錨釘和形成錨釘的方法
2023-09-10 21:32:10
專利名稱：錨釘和形成錨釘的方法
技術領域：
本文中公開的主題涉及機械緊固件的技術，並且尤其涉及用於將物體或結構附接於基部材料的錨釘。
背景技術：
錨釘通常用於將物體或結構附接於基部材料。通常的錨釘包括螺柱、錐形心軸或楔部以及夾子或套筒部。在使用中，具有僅比楔部和套筒略微大的直徑的孔被鑽在或者以其它方式形成在基部材料中。孔的尺寸允許楔部和套筒通過，同時仍提供一些量的摩擦。也就是，一旦插入到孔中，螺母就在錨釘上轉動，導致楔部被拉進到套筒內。隨著楔部沿著孔的軸線移動，套筒擴張進入與孔的側面部的接觸。然而，當套筒擴張時，套筒的材料厚度介於楔部和基部材料之間。其使楔部的直徑有效地增加大約兩倍的套筒厚度。因為基部材料中的孔的直徑沒有因擴張插入而明顯地改變，所以錨釘變成基本上永久地固定在基部材料中。該錨釘的功能和壽命在很大程度上都依賴套筒部的特性。更具體地，形成套筒的材料必須足夠耐用以提供合適的錨固能力和合理的使用壽命，尤其是在混凝土結構中，該混凝土結構在它們的服務壽命期間易於裂開。迄今為止，對於易於裂開的混凝土結構被視為技術上可接受的唯一材料是不鏽鋼。雖然這種材料非常適合該作業，但是其成本方面讓人難以承受。由於經濟利益在幾乎所有行業中都是重要的，所以技術上總是願意接受替代的結構。除了成本考慮之外，由不同的金屬製成的構件隨著時間的推移在暴露於元件時， 將經歷由電偶腐蝕導致的損害。電偶腐蝕通常發生在構件之間的接觸點或交界區域處。此外，作為機械負荷和化學侵蝕結合的結果，將發生應力腐蝕斷裂。更具體地，應力腐蝕斷裂因特定的材料條件、特定的(特殊的)侵蝕媒介以及拉伸應力而產生。當用於通常包括氯化鈣、亞硫酸鹽、氯化鋁以及其它的化學物質的混凝土中時，由不鏽鋼製成的機械緊固件容易發生應力腐蝕斷裂。應力腐蝕斷裂會在經高冷處理的不鏽鋼上惡化。該斷裂在暴露的部件上難以檢測，並且當用於在混凝土中鑽出的孔中時幾乎不可能檢測。
發明內容
根據本發明的一個方面，錨釘包括螺柱部，該螺柱部包括本體部，該本體部具有通過中間部延伸至第二端的第一端。楔形部件可操作地聯接到螺柱部的第二端。楔形部件包括本體，該本體具有通常的截頭圓錐形的輪廓，並且由具有在大約218HV和大約^K)HV之間的維氏硬度的材料形成。套筒元件在鄰近楔形部件的第二端處設置在螺柱部上。套筒元件由具有在大約218HV和大約^OHV之間的維氏硬度的材料形成。根據本發明的另一方面，錨釘包括螺柱部，該螺柱部包括本體部，該本體部具有通過中間部延伸至第二端的第一端。楔形部件可操作地聯接到螺柱部的第二端。楔形部件由具有在大約218HV和大約^K)HV之間的維氏硬度的亞共晶鋼形成。套筒元件在鄰近楔形部件的第二端處設置在螺柱部上。套筒元件由具有在大約218HV和大約^K)HV之間的維氏硬度的亞共晶鋼形成。根據本發明的又一方面，形成錨釘的方法包括形成螺柱部，該螺柱部包括本體部，該本體部具有通過中間部延伸至第二端第一端，將由具有在大約218HV和大約^OHV之間的維氏硬度的亞共晶鋼形成的楔形部件設置在螺柱部的第二端處，並且在鄰近楔形部件的第二端處，將由具有在大約218HV和大約^K)HV之間的維氏硬度的亞共晶鋼形成的套筒元件附接於螺柱部。從下面結合附圖進行的描述中，這些和其它的優點及特徵將變得更清楚。
下面的描述無應被以任何方式視為限定。參照附圖，其中，同樣的附圖標記在各視圖中表示對應的構件，其中圖1是根據示例性實施方式的錨釘的側視圖。參照附圖，通過示例詳細的描述解釋了本發明的實施方式和優點以及特徵。
具體實施例方式參照附圖，在本文中通過舉例而非限定介紹了被公開的裝置和方法的下述的實施方式的具體說明。根據示例性實施方式的錨釘總體上被表示為2。錨釘2被示出為將諸如鋼板4之類的物體緊固至示出為混凝土壁6的結構。更具體地，以及如將在下面更充分地詳細描述的，錨釘2延伸穿過形成在鋼板4上的孔8到形成在混凝土壁6中的鑽孔10內。錨釘2被構造用於接合鑽孔10的側壁部12，以將鋼板4緊固至混凝土壁6。當然，應當理解，雖然示出將鋼板保持到混凝土壁6，但是錨釘2可以在更多種應用中被採用。此外，下面描述的特定結構允許待被授予證書的錨釘2用於混凝土的部件中，所述混凝土部件在它們的服務壽命期間易於裂開。根據示例性實施方式，錨釘2包括螺柱部16，該螺柱部16具有包括第一端21的本體部19，該第一端通過中間部23延伸至第二端22。在示出的實施方式中，從第一端21到恰好在第二端22之前的點對中間部23進行螺紋加工。錨釘2還被示出為包括布置在第二端22處的錐形心軸或楔形部件30。根據示例性實施方式的一個方面，楔形部件30與螺柱部16 —體地形成。然而，應當理解，楔形部件30可以形成為可操作地聯結至螺柱部16的單獨元件。不論如何，楔形部件30包括具有截頭圓錐形側面部34的本體33。根據示例性實施方式，楔形部件30由亞共晶鋼形成，該亞共晶鋼具有小於共晶鋼的碳含量。根據示例性實施方式的方面，楔形部件30由從大約1030鋼至大約1060鋼的中碳鋼形成。除了由亞共晶鋼形成之外，楔形部件30被硬化到在大約218HV和大約^K)HV之間的維氏硬度(HV)。根據示例性方面，楔形部件30具有在大約220HV至大約之間的維氏硬度。楔形部件30可以被完全硬化或被表面硬化。根據示例性實施方式，楔形部件30 被硬化至在大約0. 005英寸(0. 127mm)和大約0. 025英寸(0. 635mm)之間的深度。當然， 還應當理解，可以在楔形部件30的從表面到中心的任何深度處測量硬度。進一步根據示例性實施方式，錨釘2包括布置在螺柱部16的鄰近楔形部件30的
5第二端22處的夾子或套筒元件40。套筒元件40包括本體部分42，該本體部分42具有延伸至第二端部分44的第一端部分43。本體部分42也被示出為包括第一翼部件46和第二翼部件47，如將在下面更充分地討論的，第一翼部件46和第二翼部件47被強制進入鑽孔10 的側壁部12內。為了達到該目的，每個翼部件46和47包括各自的夾緊元件49和50，如將在下面更充分地詳細描述的，夾緊元件49和50被構造且布置成在錨釘被擰緊時防止套筒元件40轉動。在示出的示例性實施方式中，套筒元件40由亞共晶鋼的單件體形成。然而， 應當理解，套筒元件40可以由多個構件形成。仍進一步根據示例性實施方式，套筒元件40由亞共晶鋼形成，該亞共晶鋼具有小於共晶鋼的碳含量。根據示例性實施方式的方面，套筒元件40由從大約1030鋼至大約 1060鋼的中碳鋼形成。除了由亞共晶鋼形成之外，套筒元件40被硬化到在大約218HV和大約^OHV之間的維氏硬度(HV)。根據示例性方面，套筒元件40具有在大約220HV至大約之間的維氏硬度。根據示例性實施方式，套筒元件40被硬化到在大約0. 005英寸 (0. 127mm)和大約0. 025英寸(0. 635mm)之間的深度。當然，還應當理解，可以在套筒元件 40的從表面到中心的任何深度處測量硬度。又進一步根據示例性實施方式，楔形部件30和套筒元件40由具有基本相似的特性和硬度的材料形成。也就是，楔形部件30和套筒元件40 二者都由基本相似的亞共晶鋼形成並且具有基本相似的硬度。通過使碳含量和/或硬度基本匹配，楔形部件30容易被拉進到套筒元件40內而沒有冷焊或咬焊。更具體地，一旦錨釘2放置在鑽孔10內並且鋼板 4被安裝，緊固件55就緊固至螺柱部16的第一端21。隨著緊固件55被擰緊，螺柱部16和楔形部件30通過延伸相對於套筒元件40軸向地移動。緊固件55的繼續擰緊可將楔形部件30進一步拉進到套筒元件40內，導致第一翼部件46和第二翼部件47擴張到鑽孔10的側壁部12內。也就是，隨著緊固件55被擰緊，楔形部件30相對於套筒元件40滑動。仍進一步擰緊緊固件陽可將鋼板4充分地緊固至混凝土壁6。當然，應當理解，錨釘2還可以被單獨地緊固至結構。也就是，將鋼板4附接於混凝土壁6僅作為一個示例性應用被示出，錨釘2可以在各種環境中被採用並且用於無限數量的應用。通常所需要的擰緊的量在楔形部件30和套筒元件40之間的交界區域(沒有單獨地標記)處產生壓力。在某些情況下，當使用某些材料時，通過擰緊錨釘產生的壓力可導致楔形部件的部分冷焊或咬焊到套筒元件的部分上，並且/或反之亦然。當冷焊或咬焊發生時，可危及錨釘的完整性。為了避免冷焊或咬焊，許多現有技術的錨釘使用了不鏽鋼。使用不鏽鋼雖然有效，但是顯著地增加了錨釘的單位成本。相比之下，本文中描述的示例性實施方式使用具有的成本點明顯低於不鏽鋼的材料，但是仍避免冷焊或咬焊的產生。更具體地，亞共晶鋼和/或具有在大約218HV和大約^K)HV之間的維氏硬度的鋼的使用確保了楔形部件30在套筒元件40內滑動而沒有冷焊或咬焊。此外，通過使楔形部件30 和套筒元件40的材料特性基本匹配，進一步避免冷焊和/或咬焊，並且降低錨釘的成本。最後，與現有技術的部件相比，本文中描述的錨釘已經被示出滿足在裂開的混凝土中使用的檢驗要求。雖然已經參照一個示例性實施方式或一些示例性實施方式描述了本發明，但是本領域普通技術人員將理解，在不背離本發明的範圍的情況下，可進行各種改變，並且等同物可被替代其元件。此外，在不背離其實質範圍的情況下，可做出許多修改，以使適應特定的情況或材料適合本發明的教導。因此，意在本發明不限於作為被預期用於執行本發明的最佳實施方式公開的特定實施方式，而是本發明將包括落入在權利要求的範圍之內的所有實施方式。
權利要求
1.一種錨釘，所述錨釘包括螺柱部，所述螺柱部包括本體部，所述本體部具有通過中間部延伸至第二端的第一端；楔形部件，所述楔形部件可操作地聯接到所述螺柱部的所述第二端，所述楔形部件包括本體，所述本體具有大致截頭圓錐形的輪廓，所述楔形部件由具有在大約218HV至大約 290HV之間的維氏硬度的材料形成；以及套筒元件，所述套筒元件在鄰近所述楔形部件的所述第二端處設置在所述螺柱部上， 所述套筒元件由具有在大約218HV至大約^OHV之間的維氏硬度的材料形成。
2.根據權利要求1所述的錨釘，其中，所述楔形部件由具有在大約220HV至大約之間的維氏硬度的材料形成。
3.根據權利要求1所述的錨釘，其中，所述套筒元件由具有在大約220HV至大約之間的維氏硬度的材料形成。
4.根據權利要求1所述的錨釘，其中，所述套筒元件由具有與形成所述楔形部件的所述材料的維氏硬度不同的維氏硬度的材料形成。
5.根據權利要求1所述的錨釘，其中，所述套筒元件由具有與形成所述楔形部件的所述材料的所述維氏硬度基本相同的維氏硬度的材料形成。
6.根據權利要求1所述的錨釘，其中，在大約0.005英寸(0.127mm)至大約0. 025英寸 (0. 635mm)之間的深度測量所述維氏硬度。
7.根據權利要求1所述的錨釘，其中，所述楔形部件由亞共晶鋼形成。
8.根據權利要求7所述的錨釘，其中，所述楔形部件由中碳鋼形成。
9.根據權利要求7所述的錨釘，其中，所述中碳鋼在大約1030鋼至大約1060鋼之間。
10.根據權利要求1所述的錨釘，其中，所述套筒元件由亞共晶鋼形成。
11.根據權利要求9所述的錨釘，其中，所述套筒元件由中碳鋼形成。
12.根據權利要求11所述的錨釘，其中，所述中碳鋼在大約1030鋼至1060鋼之間。
13.根據權利要求1所述的錨釘，其中，所述套筒元件由馬氏體鋼形成。
14.根據權利要求13所述的錨釘，其中，所述套筒元件由預硬化的馬氏體鋼形成。
15.一種錨釘，所述錨釘包括螺柱部，所述螺柱部包括本體部，所述本體部具有通過中間部延伸至第二端的第一端；楔形部件，所述楔形部件可操作地聯接到所述螺柱部的所述第二端，所述楔形部件包括本體，所述本體由具有在大約218HV至大約^K)HV之間的維氏硬度的亞共晶鋼形成；以及套筒元件，所述套筒元件在鄰近所述楔形部件的所述第二端處設置在所述螺柱部上， 所述套筒元件由具有在大約218HV至大約^K)HV之間的維氏硬度的亞共晶鋼形成。
16.根據權利要求15所述的錨釘，其中，所述套筒元件由具有與形成所述楔形部件的所述材料基本相同的維氏硬度的材料形成。
17.根據權利要求16所述的錨釘，其中，在大約0.005英寸(0.127mm)和大約0.025英寸(0.635mm)之間的深度測量所述楔形部件的所述維氏硬度。
18.根據權利要求17所述的錨釘，其中，在大約0.005英寸(0.127mm)和大約0.025英寸(0.635mm)之間的深度測量所述套筒元件的所述維氏硬度。
19.根據權利要求15所述的錨釘，其中，所述套筒元件由馬氏體鋼形成。
20.根據權利要求19所述的錨釘，其中，所述套筒元件由預硬化的馬氏體鋼形成。
21.根據權利要求15所述的錨釘，其中，形成所述楔形部件的所述亞共晶鋼包括在大約1030鋼至1060鋼之間的中碳鋼。
22.根據權利要求15所述的錨釘，其中，形成所述套筒元件的所述亞共晶鋼包括在大約1030鋼至1060鋼之間的中碳鋼。
23.一種形成錨釘的方法，所述方法包括形成螺柱部，所述螺柱部包括本體部，所述本體部具有通過中間部延伸至第二端的第一端；將由具有在大約218HV至大約^K)HV之間的維氏硬度的亞共晶鋼形成的楔形部件設置在所述螺柱部的所述第二端處；以及在鄰近所述楔形部件的所述第二端處，將由具有在大約218HV至大約^OHV之間的維氏硬度的亞共晶鋼形成的套筒元件附接到所述螺柱部。
24.根據權利要求23所述的方法，其中，形成所述楔形部件和所述套筒元件中的至少一個的所述亞共晶鋼包括在大約1030鋼至1060鋼之間的中碳鋼。
25.根據權利要求23所述的方法，其中，所述套筒元件由具有與形成所述楔形部件的所述材料的所述維氏硬度基本相同的維氏硬度的材料形成。
全文摘要
一種錨釘，該錨釘包括螺柱部，該螺柱部包括本體部，該本體部具有通過中間部延伸至第二端的第一端。楔形部件可操作地聯接到螺柱部的第二端。楔形部件包括本體，該本體具有通常的截頭圓錐形的輪廓，並且由具有在大約218HV和大約290HV之間的維氏硬度的材料形成。套筒元件在鄰近楔形部件的第二端處設置在螺柱部上。套筒元件由具有在大約218HV和大約290HV之間的維氏硬度的材料形成。
文檔編號F16B13/06GK102155481SQ20101062231
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月23日 優先權日2009年12月24日
發明者保羅·戈德龍, 雅各布·奧爾森 申請人:第三動力產品有限責任公司