專利名稱：異形配筋接頭和方法
技術領域：
本發明涉及一種異形配筋接頭和方法，并且特別是涉及一種桿接頭和方法，其能夠實現較高的抗拉強度、桿斷開(最后)接頭的現場工作、能量、裝配和成本最小。
背景技術：
傳統的錐螺紋異形配筋連接件已經行銷全世界有很多年，其注冊商標是“LENTON”。LENTON是美國俄亥俄州Solon的ERICOINTERNATIONAL公司的注冊商標。錐螺紋是優選的，因為易于組裝，僅需要幾扣的套連接件或者桿，并且能夠避免滑扣以及螺紋的損壞。
螺紋加工在包括標稱直徑和任何突出肋或者變形的變形桿端中切削錐螺紋。該加工削弱桿，并且這樣的連接件不能達到桿的抗拉強度。
為了實現較高的抗拉強度的桿接頭，已經試圖確實地將桿端鐓粗，從而得到一個較大直徑的端部，然后得到一個具有比桿的標稱直徑大的中徑的錐螺紋或者直螺紋。在錐螺紋的情況下，平均螺紋直徑大于桿的標稱直徑。這樣的桿能夠實現桿斷開，但是其能源和處理的成本相當大。為了這樣將桿端鐓粗，桿端確實不得不用基本上軸向的力或者鍛錘來鍛制。事實上這很復雜，配筋在切斷時一般具有一個由剪切設備造成的彎曲端部，并且如配筋是任何長度或者尺寸的，則處理和運輸問題導致為了實現所需的最小的強度增加需要非常高的成本。
出版的英國專利申請No.2227802A描述了一種錐螺紋桿接頭，具有一個加大的或者鐓粗的錐螺紋端部。更重要的是這個出版的專利描述了相當大的設備，包括一個在加工螺紋之前鐓粗桿端所需的大撞錘和夾具。該操作很不容易，不能在現場或者在一個建筑工地或者加工場所進行。而且為了經濟，該操作需要大量的存貸和細心的處理和運輸。
另一種簡化的所需的設備參見美國專利US 5,660,594。
涉及高成本的鍛造或者鐓粗的這樣的現有的裝置的例子參見申請人售出的LENTON連續裝置。該接頭在鍛造的或者鐓粗的桿端具有錐螺紋。
在鍛造的或者鐓粗的桿端上的直螺紋的連接件參見專利4,619,096；5,158,527，和5,152,118。
英國Leeds的CCL系統還出售一種BARTEC系統，其中桿端已經被加大并且加工螺紋，從而與平行的套螺紋相配。
類似于上述英國出版的專利申請的一種連接，在中國出版的申請97107856.4中進行了描述。
然而，已經發現，不需要桿端的成本高的鐓粗或者加大，能夠實現類似的拉力效果。
發明內容
借助于本發明，通過在加工螺紋之前并且特別是在連接件的口部的螺紋區域進行冷成形，使異形的桿端加強。冷成形使得桿端變硬，并且在螺紋區域增加抗拉特性，足以產生一個能夠實現桿斷開(bar break)的桿接頭。
模鍛或者冷成形的完成只是通過徑向壓縮，并且在該過程中將桿端上的任何的徑向突出肋或者脊壓平或者變形。在壓平肋的徑向壓縮冷成形操作以后，桿端部通過切削或者軋制形成錐螺紋或者直螺紋。冷模鍛方法具有的優點還有使由于剪切設備造成的輕度彎曲的桿端變直。冷成形部因此變直有利于加工螺紋。
徑向壓縮或者冷成形還緩和了配筋的可鍛性和破碎的問題。更重要的是配筋更易于處理，并且不必須夾緊或者阻止其軸向運動。
在一種優選的冷成形模輪廓中，模一般使桿形成為一個圓柱形的區域，和一個相鄰的錐形區域，后者接受錐螺紋，前者使冷成形區域延伸超出連接件口部。以此優選的形式，錐螺紋需要在切削時去除較少的材料，并且加強冷加工，不僅貫穿配筋的螺紋長度，而且沿著配筋超出連接件的口部。
冷成形操作以及切削和加工螺紋可以在現場完成，或者在附近的加工廠完成。不需要沉重而昂貴的鍛造或者鐓粗設備以及相關的配筋處理，而能夠改善配筋接頭的性能。
徑向冷成形或者壓縮方法比起軸向鐓粗容易并且便宜得多，并且能夠提供改進的接頭特性，提供較好的強度的連接，并且采用標準的螺紋接頭，其能夠用手工工具容易地安裝，能夠處理世界范圍內的各種鋼筋。
為了完成前面的相關的端部，本發明包括下面詳細描述的，特別是在權利要求書中指出的特征，下面的描述和附圖給出了本發明的示例性的實施例，這些是表示性的，只是本發明可以采用的原理的幾種方式。
圖1是一個局部剖視的分解圖，表示根據本發明的錐形螺紋變形桿的連接；圖2是一個類似的視圖，表示根據本發明的一個直的或者平行的螺紋桿的連接；圖3是通過開放的冷成形模的剖視圖，表示一個在成形前的切開的變形桿端部；圖4是一個主視圖，垂直于圖3的平面，表示冷成形模，只有桿采用剖視圖表示；圖5表示桿被轉動，用于多級冷成形操作，如果需要；圖6類似于圖4，表示桿被采取典型的第二成形操作，如果需要；圖7是桿的一個局部側視圖，表示成形的和冷加工的部分；圖8是桿的類似視圖，帶有完全的冷成形區域，準備用于加工桿端的螺紋或者是錐形螺紋或者是直螺紋；圖9類似于圖3，表示一個改進的冷成形模輪廓，其在桿端形成一個錐形，以利于錐形螺紋；圖10表示在用圖9的模進行冷成形以后需要去除尖部的桿端的局部視圖；圖11是一個局部視圖，表示圖10的桿端準備加工錐形螺紋以生產圖1所示的桿端。
具體實施例方式
首先參見圖1，其中示出了根據本發明的一個錐螺紋的異形配筋接頭的零件。接頭包括桿20，桿22，和連接內螺紋套24。所示的桿是相同尺寸的，但是它們的桿尺寸可以改變，采用公知的過渡接頭，在與桿匹配的各端具有不同的螺紋尺寸。下面對桿22及其螺紋端部作詳細的描述。
典型的是，桿在軋制過程中被變形并且設置有徑向相對的縱向的長肋，在桿的相對側用26和28表示。周向肋30與在相對側用32表示的周向肋有些偏置。
應當理解，市售的配筋可以設置有各種肋或者變形的圖案。這樣的圖案通常包括縱向的徑向相對的肋和周向肋，周向肋或者垂直于桿的軸線或者成一個角度。一些桿設置有螺紋形的變形。對于各種桿變形的詳細情況，可以參見美國伊利諾斯州芝加哥的Concrete ReinforcingSteel Institute(CRSI)的各種出版物。還應當理解，所示形式的變形桿具有不同的尺寸，并且桿的尺寸名稱可以改變，例如從#3(10mm)到#18(57mm)。一個#3(10mm)桿可以例如具有標稱直徑.375″(9.53mm)，重量約為.376磅(0.171kg)/英尺(3.048dm)。另一方面，一個#18(57mm)桿可以具有標稱直徑2.257″(57.3mm)，重量約為13.6磅(6.169kg)/英尺(3.048dm)。不用說，當桿尺寸較大并且是基本長度時，它們變得難于處理、夾持和適當地支承。
桿22具有一個冷變形部分34(A)，其包括一個螺紋的尖部36(C)和一個沒有螺紋的冷變形型鍛的圓柱形部分38(B)。大寫字母，如圖1的右側所示，表示這些段的長度。優選型鍛部(A)的軸向長度基本上比螺紋部(C)的長度要長，使得40和42表示的接頭的端部或者口部在型鍛區域(A)內。當接頭組裝時，口部42基本上在螺紋部(C)的內端，并且至少距離(B)延伸到接頭口部外面。延伸的型鍛部(B)的長度約為(C)的一半，并且優選從大約(C)的1/3到大約2/3或者更多。換言之，延伸的型鍛部(B)大約是(A)的1/3到大約2/3。優選螺紋部(C)的長度是大約(A)的2/3至大約1/2。
套24可以由六角形或者圓形棒料形成，并且在各端46和48具有內螺紋，與錐形螺紋36相配。套24內部的錐形螺紋比錐形桿端部的外螺紋稍長，但是套可以用相對少的圈數和正確的力矩快速組裝到桿端。
一個類似的接頭或者連接如圖2所示，不同的是取代錐形螺紋，桿端和連接套設置有直的或者平行螺紋。如同在錐形螺紋接頭中，桿端具有一個部分或者區域，其具有冷成形的用尺寸(A)表示的56，其包括螺紋長度(C)用58表示，和圓柱形型鍛部(B)用60表示。套54是由六角形或者圓形棒料形成的，并且具有完全螺紋的內孔，用62表示。套旋在一個桿端，另一個桿端旋入套中，直到兩個桿端基本上在套的中部相遇。套和/或桿被擰緊形成接頭。圖2所示的平行螺紋與圖1中的錐形螺紋連接相比需要更多的旋轉和操作。當桿相靠并且被擰緊時，用64和66表示的套的各口部將被放置在大約螺紋(C)的端部，并且在型鍛部(A)內。旋在桿上的鎖定環67可以靠著套端部擰緊，從而將連接緊固并且減少活動和位置變化。
現在參見圖3至6，其中表示了桿端冷成形的過程，在加工螺紋之前提到冷加工部(A)。冷成形過程通過在用68和70表示的兩個模之間徑向壓桿22而完成，模包括分別用72和74表示的圓柱形的半圓空腔。各空腔包括一個向外展開的端部，例如在76和78處，以避免將一個尖銳的拐角壓入到桿中。空腔的圓柱部分的半徑與桿22的標稱直徑近乎相等。桿22的標稱直徑是桿的心部的直徑，不包括突出的變形例如肋26，28，或者32。而且如圖3所示，當被剪切裝置切割時，桿端傾向于稍稍彎曲，如80所示，并且在壓縮或者冷成形步驟中，在模之間的桿的任何彎曲部分會被調直。
模70被固定在82處，模68安裝在滑軌84，86中，并且相對大的活塞汽缸組件88使之在打開與關閉位置之間移動，組件88由桿90連接到模。桿由幾個架件或者一個臺件支承在92處的適當位置，當模關閉時與模接合。不需要復雜的或者有力的夾具來保持桿使之不軸向移動，雖然桿端定位裝置可以簡單地從一端或者另一端使桿適當地設置到位。當模關閉時，模空腔的圓柱部分之間的桿部被徑向壓縮，并且模的力確實地使被壓的桿端部上的突起部壓平。優選桿端部可以承受兩個這樣的壓操作，并且在此第一和第二壓縮操作之間，桿繞軸線旋轉大約90°，由圖5中的箭頭94表示。在這樣的軸向旋轉以后，如果需要，桿端部承受一個第二壓擊，如圖6所示。可以理解，附加的壓擊可以在正在冷成形的桿端部進行，但是，已經發現一個或者兩個足以壓平或者壓縮桿端部的任何突起的肋或者變形，并且進一步的壓步驟是最小冷加工值。
現在參見圖7和8，可以看出，由模68和70進行冷加工的桿22現在具有一個部分96，其已經受到徑向壓縮的模壓力，并且這樣的徑向壓縮已經確實將任何肋或者突起部壓平成為桿心部，并且具有冷加工的桿端貫穿部分96。如果需要，桿的末端部98延伸超出成形的或者被壓縮的部分96，可以被切下，留下一個桿端如圖8所示，冷加工的部分96接受圖1或者圖2的螺紋。桿末端部98可以在螺紋操作之前或者期間被切下。然后，錐形螺紋或者平行螺紋可以形成在桿端或者采用切削或者采用軋制來生產一個如圖1或2所示的桿端。從末端100開始的螺紋長度不包含整個冷加工的或者壓縮的部分96，而是留下一個相當堅固的部分，使得桿端的冷加工部分延伸到連接件的口部外面。
圖9類似于圖3，只是用102和104表示的模具有一個稍稍不同的輪廓。如圖9所示，每個半圓的模部包括一個向外展開的入口106，一個圓柱部分108，一個較長的傾斜部分110和一個向外展開的入口112。如果需要將桿承受兩個徑向壓縮，在這樣的壓縮之間使桿轉動90°，產生一個桿端傾斜形成的輪廓，如圖10所示。模的圓柱形部分108在桿端產生圓柱形部分114，傾斜部分110產生傾斜部分116。
依據所需的傾斜長度，桿端或者末端可以在118或者120處切下。如果在120處切下，則留下與圓柱形冷成形部114相鄰的較短的錐形冷成形部122，如圖11所示。冷加工的和錐形的部分122現在可以通過切削或者軋制來設置錐形螺紋。如果切削，在螺紋形成操作的該過程需要去除較少的金屬或者材料。這也有利于錐形螺紋的軋制。桿端的冷加工、成形、或者徑向壓縮區域延伸超出該錐形部分，并且因此當接頭完成時延伸超出接頭的口部。
現有可以看出，提供一種連接或者接頭，用于變形的混凝土的配筋，其以最小的成本提供一個增強的拉力承受能力。桿端被冷成形或者徑向壓縮，在加工螺紋之前，通過冷加工在桿端的一個區域確實壓平或者壓縮突起部，以改善其強度。通過這樣的徑向壓縮形成的桿的冷加工長度比桿端的螺紋長度要長，從而接頭的口部將定位在成形區域或者冷加工區域內。
由本發明，較高的拉力承受能力的接頭或者連接件能夠用最小的場地工作和成本達到。
雖然本發明已經被表示并且參照優選實施例進行了描述，但是，很明顯本領域的其它技術人員能夠通過閱讀和理解說明書進行同等的替換和改進。本發明包括所有的這些等同的替換和改進，并且由權利要求的范圍限定。
權利要求
1.形成一種異形配筋接頭的方法，包括下列步驟將一個桿切成段，通過將桿端在其一段上進行徑向冷成形而對桿端進行冷加工，然后在被壓縮的桿端上形成一個螺紋，使得該螺紋軸向在冷成形段內，然后將一個內螺紋的套擰在兩個這樣形成并且加工螺紋的桿端上，以形成一個異形配筋接頭。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于，所述的螺紋是錐形的，所述套具有匹配的內螺紋。
3.根據權利要求2的方法，其特征在于，所述冷成形步驟在所述形成的段上形成一個錐形的部分，有利于加工螺紋。
4.根據權利要求2的方法，其特征在于，所述形成的段沿著桿的長度延伸超出錐形螺紋。
5.根據權利要求4的方法，其特征在于，所述形成的段延伸超出螺紋至少為大約螺紋長度的一半。
6.根據權利要求3的方法，其特征在于，所述冷成形步驟緊鄰并且在所述錐形部分的大端處形成一個圓柱形的部分；并且然后在所述錐形部分形成螺紋。
7.根據權利要求1的方法，其特征在于，所述成形步驟包括對桿進行徑向壓縮，壓平其上任何變形。
8.根據權利要求7的方法，其特征在于，所述桿被徑向壓縮至少兩次，在壓縮期間桿軸向轉動。
9.根據權利要求8的方法，其特征在于，桿在基本上是半圓的模之間被徑向壓縮，并且具有一個半徑接近桿的標稱直徑。
10.使一種用于混凝土結構中的異形桿端成形的方法，包括下列步驟切割桿端，然后通過壓桿端以去除桿端的變形并且冷加工桿端使桿端成為圓形的，從而將桿端進行徑向冷成形，然后在桿端上被壓縮的部分加工螺紋，以接受螺紋套連接件，徑向冷成形的長度基本上比螺紋要長，使得連接件的口部定位在桿的一個延伸超出連接件的口部的被壓縮的區域。
11.根據權利要求10的方法，其特征在于，延伸超出連接件口部的桿端的被壓縮區域，是螺紋軸向長度的大約1/3到大約2/3。
12.根據權利要求11的方法，其特征在于，沒有螺紋的桿的被壓縮區域，是桿的整個被壓縮區域的大約1/3到大約2/3。
13.根據權利要求10的方法，其特征在于，所述螺紋是錐形的。
14.根據權利要求10的方法，其特征在于，所述螺紋是平行的。
15.根據權利要求10的方法，其特征在于，所述冷成形桿端還使桿端伸直。
16.根據權利要求10的方法，其特征在于，所述冷成形桿端形成一個錐形的和一個相鄰的圓柱形的桿端的冷加工部分。
17.根據權利要求16的方法，其特征在于，所述相鄰的圓柱形的部分從錐形的大端延伸出錐形長度大約1/3到大約2/3或者以上。
18.異形配筋接頭的改進的操作，接頭包括一個內螺紋的套，其帶有口端，和桿端具有桿螺紋與套螺紋相配，所述套擰緊在所述桿端上，并且所述桿的各端具有冷成形區域，其沿著桿端軸向延伸比桿螺紋要長。
19.根據權利要求18的接頭，其特征在于，所述桿螺紋從冷成形區域的長度的大約2/3延伸到大約1/2。
20.根據權利要求18的接頭，其特征在于，所述螺紋是錐形的，并且所述冷成形區域延伸超出套的口部。
21.根據權利要求18的接頭，其特征在于，所述螺紋是平行的，并且所述冷成形區域延伸超出套的口部。
22.根據權利要求18的接頭，其特征在于，桿端的冷成形區域基本上圓柱形的，在這樣的區域上桿的任何變形被壓平。
23.根據權利要求18的接頭，其特征在于，所述螺紋是錐形的，并且是切削成的。
24.根據權利要求18的接頭，其特征在于，所述桿螺紋是軋制的。
25.根據權利要求18的接頭，其特征在于，所述套是由六角形的或者圓形的棒料形成的。
全文摘要
形成一種改善的抗拉強度的異形配筋接頭的方法，該接頭用于混凝土結構，用模徑向壓縮或者冷成形桿端，確實壓平桿端上的任何肋或者變形，將延伸超出螺紋段和連接件口部的一段桿端進行冷加工。形成的接頭具有較好的拉力質量。該方法價錢不貴，并且可以在或者靠近建筑工地完成。
文檔編號B21K1/56GK1575912SQ200410062838
公開日2005年2月9日 申請日期2004年6月24日 優先權日2003年6月25日
發明者路易斯·科拉魯索, 馬·V·薩馬斯 申請人:愛瑞柯國際公司