一种张力控制结构用高强螺栓的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高强螺栓，该螺栓适用于风力发电塔基基础的预应力锚固、桥梁 的张拉、大型钢结构桁架的张拉、岩石护坡的锚固等。
【背景技术】
[0002] 风力发电塔基基础、桥梁、大型钢结构桁架用的高强螺栓根据使用要求和结构要 求，高强螺栓的直径大（Mt30~Mt64)，杆体长（3m~12m)。传统的螺栓加工工艺和现有的 螺栓标准已不能满足生产工艺的要求，为了满足结构对螺栓的力学性能、断裂韧性、疲劳性 能、松她性能的要求，提尚生广率，降低生广成本，在现有螺检标准的基础上，参考ASTM标 准设计了风力发电塔基基础、桥梁、大型钢结构桁架用的高强螺栓的牙型角、螺距、牙高、牙 底和牙顶圆弧半径等参数。
[0003] 此螺栓命名为张力控制结构用高强螺栓，制作张力控制结构用高强螺栓对合金材 料的纯净化要求比较高，由于螺栓的杆体很长不易于表面去销加工(不剥皮)，故对钢材的 冶炼浇铸、乳制技术要求很高，需要的是尺寸精度良好无表面缺陷的棒材。
[0004] 由于螺栓的杆体很长，如果用传统的热处理工艺对螺栓进行调质处理那么螺栓的 变形量很大，特别是螺栓的弯曲度根本无法保证，而且整支螺栓的强度不一致，所以采用感 应加热快速热处理调质生产线来实现螺栓的力学性能要求，总长范围内弯曲度可控制在 6%。以内。
[0005] 螺纹的加工采用冷滚压成型技术，螺纹的表面粗糙度对螺栓的疲劳寿命影响很 大，滚压螺纹可提高螺纹表面的光洁度，特别是螺纹牙沟表面的光洁度，因而有利于螺栓疲 劳强度的提高，滚压螺纹会产生形变强化层和较高的残余压应力，对阻止疲劳裂纹的萌生 和早期扩展起很大作用。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种张力控制结构用高强螺栓，该螺栓通过特殊设计的螺纹 规格、材料和加工方法，使得该螺栓具有较高强度并且在张拉力条件下不会发生断裂。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下： 一种张力控制结构用高强螺栓，包括螺杆和设置在螺杆两端的螺纹，所述螺纹具有如 下规格： 当螺纹大径为30mm时，螺纹的螺距为4. 0mm，牙型角为50°，螺纹高为2. 0mm，螺纹 升角为2° 36'，牙底圆角半径为0.6mm，牙顶圆角半径为0.4mm，螺纹收尾过渡带长度为 24mm； 当螺纹大径为36mm时，螺纹的螺距为4. 5mm，牙型角为50°，螺纹高为2. 2mm,螺纹 升角为2° 24'，牙底圆角半径为0.8mm，牙顶圆角半径为0.6mm，螺纹收尾过渡带长度为 27mm； 当螺纹大径为42mm时，螺纹的螺距为5. 0mm，牙型角为50°，螺纹高为2. 4mm,螺纹 升角为2° 16'，牙底圆角半径为1.0mm，牙顶圆角半径为0.8mm，螺纹收尾过渡带长度为 30mm； 当螺纹大径为48mm时，螺纹的螺距为5. 5mm，牙型角为50°，螺纹高为2. 6mm,螺纹 升角为2° 13'，牙底圆角半径为1.2mm，牙顶圆角半径为1.0mm，螺纹收尾过渡带长度为 33mm； 当螺纹大径为56mm时，螺纹的螺距为6. 0mm，牙型角为50°，螺纹高为2. 8mm,螺纹 升角为2° 03'，牙底圆角半径为1.4mm，牙顶圆角半径为1.2mm，螺纹收尾过渡带长度为 36mm； 当螺纹大径为64mm时，螺纹的螺距为6. 5mm，牙型角为50°，螺纹高为3.Omm,螺纹 升角为1° 58'，牙底圆角半径为1.6mm，牙顶圆角半径为1.4mm，螺纹收尾过渡带长度为 39mm； 其中，所述螺纹收尾过渡带指的是在螺纹和螺杆的过渡处设置过渡带，在过渡带上由 螺纹中径逐步过渡到螺纹小径。
[0008] 螺纹在滚压过程中，是在钢棒的外径也就是螺纹的中经上进行滚压的，压下部位 是螺纹的沟底也就是螺纹的小径，挤出的最高部位是螺纹的大径，所以说过渡带上由螺纹 中径逐步过渡到螺纹小径。
[0009] 制作高强螺栓的合金材料中P含量应小于0. 009%、s含量应小于0. 004%，氢含量小 于211^/1113，氮含量小于1211^/1113、氧含量1011^/111 3，(3含量在0.25~0.30%、31含量在0.06~ 0? 08%、Mn含量在 1. 06~1. 07%、Cr含量在 0? 25~0? 27%、Ti含量在 0? 03%、B含量在 0? 002% 〇
[0010] 采用感应加热对螺杆进行快速热处理。
[0011] 采用滚压成型技术加工螺纹。
[0012] 本发明所述张力控制结构用高强螺栓优秀的力学性能要靠以下三点来保证： 1、对合金材料的要求：合金材料的P、含量应小于〇. 009%、s含量应小于0. 004%氢含量小于211^/1113'氮含量小于1211^/1113、氧含量1011^/111 3，(3含量在0.25~0.30、31含量在0.06~ 0? 08、Mn含量在1. 06~1. 07、Cr含量在0? 25~0? 27、Ti含量在0? 03%、B含量在0? 002% 。张力控制结构用高强螺栓用钢的纯净化、低合金化、微合金化从源头保证了工程结构件对 环境的适应性和材料的强韧性。
[0013] 、螺纹的冷滚压工艺，螺纹几何参数的设计，保证了螺栓的强度要求和冷滚压的成 型工艺要求，设计的牙型类似于梯形，牙顶宽度是普通螺纹牙顶宽度的2. 46倍，保证了在 防腐前的抛丸工艺中螺纹牙的完好性。
[0014] 、力学性能的保证：达到张力控制结构用高强螺栓的力学性能是在感应加热快速 热处理技术准备上实现的，感应加热快速热处理技术可以显著地提高钢材力学性能的均匀 性和稳定性，减少氧化防止脱碳改善热处理钢材的表面质量，两种类型的螺栓是在连续加 热、淬火、回火的全自动热处理生产线上完成调质处理的，加热淬火过程中，螺栓的运行状 态是螺旋型直线运动，可保持螺栓原有精度的螺纹表面，螺栓在感应圈内加热，在高温条件 下，感应圈内空气稀薄，螺栓在低密度空气介质环境中加热，由于螺栓在高于850°C的高温 条件下停留时间不超过8秒，螺栓表面只形成轻微的氧化层，螺栓即保持了原有的表面精 度，也保证了螺栓的直线度。
[0015] 本发明具有的技术效果： 张力控制结构用高强螺栓的研制及在风力发电基础中的使用使基础土方的开挖量减 少25%，安装方便快捷，人工成本降低，施工周期缩短。
[0016] 张力控制结构用高强螺栓在感应加热快速热处理设备进行调质处理时加热能力 强大能实现快速升温节约能源。可准确控制热处理温度