TWI535916B - 固定螺樁及固定螺樁之製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種機械式固定件，特別是一種將物件或結構附接至基材之固定螺樁。
固定螺樁一般係用來將物件或結構附接至基材。一般固定螺樁係包括螺柱、錐狀心軸或楔形物及夾件或套管件。使用時，於該基材中以鑽鑿或其他方式開設一孔，其直徑略大於該楔形物或該套管件。該孔的大小允許該楔形物及該套管件通過其內，並提供一定程度之摩擦力。即，當該楔形物及該套管件插入該孔，一螺帽於該固定螺樁上旋轉以使該楔形物漸漸移入該套管件。當該楔形物沿該孔之軸移動，該套管件膨脹並擴張至該孔之邊緣。該套管件擴張後，而於該楔形物與該基材之間有一材料厚度。該楔形部直徑將有效地增加為該套管件直徑的約兩倍。該孔不會因該前述元件的膨脹而改變孔徑，因而該基材中孔徑明顯保持不變的情況下，該螺樁則能實質上地永久固定至該基材上。
習用固定螺栓的功能與使用壽命，絕大部分由該套管件的特性決定。具體而言，該套管件的材料必須足夠耐用而提供該螺樁適當的固定性能與合理的使用壽命；特別是針對混凝土結構，該套管件的材料壽命將取決於破裂與否。迄今為止，唯一被普遍接受而可應用至混凝土結構而不破裂的材料為不鏽鋼材料；然而，不鏽鋼材料因價格因素，使成本難以降低。由於經濟上的考量對業界相形重要，因此，一直以來業界都在尋找可被接受的替代結構。
除價格考量外，零件可能以不同金屬製成，但經暴露一段時間之後，零件會因電流腐蝕而逐漸劣化。電流腐蝕通常係發生於組分之間的接觸點或接合介面。又，會發生由機械負載與化學侵蝕之組合造成的應力腐蝕破裂。更具體地，應力腐蝕破裂係由特定侵蝕媒介或特定壓力所造成。通常混凝土結構包含氯化鈣、亞硫酸鹽、氯化鋁等材料或其他化學材料，當使用不鏽鋼零件做為機械式固定件而應用至該混凝土結構時，亦容易發生應力腐蝕破裂，特別是冷加工製作之不鏽鋼將相形惡化。此等破裂現象係難以從零件外露的部分檢查得知，更遑論零件埋進混凝土結構之鑽孔內而無從察知。
本發明之其中一目的在於提供一種固定螺樁，其係包括螺柱件，其係具有本體部，該本體部係具有第一端通過中段部延伸至第二端。楔型件，其係可操作性地結合至該螺柱件之該第二端，該楔型件包括主體，其係大致具有錐台外型；該楔型件係由維氏硬度為約218HV至約290HV間之材料所製成。套管件，其係定位至該螺柱件之該第二端且鄰接該楔型件；該套管件係由維氏硬度為約218HV至約290HV間之材料所製成。
本發明之又一目的在於提供一種固定螺樁，其係包括螺柱件，其係具有本體部，該本體部係具有第一端通過中段部延伸至第二端。楔型件，其係可操作性地結合至該螺柱件之該第二端，該楔型件係由維氏硬度為約218HV至約290HV間之亞共晶鋼(hypoeutectic steel)所製成。套管件，其係定位至該螺柱件之該第二端且鄰接該楔型件；該套管
件係由維氏硬度為約218HV至約290HV間之之亞共晶鋼所製成。
本發明之又一目的在於提供一種固定螺樁之製作方法，其係包括：製備螺柱件，該螺柱件係包含本體部，該本體部係具有第一端通過中段部延伸至第二端，提供楔型件至該螺柱件之該第二端，該楔型件係由維氏硬度為約218HV至約290HV間之亞共晶鋼所製成；以及附接套管件至該螺柱件之該第二端且鄰接該楔型件；該套管件係由維氏硬度為約218HV至約290HV間之亞共晶鋼所製成。
為能更進一步了解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關於本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
以下之詳細說明描述經揭露之本發明的設備及方法之具體實施例，其係用為例示而非限制本發明。
根據例示性之具體實施例係提供一種固定螺樁2。如圖所示，該固定螺樁2係用以固定物體，如鋼板4至結構，如混凝土牆6。更具體而言，該固定螺樁2係由該鋼板4之穿孔8伸入該混凝土牆6之內孔10。該固定螺樁2係用以接合該內孔10之周壁部12，以固定該鋼板4至該混凝土牆6上。當然，除固定鋼板至混凝土牆外，該固定螺樁2可具更廣泛之應用。此外，以下於有關具有特殊結構之該固定螺樁2的敘述，係保證該固定螺樁2應用於破裂混凝土結構之使用壽命。
根據本發明之例示性具體實施例，該固定螺樁2包括螺柱件16，該螺柱件16具有本體部19，該本體部19係具有
第一端21通過中段部23延伸至第二端22。如具體實施例所示，該中段部23亦由該第一端21開始設有帶螺紋，直至恰恰接近該第二端22之一點。該固定螺栓2亦顯示包括於該螺柱件16之該第二端22設置之錐狀心軸或楔型件30。於例示性具體實施例中，該楔型件30係一體成型至該螺柱件16上；然而，該楔型件30可為分離式元件，而可可操作性地接合至該螺柱件16上。於任何情況中，該楔型件30包括主體33，其係具有錐台外型34部。
根據本發明之例示性具體實施例，該楔型件30係由亞共晶鋼(hypoeutectic steel)所製成，其含碳量係低於共晶鋼(eutectic steel)。根據本發明之一面向之具體實施例，該楔型件30係為約S 1030鋼至約S 1060鋼間之中碳鋼除由亞共晶鋼製成之外，該楔型件30可於維氏硬度為約218HV至約290HV之間硬化。根據本發明之一例示性面向，該楔型件30之硬度係於維氏硬度約220HV至約265HV之間。該楔型件30可為全面硬化或表面硬化。根據本發明之例示性具體實施例，該楔型件30係硬化至於介於約0.005吋(0.127厘米)與約0.025吋(0.635厘米)間之深度。當然，該楔型件30硬度的測量深度不拘，可由表面到中心點。
根據本發明之進一步例示性具體實施例，該固定螺樁2更進一步於該螺柱件16之該第二端22設置之夾件或套管件40，並鄰接該楔型件30。該套管件40具有主體段42，其係具有第一端部43延伸至第二端部44。如圖所示，該主體段42具有第一翼部46與第二翼部47，其係迫入該內孔10之該周壁部12，其細節容後補充。第一翼部46與第二翼部47係朝向端部。且第一翼部46與第二翼部47分別包
括一抓持部49、50；該等抓持部49、50係組態並配置以於固定螺栓拴緊之後防止該套管件40轉動。根據本發明之例示性具體實施例所示，該套管件40係由單獨之由亞共晶鋼所製成。然而，應了解的是，該套管件40可由複合組分製成。
進一步根據本發明之例示性具體實施例，該套管件40係由亞共晶鋼所製成，其含碳量係低於共晶鋼。根據本發明一方面例示性具體實施例，該套管件40係為約S 1030鋼至約S 1060鋼間之中碳鋼。此外，該套管件40由亞共晶鋼製成的條件下，該套管件40於維氏硬度為約218HV至約290HV之間硬化。根據本發明之一例示性面向，該套管件40之硬度係於維氏硬度約220HV至約265HV之間。根據本發明之任一例示性具體實施例，該套管件40係硬化於介於約0.005吋(0.127公厘)與約0.025吋(0.635公厘)間之深度。當然，該套管件40硬度的測量深度不拘，亦可由表面到中心點。
又進一步根據本發明之例示性具體實施例，製成該楔型件30與該套管件40之材料係材料特性與硬度實質上相近之材料。意即，該楔型件30與該套管件40均由實質上相近的亞共晶鋼製成，且其硬度實質上相近。由於兩者含碳量與硬度實質上匹配，該楔型件30無須冷加工或冷軋即能沒入該套管件40。更具體而言，一旦該固定螺樁2已就位至該內孔10內且該鋼板4已安裝定位，迫緊件55固定至該螺柱件16之該第一端21。該經固緊之迫緊件55係因該楔型件30相對於該套管件40軸向位移而迫緊該螺柱件16。繼續迫緊該迫緊件55，以令該楔型件30更進一步伸入
該套管件40，致使該第一、第二翼部46、47於該內孔10內擴張至該周壁部12。意即，當該迫緊件55固緊時，該楔型件30相對該套管件40滑動；更進一步固緊該迫緊件55時，可將該鋼板4完全固定至該混凝土牆6上。當然，應了解的是，該固定螺樁2可自行固定至結構上。意即，將該鋼板4附接至該混凝土牆6上，其係僅該固定螺樁2之其中一例示性應用；該固定螺樁2之應用係不受本具體實施例之限制。
一般所需的固緊量係會於該楔型件30與該套管件40間的接合介面(未分別標示)產生壓力。在特定情況下使用特定材料時，迫緊螺樁而產生之壓力，可能使楔型件30之部分將形成冷銲或冷軋狀態結合至套管件之一部分，反之亦然。冷銲或冷軋效果一產生，該螺樁則呈一體式元件。為避免冷銲與冷軋狀態的產生，許多先前技術的螺樁採用不鏽鋼材料。
欲有效地避免前述狀況時，不鏽鋼材料的使用將使螺樁的單位成本大幅地提高。相比之下，根據此處說明之本發明之例示性具體實施例，其材料應用之單位成本可明顯低於不鏽鋼材料，且同樣可避免冷銲與冷軋狀態。更具體而言，亞共晶鋼及/或係由維氏硬度為約218HV至約290HV間之鋼材保證該楔型件30滑入該套管件40而不產生冷銲與冷軋狀態。此外，該楔型件30與該套管件40於材料特性上係為實質匹配而不會產生冷銲與冷軋狀態，且該螺樁的成本亦可降低。最後，與先前技術不同的是，根據本發明提供之螺樁，其係能符合應用至破裂混凝土。
以上所述，為本發明之例示性具體實施例或具體實施
例，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者將了解，在不背離本發明之精神所做的各種變化及等效修飾可取代彼等元件。此外，在不背離本發明精神下，可進行許多修改以適應本發明教示之特殊情形或材料。因此，本發明並不限定於做為實施本發明之最佳模式所揭露的特別實施例而已，本發明係包括所有落入申請專利範圍中的所有具體實施例。
2‧‧‧固定螺樁
4‧‧‧鋼板
6‧‧‧混凝土牆
8‧‧‧穿孔
10‧‧‧內孔
12‧‧‧周壁部
16‧‧‧螺柱件
19‧‧‧本體部
21‧‧‧第一端
22‧‧‧第二端
23‧‧‧中段部
30‧‧‧楔型件
33‧‧‧主體
34‧‧‧錐台外型
40‧‧‧套管件
42‧‧‧主體段
43‧‧‧第一端部
44‧‧‧第二端部
46‧‧‧第一翼部
47‧‧‧第二翼部
49、50‧‧‧抓持部
55‧‧‧迫緊件
以上描述不應被視為限制本發明。藉由隨附圖式，相似元件表示個別圖式中相應的組件，其中：圖1為本發明之一種固定螺樁之一具體實施例之側視示意圖。
參考圖式之實施例，本發明中的詳細說明中闡述具體實施例實施例及其優點及特徵。
2‧‧‧固定螺樁
4‧‧‧鋼板
6‧‧‧混凝土牆
8‧‧‧穿孔
10‧‧‧內孔
12‧‧‧周壁部
16‧‧‧螺柱件
19‧‧‧本體部
21‧‧‧第一端
22‧‧‧第二端
23‧‧‧中段部
30‧‧‧楔型件
33‧‧‧主體
34‧‧‧錐台外型
40‧‧‧套管件
42‧‧‧主體段
43‧‧‧第一端部
44‧‧‧第二端部
46‧‧‧第一翼部
47‧‧‧第二翼部
49、50‧‧‧抓持部
55‧‧‧迫緊件
Claims (25)
- 一種固定螺樁，其係包括：螺柱件，其係包括本體部，該本體部係具有第一端通過中段部延伸至第二端；楔型件，其係可操作性地結合至該螺柱件之該第二端，該楔型件包括主體，其係大致具有錐台外型，該楔型件係由維氏硬度為218HV至290HV間之材料所製成；以及套管件，其係定位至該螺柱件之該第二端且鄰接該楔型件，該套管件係由維氏硬度為218HV至290HV間之材料所製成，並包括使套管件在使用時可迫入內孔的周壁部內以防止套管件轉動的抓持部。
- 如申請專利範圍第1項之固定螺樁，其中該楔型件係由維氏硬度為220HV至265HV間之材料所製成。
- 如申請專利範圍第1項之固定螺樁，其中該套管件係由維氏硬度為220HV至265HV間之材料所製成。
- 如申請專利範圍第1項之固定螺樁，其中該套管件係由維氏硬度與製造該楔型件之材料之維氏硬度不同之材料所製成。
- 如申請專利範圍第1項之固定螺樁，其中該套管件係由維氏硬度與製造該楔型件之材料之維氏硬度實質相同之材料所製成。
- 如申請專利範圍第1項之固定螺樁，其中維氏硬度係於深度介於0.005吋(0.127公厘)與0.025吋(0.635公厘)間測量所得。
- 如申請專利範圍第1項之固定螺樁，其中該楔型件係由亞共晶鋼(hypoeutectic steel)所製成。
- 如申請專利範圍第7項之固定螺樁，其中該楔型件係由中碳鋼所製成。
- 如申請專利範圍第8項之固定螺樁，其中該中碳鋼係介於S 1030鋼至S 1060鋼。
- 如申請專利範圍第1項之固定螺樁，其中該套管件係由亞共晶鋼所製成。
- 如申請專利範圍第10項之固定螺樁，其中該套管件係由中碳鋼所製成。
- 如申請專利範圍第11項之固定螺樁，其中該中碳鋼係介於S 1030鋼至S 1060鋼。
- 如申請專利範圍第1項之固定螺樁，其中該套管件係由麻田散體鋼所製成。
- 如申請專利範圍第13項之固定螺樁，其中該套管件係由預硬之麻田散體鋼所製成。
- 一種固定螺樁，其係包括：螺柱件，其係包括本體部，該本體部係具有第一端通過中段部延伸至第二端；楔型件，其係可操作性地結合至該螺柱件之該第二端，該楔型件係由維氏硬度為218HV至290HV間之亞共晶鋼所製成；以及套管件，其係定位至該螺柱件之該第二端且鄰接該楔型件，該套管件係由維氏硬度為218HV至290HV間之亞共晶鋼所製成，並包括使套管件在使用時可迫入內孔的周壁部內以防止套管件轉動的抓持部。
- 如申請專利範圍第15項之固定螺樁，其中該套管件係由維氏硬度與製造該楔型件之材料之維氏硬度實質相同之 材料所製成。
- 如申請專利範圍第16項之固定螺樁，其中該楔型件之維氏硬度係於深度介於0.005吋(0.127公厘)與0.025吋(0.635公厘)間測量所得。
- 如申請專利範圍第17項之固定螺樁，其中該套管件之維氏硬度係於深度介於0.005吋(0.127公厘)與0.025吋(0.635公厘)間測量所得。
- 如申請專利範圍第15項之固定螺樁，其中該套管件係由麻田散體鋼所製成。
- 如申請專利範圍第19項之固定螺樁，其中該套管件係由預硬之麻田散體鋼所製成。
- 如申請專利範圍第15項之固定螺樁，其中製成該楔型件之該亞共晶鋼係介於S 1030鋼至S 1060鋼間之中碳鋼。
- 如申請專利範圍第15項之固定螺樁，其中製成該套管件之該亞共晶鋼係介於S 1030鋼至S 1060鋼間之中碳鋼。
- 一種固定螺樁之製作方法，該方法係包括：製備螺柱件，該螺柱件係包括本體部，該本體部係具有第一端通過中段部延伸至第二端；提供楔型件至該螺柱件之該第二端，該楔型件係由維氏硬度為218HV至290HV間之亞共晶鋼所製成；以及附接套管件至該螺柱件之該第二端且鄰接該楔型件，該套管件係由維氏硬度為218HV至290HV間之亞共晶鋼所製成，並包括使套管件在使用時可迫入內孔的周壁部內以防止套管件轉動的抓持部。
- 如申請專利範圍第23項之固定螺樁之製作方法，其中製造該楔型件與該套管件中至少一者之該亞共晶鋼係包括 介於S 1030鋼至S 1060鋼間之中碳鋼。
- 如申請專利範圍第23項之固定螺樁之製作方法，其中該套管件係由維氏硬度與製造該楔型件之材料之維氏硬度實質相同之材料所製成。
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