提升夾片、夾片擠壓套及錨頭結構強度的方法
2023-12-09 00:59:46
專利名稱：提升夾片、夾片擠壓套及錨頭結構強度的方法
技術領域：
本發明提供一種增加抗拉強度、強化本體硬度及易於產生握裹效果的提升預應力後張體系夾片、夾片擠壓套及錨頭結構強度的方法，藉由鋼材製成的夾片、夾片擠壓套及錨頭，在製程中施以二次球化、鍛造及高周波處理的過程，達到分子更為細小且重新排列而更為緊密，並經高周波熱處理過程，得以雙重提升夾片硬度的效果，且令夾片擠壓套產生握裹力，進一步獲致簡化製程、材料節省及成本的控制。
背景技術：
按，現今工業技術的發展及研髮腳步加快，促使人們的食、衣、住、行、育、樂都得以均衡發展，而在行的方面，就屬交通的便捷及往來道路橋梁的四通八達，獲致人們可以藉由運輸工具到達自己想去的地方，而橋梁更是通過水道不可或缺的必備結構，一般所看到的橋梁均屬大型橋梁，而以混凝土灌漿再配合預應力結構所形成的橋梁最為多見，也是現今高架橋、大型橋梁等所廣泛使用的結構，由於預應力橋梁的施工，需由多段橋梁以續接器加以接設並跨定於橋墩上，而完成整座橋的結構，然而，一般預應力橋梁的結構乃在於梁內埋設預應力體系的結構裝置，該預應力體系結構則在梁的兩側斷面外露錨座，並於兩側錨座間樞接一導管，以供鋼絞線穿設，再行將鋼絞線的末端貫設於錨頭的孔位，並將末端夾設夾片，以定位於錨頭的錐孔內，該錨頭則分設於兩端錨座的外側，藉此以達到預力控制，整體結構看似完整且具預應力的作用，實際上卻在施作時，因夾片及錨頭硬度及抗拉性不足而造成崩斷或龜裂的不良情形，並導致鋼絞線與夾片產生滑絲或斷線的結構弊端，如何有效防止上述弊端所帶致的損害或將其損害降至最低，乃為各相關業者積極努力與發展的方向。
有鑑於公知，本案發明人遂以從事該行業多年的經驗，並本著精益求精的精神，積極研究改良，採用金相照相設備擷取分子排列及粒子大小的圖像加以比較分析，並針對夾片及錨頭進行三維有限元彈塑性分析，將理論運用在實作的基礎上，遂有本發明提升預應力後張體系夾片、夾片擠壓套及錨頭結構強度的方法產生。
發明內容
本發明提升預應力後張體系夾片、夾片擠壓套及錨頭結構強度的方法，其主要目的在於解決公知夾片、夾片擠壓套及錨頭製程繁瑣、硬度不足、抗拉性低及握裹力差，致產生龜裂、崩斷的情形，使其具高度抗拉性、易於產生握裹效能及硬度強化，進一步達到材料的節省及成本降低的經濟效益。
本發明提升預應力後張體系夾片、夾片擠壓套及錨頭結構強度的方法，其主要特徵在於將鋼材原料經二次球化及鍛造的過程，使其原有分子打散後再重新排列，而呈現出較原來分子粒子為小的緊密密實排列，得以增加抗拉強度及提升硬度，並在鍛造過程中即將鋼材衝鍛出孔位、溝槽及錐度的成型，無需經由鑽孔及車錐度的加工，達到製程簡化的動作，而夾片及夾片擠壓套再經高周波的熱處理，獲致夾片硬度二次強化及夾片擠壓套內硬外軟易產生握裹力的效果。
綜上所述，本發明訴求明朗而簡單，為預期可達，效能所具的高等精進結構設計，當能凸顯本案的新穎及進步雙重要件；為便於貴審查員能進一步了解有關本發明為達上述目的所採用的技術手段及其功效，現例舉較佳實施例並配合圖式說明如下。
圖1是夾片的外觀結構示意圖；圖2是錨頭的外觀結構示意圖；圖3是公知夾片及錨頭的分子結構示意圖；圖4是本發明夾片及錨頭的分子結構示意圖；
圖5是本發明夾片的製程示意流程圖；圖6是本發明錨頭的製程示意流程圖；圖7是本發明夾片擠壓套的結構示意圖；圖8是圖7的製程示意流程圖。
圖號說明夾片，...10片體....11槽溝....12迫緊環..13錨頭....20錐孔....21夾片....30虛線部..31溝槽....具體實施方式
首先，請參閱圖1所示，本發明提升預應力後張體系夾片、夾片擠壓套及錨頭結構強度的方法，其中，該夾片10的態樣與公知夾片的態樣相同，故針對夾片10的外觀作一簡單的概述，該夾片10是呈錐狀的態樣，並以三片等分的片體11組合而成，於片體11的較大面上開設有槽溝12，當三片體11組合而呈一錐狀夾片10時，其各片體11上的槽溝12即形成一環溝狀，為固定夾片10則於三片體11的槽溝12所形成的環溝上，套設一迫緊環13，藉此以發揮夾片10於預應力體系結構中所具備的機能。
再者，請參閱圖2所示，本發明提升預應力後張體系夾片、夾片擠壓套及錨頭結構強度的方法，其中，該錨頭20的態樣與公知錨頭的態樣相同，故針對錨頭20的外觀作一簡單的概述，其錨頭20是呈柱狀的態樣，在錨頭20的軸向分設有與軸線平行設位的複數錐孔21，該錐孔21是提供任何型式的夾片入位並夾固鋼絞線握裹定位的功能。
然，一般夾片10及錨頭20由外觀並無法得知其分子結構的排列、粒子大小及密實程度，故需藉由金相照相設備以擷取公知夾片10及錨頭20的分子結構圖像，請參閱圖3所示，圖中分子結構其粒子較大而導致排列較為鬆散，此乃因為夾片10及錨頭20直接以鋼材的原料進行表面車削(車錐度)及內部鑽孔車孔的程序，即切割成至少三等分的片體11，造成抗拉性低、硬度小及握裹效果差，使用上產生易於崩斷、龜裂及滑絲的現象，其製程繁瑣，進一步造成材料的浪費、降低生產效能及成本的提升。
而本發明提升預應力後張體系夾片、夾片擠壓套及錨頭結構強度的方法，則在於製程中以二次球化及鍛造的過程，使其原有分子打散後再重新排列，而呈現出較原來分子粒子為小的緊密密實排列，得以增加夾片及錨頭抗拉強度及提升硬度，其分子結構圖像，請參閱圖4所示。
再者，請參閱圖5所示，本發明提升預應力後張體系夾片、夾片擠壓套及錨頭結構強度的方法，該夾片10製程主要步驟為1、原料是採用鋼棒，原有的鋼棒已經一次球化及冷鍛的加工過程。
2、二次球化將鋼棒原來的分子結構打散，使其呈現較小的分子粒子。
3、鍛造將球化後的較小分子粒子重新排列組合，使其更為緊密密實，並於冷鍛或熱鍛過程中衝鍛出鋼棒的中心內孔及表面錐度的成型。
4、攻牙將鋼棒的中心內孔攻以螺紋。
5、銑床將錐狀體的鋼材藉由銑刀切割成至少二等分的片體，即完成夾片的製作。
經由上述的製程，為將硬度更加強化，達到二次硬度提升的效果，可在攻牙後加以高周波處理的過程，使其經熱處理後再度提升硬度的功能，為使其錐度表面更加光滑，可在攻牙或高周波處理後加以車床精修表面的動作，以增加其拋光度及表面精度。
請參閱圖6所示，本發明提升預應力後張體系夾片、夾片擠壓套及錨頭結構強度的方法，其錨頭20製程主要步驟為1、原料是採用鋼棒，原有的鋼棒已經一次球化及冷鍛的加工過程。
2、二次球化將鋼棒原來的分子結構打散，使其呈現較小的分子粒子。
3、鍛造將球化後的較小分子粒子重新排列組合，使其更為緊密密實，並在冷鍛或熱鍛過程中衝鍛出鋼棒的複數孔槽及孔位內壁錐度的成型。
經由上述的製程，為使其外緣表面更加光滑，可在鍛造後加以車床精修表面的動作，以增加其拋光度及表面精度。
請參閱圖7所示，本發明提升預應力後張體系夾片、夾片擠壓套及錨頭結構強度的方法，其中，該圖所示為另一握裹鋼絞線的夾片擠壓套30，該夾片擠壓套30則呈一柱狀中空體，並在中心孔的內壁設以螺紋、鋸齒狀或粗糙面，在螺紋、鋸齒狀或粗糙面上開設有至少一道以上的軸向溝槽32，此溝槽32的深度約2mm，該夾片擠壓套30的虛線部31向中心軸的部份為經高周波的熱處理，而高周波處理的深度約1.5mm，虛線部31以外的部份則經鍛造後再次球化將其還原至鍛造前的硬度值，藉此形成虛線部31向外的部份，其硬度值較虛線部31向中心軸的部份低，而產生外軟內硬的狀態，因軟硬程度的不同，而可令該夾片擠壓套30經擠壓機具在夾片擠壓套30外圍施以應力的壓擠，使夾片擠壓套30產生外部變形導致內部受應力形成預留溝槽32密合及金屬受擠壓後的延展特性，得夾定鋼絞線產生握裹力，且因夾片擠壓套30內壁成型的螺紋、鋸齒狀或粗糙面，可不需再套設一彈簧或附加元件即可達到增加磨擦係數的握裹功能。
請參閱圖8所示，本發明提升預應力後張體系夾片、夾片擠壓套及錨頭結構強度的方法，該夾片擠壓套30製程主要步驟為1、原料是採用鋼棒，原有的鋼棒已經一次球化及冷鍛的加工過程。
2、二次球化將鋼棒原來的分子結構打散，使其呈現較小的分子粒子。
3、鍛造將球化後的較小分子粒子重新排列組合，使其更為緊密密實，並在冷鍛或熱鍛過程中衝鍛出鋼棒的中心內孔及適當深度的溝槽。
4、球化將鍛造後的鋼棒再次球化，使其硬度值還原至鍛造前的較小值。
5、攻牙將鋼棒的中心內孔攻以螺紋、鋸齒或粗糙面。
6、高周波處理將中心內孔壁面施以深度較溝槽淺的表面熱處理。
經由上述製程，為使其表面更加光滑，可在攻牙或高周波處理後加以車床精修外部表面的動作，以增加其拋光度及表面精度。
藉由本發明的製程所形成的夾片10、夾片擠壓套30及錨頭20，則可有效增加夾片10及錨頭20百分之六點七的抗拉性，並使夾片擠壓套30易於產生握裹力及提升握裹功能，且提高夾片10、夾片擠壓套30及錨頭20的精度降低公差係數，因製程簡化更得以節省一半的材料及降低一半的成本。
經由下述的比較可更為明了上述所達到的實際功效，以19孔的公知錨頭及夾片與本發明所制的錨頭及夾片實驗分析可得以下數值公知夾片及錨頭，一組夾片能承受1860kN，若以19孔的錨頭則需對應19組夾片，即19×1860kN本發明的夾片及錨頭，一組夾片能承受2000kN，若以19孔的錨頭則需對應19組夾片，即19×2000kN以上所得數值，則可得知本發明以固定孔位的夾片及錨頭所能承受的抗拉強度明顯大於公知夾片及錨頭，並僅以18孔錨頭對應的夾片所能承受的抗扯強度，即可取代公知19孔錨頭對應的夾片所能承受的抗拉強度，實大幅提升材料的節省及成本的降低。
綜上所述，本發明的提升預應力後張體系夾片、夾片擠壓套及錨頭結構強度的方法，的確能藉由上述所揭露的技術，達到所述的功效。且本發明申請前未見於刊物，也未公開使用，誠已符合發明專利的新穎、進步等要件。
然而，上述所揭的圖式及說明，僅為本發明的實施例而已，非為限定本發明的實施例；大凡熟悉該項技藝的人士，其所依本發明的特徵範疇，所作的其它等效變化或修飾，皆應涵蓋在本案的權利要求保護範圍內。
權利要求
1.一種提升預應力後張體系夾片、夾片擠壓套及錨頭結構強度的方法，其特徵在於該方法採用鋼棒為原料，該鋼棒已經經過一次球化及冷鍛的加工過程，其包含以下步驟二次球化將鋼棒原來的分子結構打散，使其呈現較小的分子粒子；鍛造將球化後的較小分子粒子重新排列組合，使其更為緊密密實，並於冷鍛或熱鍛過程中衝鍛出孔位、溝槽或錐度的成型，即完成夾片、夾片擠壓套及錨頭的製作。
2.如權利要求1所述的一種提升預應力後張體系夾片、夾片擠壓套及錨頭結構強度的方法，其中，所述的鍛造步驟中的於冷鍛或熱鍛過程中衝鍛出孔位、溝槽或錐度的成型是指於冷鍛或熱鍛過程中衝鍛出鋼棒的中心內孔及表面錐度的成型；所述的鍛造步驟後還進一步包括攻牙將鋼棒的中心內孔攻以螺紋、鋸齒狀或粗糙面；銑床將錐狀體的鋼材藉由銑刀切割成至少二等分以上的片體，即完成夾片的製作。
3.如權利要求2所述的一種提升預應力後張體系夾片、夾片擠壓套及錨頭結構強度的方法，其中，為使其硬度更加強化，達到二次硬度提升的效果，在攻牙後加以高周波處理的過程，使其經熱處理後再度提升硬度的功能。
4.如權利要求2所述的一種提升預應力後張體系夾片、夾片擠壓套及錨頭結構強度的方法，其中，為使其錐度表面更加光滑及提升其精度，可在高周波處理前或高周波處理後，以車床加以精修表面的過程。
5.如權利要求1所述的一種提升預應力後張體系夾片、夾片擠壓套及錨頭結構強度的方法，其中，所述的鍛造步驟中的於冷鍛或熱鍛過程中衝鍛出孔位、溝槽或錐度的成型是指於冷鍛或熱鍛過程中衝鍛出鋼棒的複數孔槽及孔位內壁錐度的成型，即完成錨頭的製作。
6.如權利要求5所述的一種提升預應力後張體系夾片、夾片擠壓套及錨頭結構強度的方法，其中，為使其錨頭外緣表面更加光滑及提升其精度，可在鍛造後，以車床加以精修表面的過程。
7.如權利要求1所述的一種提升預應力後張體系夾片、夾片擠壓套及錨頭結構強度的方法，其中，所述的鍛造步驟中的於冷鍛或熱鍛過程中衝鍛出孔位、溝槽或錐度的成型是指於冷鍛或熱鍛過程中衝鍛出鋼棒的中心內孔及適當深度的溝槽；所述的鍛造步驟後還進一步包括球化將鍛造後的鋼棒再次球化，使其硬度值還原至鍛造前的較小值；攻牙將鋼棒的中心內孔攻以螺紋、鋸齒狀或粗糙面；高周波處理將中心內孔壁面施以深度較溝槽淺的表面熱處理；即完成夾片擠壓套的製作。
8.如權利要求7所述的一種提升預應力後張體系夾片、夾片擠壓套及錨頭結構強度的方法，其中，為使其夾片表面更加光滑及提升其精度，可在高周波處理前或高周波處理後，以車床加以精修表面的過程。
9.如權利要求7所述的一種提升預應力後張體系夾片、夾片擠壓套及錨頭結構強度的方法，其中，鍛造的溝槽至少一道以上，且深度為2mm。
10.如權利要求7所述的一種提升預應力後張體系夾片、夾片擠壓套及錨頭結構強度的方法，其中，高周波處理中心內孔壁面的深度為1.5mm。
全文摘要
本發明提供一種提升預應力後張體系夾片、夾片擠壓套及錨頭結構強度的方法，採用鋼為素材，經過二次球化及鍛造，將原有鋼材一次球化及鍛造後的分子，重新打散排列組合，使分子更為細小，分子間的排列更為緊密密實，且於鍛造過程即將鋼材衝鍛孔位、溝槽及錐度的成型，進而提升夾片及錨頭成型後的硬度，而夾片擠壓套則於鍛造後，再次球化使其還原至鍛造前較軟的硬度，再經由高周波內孔表面深度的熱處理，更加強化其熱處理後夾片及錨頭的硬度，並使夾片擠壓套形成內壁較外壁硬的狀態，藉由夾片及錨頭結構的強化，使錨頭原孔位數量所能承受的最大拉應力提升，抗拉性增加，夾片擠壓套受壓擠後易產生握裹效果，達到製程簡化、節省材料及降低成本等效果。
文檔編號E01D19/00GK1536183SQ03109139
公開日2004年10月13日 申請日期2003年4月4日 優先權日2003年4月4日
發明者黃景成 申請人:暉毅預力器材股份有限公司