uppfinningen beskrivs i det följande närmare med ledning av ett icke begränsandeutföringsexempel som visas på bifogade ritningar, på vilka: EgJ visar en perspektivvy av en bergbult enligt uppfinningen, flgi visar en längsnittsvy av en bergbult enligt uppfinningen, insatt i ett borrhål i enbergvägg med en illustrerad spricka och omsluten av gjutmassa i borrhålet; flgi visar schematiskt en längdvy av ett slätt cirkulärcylinderformad massivtutgångsämne i form av en stång som, passerande mellan två mötande arbetsvalsar i ettplanetvalsverk, förses med omväxlande skaftpartier respektive ankarparter med i förvägbestämda längder utefter stångämnets längd, flgi visar en delvy i förstoring av en genom kallbearbetning i planetvalsverketframställd textur av lokalt fördjupande områden med uppgift att verka som ingreppsorgan igjutmassa i borrhålet; flgí visar i förstoring en metallografisk vy av en längsgående sektion av ettinringat område med slumpartad kornorientering i ett varmvalsat utgångsmaterial; flgl visar i förstoring en metallografisk vy av en längsgående sektion av ettinringat område med föredragen kornorientering i ett kallbearbetat tillstånd och korn som dragits ut i valsriktningen. 5 I fig. 1 visas en bergbult enligt föreliggande uppfinning avsedd för ingjutning i ettborrhål i berg med gjutmassa som kan består av något snabbhärdande konstharts alternativtbetong. Bergbulten innefattar allmänt ett skaft i form av en långsträckt cylindrisk massivstång 1 med ett gängat parti 2 med mutter 3 och bricka 4 i en huvudände. Stången 1innefattar en serie skaftpartier 1s som vart och ett har givits en i förväg bestämd längd Ls.Nämnda skaftpartier 1s åtföljs på ett omväxlande sätt av ankarpartier 1a som vart och ett hargivits en i förväg bestämd längd La. Som framgår av figuren är skaftpartierna 1s respektiveankarparterna 1a omväxlande fördelade utefter stångens 1 totala längd. Varje ankarparti 1aär avsett att förankras lokalt i gjutmassan för att kopplad till berget uppta last som orsakas avbergdeformation medan skaftpartierna 1s är avsedda att glida relativt gjutmassan i borrhåletför att därigenom uppta dynamisk last dvs. lokala dragbelastningar som uppträder mellannämnda lokalt i gjutmassan och därmed i berget lokalt förankrade efter varandra belägnaankarpartier 1a. Varje skaftparti 1s kan uppvisa en längd Ls som är lika med eller längre änankarpartiets 1a längd La, dvs. skaftlängden Ls kan vara längre än ankarlängden La, (Lszla).The invention is described in more detail below with reference to a non-limiting exemplary embodiment shown in the accompanying drawings, in which: EgJ shows a perspective view of a rock bolt according to the invention, fl gi shows a longitudinal sectional view of a rock bolt according to the invention, inserted into a borehole in a rock wall with an illustrated crack and enclosed by casting mass in the borehole; fl gi shows schematically a longitudinal view of a smooth circular cylindrical solid blank in the form of a rod which, passing between two facing working rollers in a single-plane rolling mill, is provided with alternating shank portions and anchor parts with predetermined lengths along the length of the rod blank fl gi shows a partial view in planetary rolling mill fabricated texture of locally deepening areas with the task of acting as an engaging means casting mass in the borehole; í gí shows in magnification a metallographic view of a longitudinal section of a single-ringed area with random grain orientation in a hot-rolled starting material; fl gl shows in magnification a metallographic view of a longitudinal section of a single-circle area with preferred grain orientation in a cold-worked condition and grains pulled out in the rolling direction. Fig. 1 shows a rock bolt according to the present invention intended for casting in a borehole in rock with casting mass which may consist of some fast-curing synthetic resin or alternative concrete. The rock bolt generally comprises a shaft in the form of an elongate cylindrical solid bar 1 with a threaded portion 2 with nut 3 and washer 4 at a main end. The rod 1 comprises a series of shaft portions 1s, each of which has been given a predetermined length Ls. The said shaft portions 1s are accompanied in an alternating manner by anchor portions 1a, each of which has been given a predetermined length La. As can be seen from the figure, the shaft portions 1s and the anchor parts 1a, respectively, are alternately distributed along the total length of the rod 1. Each anchor portion 1a is intended to be anchored locally in the casting mass in order to take up load connected to the rock which is caused by rock deformation, while the shaft portions 1s are intended to slide relative to the casting mass in the borehole in order to thereby absorb dynamic load, ie. local tensile loads which occur in the middle locally in the casting mass and thus in the rock locally anchored successively located anchor portions 1a. Each shaft portion 1s may have a length Ls which is equal to or longer than the length La of the anchor portion 1a, i.e. the shaft length Ls may be longer than the anchor length La, (Lszla).
Bergbulten som är tillverkad av kolstål är anordnad för effektiv och säker förankring itvå av de mest kritiska punkterna vid bergförstärkning, nämligen längts in i botten 5 avborrhålet och i nära anslutning till borrhålets yttre väggyta 6 i berget. Ankarpartierna 1a ärhärvid så fördelade utefter stången 1 att den resulterande bergbulten dels uppvisar ettankarparti 1a i den del av stången 1 som avslutas mot den med ett gängat parti 2 förseddahuvudänden, dels uppvisar ett ankarparti 1a i den främre ände av stången 1 som är avseddatt befinna sig längst in i borrhålet i riktning mot borrhålets botten 5. Med kolstål avses ettstål vars huvudsakliga beståndsdel i legeringen förutom järn är kol. Utöver kol kan kisel ochmangan finns i legeringen. Kolhalten är vanligen 0,01 % - 0,8 %, halten kisel under 0,3 %och halten mangan under 0,8 %.The rock bolt made of carbon steel is arranged for efficient and secure anchoring in two of the most critical points in rock reinforcement, namely along the bottom 5 of the borehole and in close proximity to the outer wall surface 6 of the borehole in the rock. The anchor portions 1a are hereby distributed along the rod 1 so that the resulting rock bolt has an anchor portion 1a in the part of the rod 1 which terminates against the head end provided with a threaded portion 2, and has an anchor portion 1a in the front end of the rod 1 which is intended to be at the bottom of the borehole in the direction of the bottom of the borehole. In addition to carbon, silicon and manganese can be found in the alloy. The carbon content is usually 0.01% - 0.8%, the silicon content below 0.3% and the manganese content below 0.8%.
I fig. 2 visas bergbulten insatt i ett borrhål i en bergvägg varvid en spricka 8 har ritatsin i figuren för att illustrera den typ av glidning och separation som beroende på aktuellbergmassa kan ske längs sprickplan i berget. Sådana sprickor 8 innebär att induceradebelastningar på bergbulten kommer att ske under uppträdande av mer eller mindredynamiska axiella bultkrafter till följd av relativa rörelser mellan närliggande block. Serier avbergbultar bidrar till att hålla potentiellt instabila block på plats varvid bergbultarna har tilluppgift att tillsammans ”sy ihop” flera block.Fig. 2 shows the rock bolt inserted in a borehole in a rock wall, a crack 8 having been drawn in the figure to illustrate the type of sliding and separation which, depending on the actual rock mass, can take place along the crack plane in the rock. Such cracks 8 mean that induced loads on the rock bolt will occur during the occurrence of more or less dynamic axial bolt forces as a result of relative movements between adjacent blocks. Series of rock bolts help to keep potentially unstable blocks in place, whereby the rock bolts have the task of "sewing together" several blocks together.
För att bergbulten skall motstå dynamisk last är det väsentligt att angränsande blocksom är åtskilda via en spricka är väl förankrade eller närmare bestämt kopplade till skaftets 1ankarparti 1a. En uppträdande spricka 8 i berget, som i vissa fall kan uppvisa en betydandebredd, måste tillåta skaftet att vid uppträdande lastväxlingar förlängas och återgå tillursprunglig längd, dvs. att deformeras elastiskt. Tack vare att skaftpartierna 1s har givits en slät ytkonfiguration som kan glida relativt gjutmassan i berget kan rörelser mellan 6 närliggande block i en spricka upptas med utnyttjande av bergbultens förmåga att ocksåuppta lastväxlingar. Skaftpartierna 1s mellan ankarna 1a kommer härvid att endast att glidarelativt gjutmassan i borrhålet. Denna effekt kan inte uppnås vid bergförstärkning medkonventionella s.k. kamjärnsbultar av den typ som är försedda med tvärgående ribbor utefterhela sin längd och därmed kontinuerligt sitter fast i gjutmassan. Som ett resultat härav bristernämnda kända bergbultar av kamstålstyp också vid relativt liten töjning eller förlängning.Som beskrivits härovan är bergbultens stång kopplad till gjutmassan och därmed berget vianämnda ankarpartier 1a medan stången tillåts töjas fritt relativt gjutmassa och berg medelstde däremellan liggande skaftpartierna 1s.In order for the rock bolt to withstand dynamic load, it is essential that adjacent blocks which are separated via a crack are well anchored or more precisely connected to the anchor portion 1a of the shaft. An occurring crack 8 in the rock, which in some cases can have a significant width, must allow the shaft to extend and return to its original length in the event of load changes occurring, ie. to deform elastically. Due to the fact that the shaft portions 1s have been given a smooth surface configuration which can slide relative to the casting mass in the rock, movements between 6 adjacent blocks in a crack can be absorbed using the rock bolt's ability to also absorb load changes. The shaft portions 1s between the anchors 1a will in this case only be sliding relative to the casting mass in the borehole. This effect cannot be achieved with rock reinforcement with conventional so-called cam iron bolts of the type which are provided with transverse ribs along their entire length and thus are continuously fixed in the casting mass. As a result, the aforementioned known rock bolts of the comb steel type also occur at relatively little elongation or elongation. As described above, the rock bolt rod is connected to the casting mass and thus the rock mentioned anchor portions 1a while the rod is allowed to stretch freely relative to casting mass and rock intermediate shafts therebetween.
För att maximera bergbultens lastupptagande egenskaper i synnerhet dynamiskt ärväsentligt att stången 1 utformas på ett sådant sätt att den genom att glida fritt relativtgjutmassan tillåts fjädra elastiskt eller flyta eller deformeras plastiskt utefter skaftpartierna 1soch innan något av ankarpartierna 1a brister. För att klara detta föreslås enligt uppfinningenett nytt förfarande för tillverkning av bergbultens långsträckta cylindriskt stång 1 eller skaftsom gör det möjligt att på ett kostnadseffektivt sätt framställa en dragstång för en sådanbergbult.In order to maximize the load-bearing properties of the rock bolt, in particular dynamically, it is essential that the rod 1 is designed in such a way that by sliding freely the relative casting mass is allowed to spring elastically or float or deform plastically along the shaft portions 1 and before any of the anchor portions 1a ruptures. In order to cope with this, a new method is proposed according to the invention for manufacturing the elongate cylindrical rod 1 of the rock bolt or shaft which makes it possible to produce a drawbar for such a rock bolt in a cost-effective manner.
Med uttrycket snittyta vid armeringsstång avses en avskuren del vinkelrätt motstångens längdaxel. Det kan nämnas att förekommande textur av kammar och fenor påstångens runtomgående periferi eller utsida medräknas normalt, ej som en del av snittytanvid material av kamstångstyp.The term cut surface at reinforcing bar refers to a cut-off part perpendicular to the longitudinal axis of the bar. It can be mentioned that the existing texture of combs and fins on the circumferential periphery or outside of the rod is normally included, not as part of the cut surface of the comb rod type material.
Med hänvisning till fig. 3 visas schematiskt ett slätt cirkulärcylinderformad massivtutgångsämne i form av en stång som, passerande mellan två mötande arbetsvalsar i ettplanetvalsverk, förses med omväxlande skaftpartier 1s respektive ankarparter 1a med iförväg bestämda längd utefter stångämnets längd för att bilda en stång avsedd att ingåri enbergbult. Planetvalsningsteknik för framställning av stålstänger är sedan länge känd ochkommer därför inte att beskrivas i detalj.Referring to Fig. 3, a smooth circular cylindrical solid blank is shown schematically in the form of a rod which, passing between two facing work rollers in a planetary rolling mill, is provided with alternating shank portions 1s and anchor portions 1a of predetermined length along the length of the rod blank to form a rod. enbergbult. Planetary rolling techniques for the production of steel bars have long been known and will therefore not be described in detail.
Det bör inses att det i figuren visade planetvalsverket bara är schematiskt framställd.Planetvalsverk av den typ som innebär att ämnet bearbetas triangulärt från tre motsatta sidorkan med fördel användas vid föreliggande uppfinning. Ett känt sådant planetvalsverkanvänder tre koniska valsar som är anordnade med en inbördes vinkel av 120°.It should be understood that the planetary rolling mill shown in the figure is only schematically represented. Planetary rolling mills of the type which involve the blank being processed triangularly from three opposite side orks are advantageously used in the present invention. A known such planetary rolling mill uses three conical rollers which are arranged at a mutual angle of 120 °.
Planetvalsverket i fig. 3 drivs som ett kallvalsverk och innefattar ett valsstolpar medett par stödvalsar 10, 11 lagrade i valsstolparet samt grupper av allmänt med 12 betecknadearbetsvalsar, vilka omger de respektive stödvalsarna. Utgångsämnet matas in i endeformationszon där plastisk deformation sker för att omforma ämnet till en stång avsedd attingår i en bergbult enligt uppfinningen. Ämnet matas in i deformationszonen på känt sätt aven inskjutare och i förekommande fall ev. dragare, ej visat. Arbetsvalsarna 12 är jämt fördelade runt periferin av varje stödvals 10, 11 och säkras på platsen medelst hållare, ej visat. Varje arbetsvals 12 har en cirkelbågformig periferikontur och är insatt i en urtagningeller öppning i respektive stödvals 10, 11.The planetary rolling mill in Fig. 3 is operated as a cold rolling mill and comprises a rolling posts with a pair of support rollers 10, 11 stored in the rolling post and groups of generally with 12 designated work rolls, which surround the respective support rollers. The starting blank is fed into the end deformation zone where plastic deformation takes place in order to transform the blank into a rod intended to enter a rock bolt according to the invention. The substance is fed into the deformation zone in a known manner by the inserter and, where applicable, possibly. tractor, not shown. The working rollers 12 are evenly distributed around the periphery of each support roller 10, 11 and are secured in place by means of holders, not shown. Each working roll 12 has a circular arcuate peripheral contour and is inserted into a recess or opening in the respective support roll 10, 11.
Vid valsning används härvid två huvudtyper av arbetsvalsar 12, dels släta förvalsning av skaftpartierna 1s samt spårade eller profilerade för valsning av ankarpartierna1a. Beroende på val av form, djup hos anordnade spår och öppningar i de senarearbetsvalsarna ges materialet successivt inte bara önskad areareduktion utan därtill texturvid passage genom gapet mellan de mötande arbetsvalsarna. I fig. 3A visas i detaljförstoringnämnda textur präglad på stålämnet efter passage genom valsverket.When rolling, two main types of working rollers 12 are used, smooth rolling of the shaft portions 1s and grooved or profiled for rolling the anchor portions 1a. Depending on the choice of shape, depth of arranged grooves and openings in the later work rolls, the material is successively given not only the desired area reduction but also the texture when passing through the gap between the facing work rolls. In Fig. 3A the texture mentioned in detail on the steel blank after passage through the rolling mill is shown in detail.
I utföringsexemplet är varje stödvals 10, 11 försedd med fyra utefter omkretsenfördelade arbetsvalsar 12a vilka utformade som arbetsvalssegment med en textur somsträcker sig utefter en cirkelbåge motsvarande den linjära längden av ett framställt ankarparti1a på ämnet. På motsvarande sätt är varje stödvals 10, 11 försedd med släta arbetsvalsar12s i form av arbetsvalssegment vars längd motsvarar den linjära längden av ett framställtskaftparti 1s på ämnet. Genom val av lämpligt antal av arbetsvalsar 12a, 12s(arbetsvalssegment) och för deformation anordnad cirkelbåglängd erhåller den resulterandestången efter passage genom deformationszonen omväxlande skaftpartier 1s respektiveankarparter 1a med de i förväg bestämda längderna Ls respektive La och önskadareareduktion och textur.In the exemplary embodiment, each support roller 10, 11 is provided with four circumferentially distributed working rollers 12a which are formed as working roller segments with a texture extending along an arc of a circle corresponding to the linear length of a produced anchor portion 1a on the blank. Correspondingly, each support roller 10, 11 is provided with smooth work rollers 12s in the form of work roll segments whose length corresponds to the linear length of a manufacturing shaft portion 1s on the blank. By selecting the appropriate number of work rolls 12a, 12s (work roll segments) and circular arc length arranged for deformation, the resulting bar after passage through the deformation zone obtains alternating shaft portions 1s and anchor parts 1a with the predetermined lengths Ls and La, respectively, and desired reduction and texture.
Såväl ankarpartierna 1a som skaftpartierna 1s kan valsas till cylindrisk konfigurationmed avsaknad av dimensionsövergångar i radiell riktning ut från stångens 1 huvudaxelmellan nämnda partier varvid ankarpartierna på mantelytan kan uppvisa en textur av tilltvärgående kammar formade partier med uppgift att verka som ingreppsorgan i gjutmassan,medan skaftpartierna uppvisar en textur med slät ytkonfiguration avsedd att glida relativtgjutmassan. Ankarpartierna 1a respektive skaftpartierna 1s kan valsas till olika längd ellersamma längd.Both the anchor portions 1a and the shaft portions 1s can be rolled into a cylindrical configuration in the absence of dimensional transitions in the radial direction from said portions of the rod 1 between said main axis, the anchor portions on the casing surface may have a texture of transverse cam-shaped portions to act as engaging means. texture with smooth surface configuration intended to slide the relative casting mass. The anchor portions 1a and the shaft portions 1s, respectively, can be rolled to different lengths or the same length.
Kallbearbetningen kan ske utan signifikant reduktion av tvärsnittsarean, alternativtkan kallbearbetningen ske med signifikant reduktion av tvärsnittsarean. I ett utförande kanankarpartierna 1a valsas med signifikant tvärsnittsreduktion medan skaftpartierna 1s valsasutan signifikant tvärsnittsreduktion.The cold working can take place without a significant reduction of the cross-sectional area, alternatively the cold working can take place with a significant reduction of the cross-sectional area. In one embodiment the cannula vessel portions 1a are rolled with significant cross-sectional reduction while the shaft portions 1s are rolled without significant cross-sectional reduction.
Ankarpartierna 1a kan textur med radiellt uppvisa en utgående kraftöverföringskammar områden på ytan medan skaftpartier 1s uppvisar en slätkonfiguration på ytan, varvid nämnda partier med textur av fördjupningar respektive slätytkonfiguration bildas utefter i förväg bestämda längder La; Ls av stången.The anchor portions 1a may have a radially textured surface with a projecting force transmission chamber areas on the surface while shaft portions 1s have a smooth configuration on the surface, said portions having a texture of depressions and smooth surface configuration being formed along predetermined lengths La; Read off the bar.
Genom val av lokal kallbearbetningsgrad i deformationszonen för att bilda nämndaskaftpartier kan de olika partiernas bearbetningsgrad styras och kontrolleras på ett sådant sätt att den varierar mellan partierna. Exempelvis kan skaftpartiernas deformationsgrad vara 8 lägre eller nära noll, medan ankarpartiernas 1a deformationsgrad är högre så att dessapartier erhåller högre sträckgräns.By selecting the local cold working degree in the deformation zone to form board shaft portions, the degree of machining of the different portions can be controlled and controlled in such a way that it varies between the portions. For example, the degree of deformation of the shaft portions may be lower or close to zero, while the degree of deformation of the anchor portions 1a is higher so that these portions obtain a higher yield strength.
Det är allmänt känt att stål som varmformas uppvisar en mikrostruktur med kornvars orientering är slumpmässig vilket innebär att kornets kristallstruktur varierar från korn tillkorn. En sådan slumpmässig orientering innebär att stålets mekaniska egenskaper blirisotropa, dvs. lika i alla riktningar. Däremot, vid kallformning av stål orienterar sig de kornsom formförändras permanent på det sätt de deformeras, dvs. de erhåller en på förhandbestämd orientering som bestäms av valsriktningen vilket innebär att det deformerade partierav stålet blir anisotropt med varierande mekaniska egenskaper i olika riktningar. Denna typav bearbetning kallas räckning och innebär att stångämnets tvärsnittsarea reduceras, dvs.ämnet blir smalare och längre. Korn som textureras på detta sätt blir starkare, dvs. uppvisarhögre elasticitetsmodul längs riktningen för den föredragna orienteringen än korn medslumpmässig orientering. Kallvalsning av ett ämne av stålstångsmaterial förmår kornen istålstången att dras ut och omorientera sig med en föredragen orientering som är parallellmed stångmaterialets längdaxel. Materialet erhåller en s.k. ”tåga” som följande stålstångensform resulterar i att stången blir som starkast utefter dess längdaxel, dvs. i stångensdragriktning. Med kallbearbetning avses i det följande en process till vilken materialet underbehandlingen förs utan förvärmning och vid vilken temperaturen hos materialet underarbetsskedet förblir under rekristallisationstemperatur. I det följande avses med uttrycketkallbearbetning plastisk areareduktion eller lokal formning av ett material som sker vidrumstemperatur eller i vart fall under materialets rekristallisationstemperatur som för kolstålär ca 600 °C. Korn som texturerats är starkare i tågans riktning, dvs. uppvisar en högreelasticitetsmodul i längdriktningen än i tvärriktningen. Kalldragen stång av ovan angivet slagkan erhålla sträckgränser på upp till 1300-1600 MPa beroende på deformationsgrad.Förstärkningen av materialet sker på grund av dislokationsförändring i materialetskristallstruktur.It is generally known that steel which is thermoformed has a microstructure with the orientation of the grain being random, which means that the crystal structure of the grain varies from grain to grain. Such a random orientation means that the mechanical properties of the steel become isotropic, ie. equal in all directions. On the other hand, in cold forming of steel, the grains which change shape are oriented permanently in the way they are deformed, ie they obtain a predetermined orientation which is determined by the rolling direction which means that the deformed portions of the steel become anisotropic with varying mechanical properties in different directions. This type of machining is called stretching and means that the cross-sectional area of the bar blank is reduced, ie the blank becomes narrower and longer. Grains textured in this way become stronger, ie. exhibits higher modulus of elasticity along the direction of the preferred orientation than grains with random orientation. Cold rolling of a blank of steel bar material causes the grains in the steel bar to be pulled out and reoriented with a preferred orientation which is parallel to the longitudinal axis of the bar material. The material receives a so-called "Rope" as the following steel bar shape results in the bar being the strongest along its longitudinal axis, ie. in the direction of bar pull. In the following, cold processing refers to a process to which the material the pretreatment is carried out without preheating and at which the temperature of the material during the sub-processing stage remains below recrystallization temperature. In the following, the expression cold processing refers to plastic area reduction or local formation of a material which takes place at room temperature or at least below the recrystallization temperature of the material which for carbon steel is about 600 ° C. Grains that are textured are stronger in the direction of the train, ie. exhibits a higher modulus of elasticity in the longitudinal direction than in the transverse direction. Cold-drawn bar of the above-mentioned slag can obtain tensile limits of up to 1300-1600 MPa depending on the degree of deformation. The reinforcement of the material takes place due to a change in dislocation in the material's crystal structure.
I fig. 3B visas i förstoring en metallografisk vy av en längsgående sektion av ettinringat område med slumpartad kornorientering i ett varmvalsat utgångsmaterial; och i fig.3C en metallografisk vy av en längsgående sektion av ett inringat område med föredragenkornorientering i ett kallbearbetat tillstånd och korn som dragits ut i valsriktningen.Fig. 3B is an enlarged view of a metallographic view of a longitudinal section of a single ring area with random grain orientation in a hot rolled starting material; and in Fig. 3C a metallographic view of a longitudinal section of a circled area with preferred grain orientation in a cold worked condition and grains pulled out in the rolling direction.
En fördel med kallbearbetade produkter är vidare att ytan har ett bättre ytfinhet änytan hos produkter som framställts genom ett varmbearbetningsförfarande. Bland annatsaknas glödskal vilket som regel finns på varmbearbetade produkter. Mikroskopiskundersökning av kallbearbetade produkter visar en tydlig deformering av kristallerna och enkristallorientering som är parallell med bearbetningsriktningen. Kallbearbetning av ettstålmaterial innebär att materialets austenitfas omvandlas till martensit. Resultatet blir att materialets hållfasthet kan ökas signifikant med bibehållen god duktilitet.An advantage of cold-worked products is further that the surface has a better surface finish than the surface of products produced by a hot-working process. Among other things, coals, which are usually found on hot-worked products. Microscopic examination of cold machined products shows a clear deformation of the crystals and single crystal orientation which is parallel to the machining direction. Cold machining of a steel material means that the austenite phase of the material is converted to martensite. The result is that the strength of the material can be significantly increased while maintaining good ductility.
Det är känt att tillsatser av legeringsämnen t ex kol, mangan, nickel kan utökaaustenitområdet i kolstål. Vid tillräckligt stora tillsatser av dessa ämnen i järnlegeringar kanaustenitområdet utökas till rumstemperatur varvid s.k. austenitiska stål erhålls, dvs stål somhar austenitiska egenskaper vid rumstemperatur. Utmärkande för austenitiska stål är derasdeformationshårdnande vid kallbearbetning varvid de erhåller väsentligt ökad hållfasthet,även vid relativt små bearbetningsgrader, exempelvis mellan 1-10 %. Genom legeringinnehållande krom, nickel, molybden och nitrogen erhålls autentiskt rostfritt stål vilket innebäratt bergbulten blir korrosionsbeständig. Rostfria stål som under kalldeformation bildarmartensit anges vara metastabila där hållfasthetsökningen är ett resultat av förändradmikrostruktur.It is known that additives of alloying elements such as carbon, manganese, nickel can expand the austenitic range in carbon steel. With sufficiently large additions of these substances in iron alloys, the cana austenite area is expanded to room temperature, whereby the so-called austenitic steels are obtained, ie steels that have austenitic properties at room temperature. Characteristic of austenitic steels is their deformation hardening in cold working, whereby they obtain significantly increased strength, even at relatively small degrees of machining, for example between 1-10%. Through alloy-containing chromium, nickel, molybdenum and nitrogen, authentic stainless steel is obtained, which means that the rock bolt becomes corrosion-resistant. Stainless steels which during cold deformation form martensite are stated to be metastable where the increase in strength is a result of altered microstructure.
Uppfinningen är inte begränsad till det ovan beskrivna och det på ritningarna visadeutan kan ändras och modifieras på en rad olika sätt inom ramen för den i efterföljande patentkrav angivna uppfinningstanken.The invention is not limited to what is described above and the display shown in the drawings can be changed and modified in a number of different ways within the scope of the inventive concept stated in the appended claims.
Claims (1)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE1550065A SE539627C2 (en) | 2015-01-23 | 2015-01-23 | Dynamic rock bolt and method for fabrication of such drawbar. |
| PCT/SE2016/050021 WO2016118064A1 (en) | 2015-01-23 | 2016-01-15 | Dynamic rock bolt and method of manufacturing a tension bar in a dynamic rock bolt |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE1550065A SE539627C2 (en) | 2015-01-23 | 2015-01-23 | Dynamic rock bolt and method for fabrication of such drawbar. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE1550065A1 SE1550065A1 (en) | 2016-07-24 |
| SE539627C2 true SE539627C2 (en) | 2017-10-24 |
Family
ID=56418663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE1550065A SE539627C2 (en) | 2015-01-23 | 2015-01-23 | Dynamic rock bolt and method for fabrication of such drawbar. |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| SE (1) | SE539627C2 (en) |
| WO (1) | WO2016118064A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111356819B (en) * | 2017-09-15 | 2022-05-17 | 兰德约克铸件有限公司 | Rock anchor rod |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5273377A (en) * | 1992-11-30 | 1993-12-28 | Taylor Alton E | Roof bolt |
| US6402433B1 (en) * | 2000-07-25 | 2002-06-11 | H. Doug Gillespie | Tensionable mine roof bolt |
| US20050158127A1 (en) * | 2004-01-21 | 2005-07-21 | Fergusson Jeffrey R. | Yielding strata bolt |
| PE20060665A1 (en) * | 2004-09-20 | 2006-07-19 | Atlas Copco Mai Gmbh | ROCK BOLT WITH ADJUSTABLE FLEXION |
| SE532203C2 (en) * | 2006-12-22 | 2009-11-10 | Dynamic Rock Support As | A deformable rock bolt |
| US8899883B2 (en) * | 2009-12-22 | 2014-12-02 | Denis Champaigne | Anchor tendon with selectively deformable portions |
-
2015
- 2015-01-23 SE SE1550065A patent/SE539627C2/en unknown
-
2016
- 2016-01-15 WO PCT/SE2016/050021 patent/WO2016118064A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE1550065A1 (en) | 2016-07-24 |
| WO2016118064A1 (en) | 2016-07-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gupta et al. | Effect of annealing, size and cut-outs on axial collapse behaviour of circular tubes | |
| US8302341B2 (en) | Stress induced crystallographic phase transformation and texturing in tubular products made of cobalt and cobalt alloys | |
| Jin et al. | Continuous high strength aluminum bolt manufacturing by the spring-loaded ECAP system | |
| SE539627C2 (en) | Dynamic rock bolt and method for fabrication of such drawbar. | |
| Gontarz et al. | Numerical analysis of unconventional forging process of hollowed shaft from Ti-6Al-4V alloy | |
| US20220120308A1 (en) | FORMED BODY OF Cu-Al-Mn-BASED SHAPE-MEMORY ALLOY AND METHOD FOR PRODUCING SAME | |
| Wang et al. | Enhanced ductility and reduced asymmetry of Mg-2Al-1Zn alloy plate processed by torsion and annealing | |
| CN104073751B (en) | A kind of method improving titanium alloy large size bar structural homogenity | |
| Zherebtsov et al. | Production, properties and application of ultrafine-grained titanium alloys | |
| Feng et al. | Numerical simulation for isothermal forging of cup-shaped component of 6A02 Aluminum alloy | |
| Kowalczyk et al. | Influence of the DRECE process of severe plastic deformation on the mechanical properties of the ultra-low carbon interstitial free steel | |
| US11486250B2 (en) | Method of ensuring controlled failure of rock bolt bar | |
| SE542457C2 (en) | Reinforcement means and method for producing a reinforcement means | |
| Kwon et al. | Mechanical property improvements in aluminum alloy through grain refinement using friction stir process | |
| EP3561195B1 (en) | Ribbed reinforcing bar | |
| CN111042845A (en) | Double-curvature anchor rod and manufacturing method thereof | |
| JP4390157B1 (en) | High tensile strength bolt and its fastening method | |
| CN101856754A (en) | Air vane torsion lever processing technology | |
| DE102015014001A1 (en) | Sprocket and method and apparatus for its production | |
| Rassa et al. | Effects of Equal Channel Angular Pressing (ECAP) Process with an Additional Expansion-Extrusion Stage on Microstructure and Mechanical Properties of Mg–9Al–1Zn | |
| RU2581701C1 (en) | Device for straightening and controlling curvature of rods | |
| JPH0668284B2 (en) | Austenitic stainless steel bolt and its manufacturing equipment | |
| Zhilyaev et al. | Analysis of the degree isotropic deformation, strength and structure steel samples after severe deformation by shifting | |
| WO2017176741A1 (en) | Lockbolt fastening system | |
| Tomaszewska et al. | Research of selected properties of two types of high manganese steel wires |