可螺柱焊接的钢筋制造技术

本发明专利技术涉及一种可螺柱焊接的钢筋，包括由符合ASTM 706的材料成分构成的钢棒，该钢棒沿轴线A从第一端延伸到第二端。钢棒包括邻近第一端布置的基体部分，基体部分具有限定基体部分的基体横截面积的基体直径D1。钢棒还包括邻近第二端布置的镦粗部分，镦粗部分具有比基体直径D1大的镦粗直径D2以限定镦粗部分的镦粗横截面积。钢棒的材料成分被限制于0.31与0.43之间的碳当量，并且镦粗横截面积比基体横截面积约大13.5％至22.5％，以提供在螺柱焊接之后令人意外地满足AWS D1.1和ACI 318标准的A706钢筋。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可螺柱焊接的钢筋在先申请的交叉引用本非临时专利申请要求2016年2月29日提交的美国临时专利申请号62/300,986的优选权，该申请的全部公开内容被认为是本申请的公开内容的一部分并且以引用的方式并入本文。
技术介绍
本部分提供背景信息的基本概要，并且本部分中提供的评述和实例不一定是本公开的现有技术。混凝土是常用的建筑材料。混凝土在受压时非常坚固，但在受拉时相对脆弱。加固钢筋(reinforcingsteel)，又称“钢筋(rebar)”，是在钢筋混凝土和配筋砌体结构(reinforcedmasonrystructure)中用作张紧装置以加强并保持混凝土的张力的钢棒(steelbar)或钢丝网。钢筋通常被制成圆形以用于钢筋混凝土和砌体。钢筋必须满足行业标准，诸如用于混凝土钢筋用变形及光面碳素钢棒材的ASTM国际A615/A615M-15标准，以及用于混凝土钢筋用变形及光面低合金钢棒材的ASTM国际A706/A706M-15标准规范(下文中称为“ASTMA706”)等，这些标准的内容被并入本文。作为选择，在建筑中用作焊接钢丝织网(weldedwirefabric)或变形的棒状锚固螺柱的钢筋可以满足ASTMA1064/A1064M-13(下文中称为“ASTMA1064”)。用在经受某些潜在地震荷载、预期的地面震动强度的作用以及容易经历的其它地震效应的结构中的钢筋以及该结构的使用，必须满足美国混凝土协会的结构混凝土建筑规范ACI318-14(下文中称为“ACI318”)，该规范的全部内容被并入本文。可以对钢筋进行电弧焊接。然而，电弧焊接(arcwelding)是相对耗时的过程。此外，如果在电弧焊接之后诸如钢筋等具有高碳含量的金属被过快地冷却，则该金属变得非常脆且坚硬。因此，钢筋的电弧焊接通常涉及预热材料以及专门的焊接装备和附件，以便减缓冷却并降低脆性。用于将钢筋紧固到基体金属而不需要焊接的另一种技术是使钢筋的一端螺接(thread)。图1中示出了一个这样的实例(未按比例绘制)，其中，可螺接(threadable)钢筋10包括钢棒(steelbar)12，钢棒12从第一端14延伸到第二螺纹端16。在基体金属中相应地形成螺纹孔(未明确示出)，并且随后将钢筋10的螺纹端16螺接到螺纹孔中，以将钢筋10的螺纹端16紧固到基体金属。然而，该技术需要专门的装备和额外的步骤来制造钢筋10的螺纹端16和基体金属的螺纹孔，并且要将钢筋10的螺纹端16组装到基体金属的螺纹孔中。螺柱焊接是将紧固件(诸如销、螺柱或其它紧固件等)焊接到基体金属的技术。这样将螺柱焊接到基体金属：在螺柱与基体金属之间形成电弧以将螺柱尖端处的金属和基体金属加热到熔融态或液态，并且随后在熔融金属冷却成固态之前将螺柱插入基体金属中。与标准电弧焊接方法相比，螺柱焊接可以更快地完成。然而，螺柱焊接也必须满足行业标准，诸如美国焊接协会钢结构焊接规范，AWSD1.1/D1.1M：2015(第23版，2015年7月28日)(下文中称为“AWSD1.1”)，这些标准的全部内容被并入本文。另外，如果要将螺柱用于具有一定潜在地震风险的结构中，则螺柱必须满足ACI318标准。在某些情况下，可以对钢筋进行螺柱焊接。例如，可以对满足ASTMA1064的尺寸和强度要求的钢筋进行螺柱焊接。然而，由ASTMA1064钢筋材料制成的螺柱不满足ACI318的抗震要求。因此，在具有一定地震荷载等级的建筑设施中不能对ASTMA1064钢筋进行螺柱焊接。因此，存在对下述可螺柱焊接(studweldable)的钢筋的显著且持续的需求：其满足用于混凝土建筑的AWSD1.1行业标准以及用于地震风险区中的建筑的ACI318标准，无需预热或专业焊接装备、工艺或附件。
技术实现思路
本专利技术涉及一种满足A706的成分要求的混凝土钢筋用高强度低合金钢棒。满足A706的成分要求的钢棒沿轴线A从第一端延伸到第二端，并且包括邻近第一端布置的基体部分，所述基体部分具有第一直径D1，所述第一直径D1限定了所述钢棒的所述基体部分的基体横截面积。所述钢棒还包括邻近所述第二端布置的镦粗部分，所述镦粗部分具有比所述第一直径D1大的第二直径D2，所述第二直径D2限定了所述钢棒的所述镦粗部分的比所述基体横截面积大的镦粗横截面积。所述钢棒的所述材料成分被限制于0.31与0.43之间的碳当量，并且所述镦粗横截面积比所述基体横截面积约大13.5-22.5％。申请人意外地发现，被限制于该碳当量并且变型为形成镦粗部分与基体部分之间的该横截面积关系的A706钢筋在螺柱焊接之后满足AWSD1.1焊接行业标准以及混凝土规范ACI318。换言之，被限制于0.31与0.43之间的碳当量并且被制造为包括比基体横截面积约大13.5-22.5％的镦粗横截面积的A706钢筋令人意外地提供了满足全部行业标准并且无需预热或专业焊接装备和附件的可螺柱焊接的钢筋产品。附图说明本文中描述的附图仅用于说明所选实施例而并非用于说明所有可行的实施方式，并且并非意在限制本公开的范围。图1是现有技术的螺纹钢筋条的透视侧视图；图2是根据本公开的钢棒的透视图，该钢棒沿轴线A从第一端延伸到第二端，并且包括邻近第一端布置的基体部分和邻近第二端布置的镦粗部分；图3是图2的钢棒的沿着3-3截取的剖视图，并且示出了基体部分的第一直径D1，该第一直径D1限定了钢棒的基体横截面积；并且图4是图2的钢棒的沿着4-4截取的剖视图，并且示出了镦粗部分的第二直径D2，该第二直径D2大于基体部分的第一直径D1并且限定了钢棒的比基体横截面积大的镦粗横截面积。具体实施方式现在将更全面地描述可螺柱焊接的钢筋的示例性实施例。提供这些示例性实施例中的每一个使得本公开向本领域技术人员彻底并且充分传达本专利技术构思的范围、特征和优点。为此，列举了诸如特定构件、尺寸和成分的实例等许多具体细节，以提供对与本公开相关的每个实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，并非需要采用本文描述的所有具体细节，示例性实施例可以以许多不同的形式体现，并且由此不应被解释或理解为限制本公开的范围。图2是根据本公开的一方面的可螺柱焊接的钢筋20的透视图。如图2中最佳示出的，可螺柱焊接的钢筋20包括大致圆柱形的钢棒22，钢棒22沿轴线A从第一端24延伸到第二端26。钢棒22由符合ASTM706要求的材料成分构成。钢棒22还符合如同样在ASTM706中列出的公称重量、公称直径、周长和变形的要求。如在钢筋中常见的那样，钢棒22包括沿着钢棒22布置在第一端24与第二端26之间的诸如倾斜横向肋(rib)28的多个变形部或脊部。如图2中最佳示出的，钢棒20包括邻近第一端22布置的基体部分(baseportion)30。如图3中最佳示出的，基体部分30具有基体直径D1，该基体直径D1是横向于轴线A测得的，并且包括钢棒22的公称直径Dn以及多个肋28。基体直径D1根据等式(π*D12)/4限定了基体部分20的基体横截面积。如图2和图4中进一步所示，钢棒20包括镦粗部分(upsetportion)32，镦粗部分32邻近第二端22布置并且具有同样为横向于轴线A测得的镦粗直径D2，镦粗直径D2大于基体直径D1。镦粗直径D2根据相同的等式，即(π*D22)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可螺柱焊接的钢筋，包括：钢棒，其沿轴线A从第一端延伸到第二端，并由符合ASTM 706要求的材料成分构成；所述钢棒包括邻近所述第一端布置的基体部分，所述基体部分具有基体直径D1，所述基体直径D1限定了所述钢棒的所述基体部分的基体横截面积；所述钢棒包括邻近所述第二端布置的镦粗部分，所述镦粗部分具有比所述基体直径D1大的镦粗直径D2，所述镦粗直径D2限定了所述钢棒的所述镦粗部分的比所述基体横截面积大的镦粗横截面积；所述钢棒的所述材料成分具有在0.31与0.43之间的碳当量；并且所述镦粗横截面积比所述基体横截面积约大13.5％至22.5％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.29 US 62/300,9861.一种可螺柱焊接的钢筋，包括：钢棒，其沿轴线A从第一端延伸到第二端，并由符合ASTM706要求的材料成分构成；所述钢棒包括邻近所述第一端布置的基体部分，所述基体部分具有基体直径D1，所述基体直径D1限定了所述钢棒的所述基体部分的基体横截面积；所述钢棒包括邻近所述第二端布置的镦粗部分，所述镦粗部分具有比所述基体直径D1大的镦粗直径D2，所述镦粗直径D2限定了所述钢棒的所述镦粗部分的比所述基体横截面积大的镦粗横截面积；所述钢棒的所述材料成分具有在0.31与0.43之间的碳当量；并且所述镦粗横截面积比所述基体横截面积约大13.5％至22.5％。2.根据权利要求1所述的可螺柱焊接的钢筋，其中，所述镦粗直径D2比所述基体直径D1约大6.5％至10.5％。3.根据权利要求2所述的可螺柱焊接的钢筋，其中，所述钢棒包括从所述镦粗部分径向地向内倾斜到所述基体部分的过渡部分，并且所述镦粗部分具有从所述过渡部分轴向地延伸到所述第二端的长度L。4.根据权利要求3所述的可螺柱焊接的钢筋，其中，所述基体直径D1为约0.399至0.409英寸，并且所述镦粗直径D2为约0.431至0.441英寸。5.根据权利要求4所述的可螺柱焊接的钢筋，其中，所述镦粗部分的所述长度L为约0.431至0.481英寸。6.根据权利要求3所述的可螺柱焊接的钢筋，其中，所述基体直径D1为约0.534至0.544英寸，并且所述镦粗直径D2为约0.575至0.590英寸。7.根据权利要求6所述的可螺柱焊接的钢筋，其中，所述镦粗部分的所述长度为约0.583至0.633英寸。8.根据权利要求3所述的可螺柱焊接的钢筋，其中，所述基体直径D1为约0.656至0.666英寸，并且所述镦粗直径D2为约0.707至0.727英寸。9.根据权利要求8所述的可螺柱焊接的钢筋，其中，所述镦粗部分的所述长度L为约0.725至0.772英寸。10.根据权利要求3所述的可螺柱焊接的钢筋，其中，所述基体直径D1为约0.820至0.830英寸，并且所述镦粗直径D2为约0.880至0.905英寸。11.根据权利要求10所述的可螺柱焊接的钢筋，其中，所述镦粗部分的所述长度L为约0.905至0.955英寸。12.根据权利要求3所述的可螺柱焊接的钢筋，其中，所述基体直径D1为约0.956...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊恩·休斯顿，克拉克·钱普尼，乔恩·埃德加，康奈尔·伊里米斯，
申请(专利权)人：尼尔森焊钉焊接有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US