盲螺栓實(shí)現(xiàn)非盲目強(qiáng)度

加利福尼亞州歐文市-盲人螺栓比傳統(tǒng)的螺母和螺栓更弱，更不可靠，長(zhǎng)期以來(lái)一直是建筑行業(yè)的繼子。這種觀點(diǎn)在用于橋梁和建筑結(jié)構(gòu)的管狀鋼部件的組裝中尤其如此。不愿意或無(wú)法為這些應(yīng)用指定盲孔緊固件，工程師焊接梁，將螺母板預(yù)先連接到內(nèi)部，或切割進(jìn)入孔并使用標(biāo)準(zhǔn)螺栓。

每種方法都有其缺點(diǎn)。焊縫需要熟練的勞動(dòng)力，改變材料特性，通常需要更厚的規(guī)格，并且需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。堅(jiān)果板缺乏彈性，通道孔削弱了結(jié)構(gòu)。在日本，管狀鋼已經(jīng)流行了五十多年，這些方法都沒(méi)有滿足一系列項(xiàng)目，包括將加固板連接到現(xiàn)有橋梁。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，新日鐵的工程師向哈克國(guó)際公司求助，并要求該公司開(kāi)發(fā)一種高強(qiáng)度的盲孔緊固件。結(jié)果是ULTRA-TWIST(TM)，第一個(gè)符合ASTM A-325標(biāo)準(zhǔn)的盲螺栓。

起初，哈克工程師提出了合乎邏輯且簡(jiǎn)單的方法：使用更大的標(biāo)準(zhǔn)盲孔緊固件。但他們的日本同行希望避免鉆兩個(gè)略有不同的孔尺寸的混亂和麻煩，說(shuō)沒(méi)有。盲孔和非盲孔緊固件必須具有相同的直徑。

為了尋求更高的性能，工程師們對(duì)現(xiàn)有的盲擰螺栓的每一個(gè)限制進(jìn)行了攻擊。名單上的第一個(gè)是拉伸強(qiáng)度。盲螺栓比標(biāo)準(zhǔn)螺栓弱，因?yàn)樗鼈儽池?fù)著在工件難以接近的一側(cè)形成頭部的需要。它們通常包括一個(gè)套管，當(dāng)使用者擰緊螺母時(shí)，套管會(huì)彎曲并膨脹。但是套筒遠(yuǎn)離芯銷(xiāo)的直徑，降低了緊固件的強(qiáng)度。

A-325標(biāo)準(zhǔn)允許螺栓的硬度范圍從RC25到RC35。較硬的銷(xiāo)具有較高的拉伸強(qiáng)度。但是，為了安全起見(jiàn)，設(shè)計(jì)必須考慮到較低的數(shù)字。通過(guò)縮小芯銷(xiāo)的硬度范圍并將該范圍集中到秤的上端，工程師將銷(xiāo)的功能強(qiáng)度提高到標(biāo)準(zhǔn)尺寸螺栓的功能強(qiáng)度。“這對(duì)我們來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常艱難的制造要求，”哈克研發(fā)副總裁Shahriar Sadri說(shuō)。

穿線通過(guò)減小銷(xiāo)的橫截面來(lái)降低緊固件的拉伸極限。為了完成最后一點(diǎn)工作，工程師們?yōu)閁LTRA-TWIST(TM)創(chuàng)建了新的螺紋設(shè)計(jì)并申請(qǐng)了專利。細(xì)長(zhǎng)的形狀和更圓潤(rùn)的形狀，螺紋設(shè)計(jì)最大化了銷(xiāo)的橫截面積。結(jié)果是：“我們從尺寸較小的緊固件獲得與全尺寸螺母和螺栓相同的性能，”Sadri說(shuō)。

Huck向他們的日本合作伙伴介紹了新設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)表現(xiàn)良好 - 除了夾緊。“我們通過(guò)兩個(gè)套管之間的動(dòng)作/反應(yīng)損失了約30%的夾緊力，”Sadri解釋說(shuō)。與其他盲螺栓設(shè)計(jì)一樣，第一次迭代使用螺母將驅(qū)動(dòng)套筒壓在燈泡套筒上。即使在燈泡套筒完全形成盲側(cè)頭部之后，一些夾緊載荷仍然通過(guò)套筒承載。

回到他們的CAD工作站，哈克工程師設(shè)計(jì)了一種創(chuàng)新的方法來(lái)阻止套管通過(guò)剪切墊圈分擔(dān)負(fù)載。剪切墊圈夾在軸承墊圈和驅(qū)動(dòng)套筒之間，將螺母的壓縮力傳遞給燈泡套筒以形成頭部。一旦頭部完全成形，繼續(xù)用力剪切墊圈并允許所有夾緊力通過(guò)軸承墊圈反應(yīng)并進(jìn)入接頭。“通過(guò)剪切墊圈，我們可以通過(guò)接頭恢復(fù)所有緊固載荷的100%，”Sadri說(shuō)。作為額外的好處，

經(jīng)過(guò)新日鐵的大規(guī)?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，哈克的新型高強(qiáng)度盲螺栓在美國(guó)上市。用戶使用標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)剪切扳手在35至50秒內(nèi)安裝螺栓，簡(jiǎn)化了大多數(shù)盲接頭的組裝。根據(jù)日本的研究，該公司聲稱緊固件可以節(jié)省50%的勞動(dòng)力成本，同時(shí)排除焊接。

雖然這些螺栓看起來(lái)很簡(jiǎn)單，但Huck聲稱ULTRA-TWIST(TM)的開(kāi)發(fā)是該公司面臨的更大挑戰(zhàn)之一。薩德里說(shuō)：“我認(rèn)為以前沒(méi)有人必須過(guò)多地優(yōu)化緊固件。”