ЛИНИЯ ДЛЯ ЗАГОТОВКИ И УПРОЧНЕНИЯ АРМАТУРНЫХ СТЕРЖНЕЙ Российский патент 1994 года по МПК B21D11/15 B21D3/02 B24B39/00 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к оборудованию для заготовки арматурных стержней из бухт проката гладкого или периодического профиля диаметром 3-12 мм, и может быть использовано в арматурных цехах заводов по изготовлению железобетонных изделий.

Известна полуавтоматическая линия для безотходной заготовки арматурных стержней, содержащая загрузочный стеллаж и направляющий рольганг, вдоль которого расположены механизм подачи стержней, стыкосварочная машина, ножницы, мерный стол с упором и сбрасыватель стержней (авт.св.N 630046).

Недостатком этой линии является то, что в ней невозможна переработка искривленных арматурных стержней и арматурной стали в бухтах. Кроме того, наличие стыкового соединения на заготовленных стержнях приводит к снижению прочностных характеристик стальной арматуры, особенно у арматуры в термически упрочненном состоянии.

Известна механизированная линия правки проката, содержащая установленные в технологической последовательности и связанные между собой посредством рольгангов приемный стол, накопитель, сортоправильную машину, сбрасыватель и накопитель выправленного проката, при этом подающий и приемный рольганги снабжены профильными роликами. Кроме того, линия снабжена расположенным между накопителем и приемным рольгангом устройством поштучной укладки заготовки, выполненным в виде опорной рамы с размещенными на ней склизами с регулируемым углом наклона (авт.св. N 513755).

Недостатками этой линии являются невозможность ее применения для размотки, правки и заготовки стержней из проката, поставляемого в бухтах, а также отсутствие эффекта упрочнения проката в процессе его правки.

Известна линия для правки и резки арматурной стали, включающая размоточное устройство (Производство сборных железобетонных изделий. - Справочник под ред. К.В.Михайлова и К.М.Королева. М.: Стройиздат, 1969, с.90-93).

Недостатком описанной линии является то, что выполняя правку арматуры в прямолинейные отрезки и их порезку на мерные длины, линия не оказывает существенного влияния на механические свойства стали.

Известна линия для упрочнения и заготовки мерных отрезков стержней из арматурной стали, содержащая установленные на основании в технологической последовательности размоточное устройство, приводной правильно-подающий станок, установку для деформации обрабатываемого материала, включающую механизм скручивания, устройство для мерной резки, приемо-сбрасывающее устройство и накопитель мерных отрезков стержней (патент ФРГ N 2259878).

Недостатком указанной линии является невысокое качество изготовляемых стержней, так как деформация скручиванием перед мерной резкой не оказывает положительного влияния на прочностные свойства обрабатываемого материала.

Цель изобретения - снижение металлоемкости железобетонных конструкций за счет повышения уровня прочностных свойств стальной арматуры.

Для этого линия для заготовки и упрочнения арматурных стержней, содержащая размоточное устройство, приводной правильно-подающий станок, вытяжные ролики, механизм мерной резки с упором, приемно-сбрасывающее устройство и сборник мерных отрезков стержней, снабжена расположенным между размоточным устройством и правильно-подающим станком механизмом деформирования, выполненным в виде обводного ролика, установленного с возможностью вращения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, причем ось вращения ролика нормальна к оси линии и жестко закреплена на опорной планке, которая имеет возможность вращения вместе с роликом вокруг оси, совпадающей с осью линии.

Предлагаемое изобретение имеет следующие отличительные признаки: в линии между размоточным устройством и правильно-подающим станком расположен механизма деформирования, выполненный в виде обводного ролика, установленного с возможностью вращения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, причем ось вращения ролика нормальна к оси линии и жестко закреплена на опорной планке, которая в свою очередь имеет возможность вращения вместе с роликом вокруг оси, совпадающей с осью линии.

Установленный в линии на участке между размоточным устройством и правильно-подающим станком механизм деформирования позволяет упрочнять арматурную сталь путем осуществления активной деформации изгибом и кручением непосредственно перед правкой стержней. Последующая правка прутков, подвергнутых изгибу вокруг обводного ролика и скручиванию относительно их собственной продольной оси, позволяет получать арматурные стержни с более высокими прочностными характеристиками.

Сущность этого явления заключается в проявлении эффекта упрочнения в результате холодного пластического деформирования (наклепа) металла. Наклепанный металл запасает 5-10% энергии, затраченной на деформирование. Запасенная энергия тратится на образование дефектов решетки (возрастание плотности дислокаций) и на упругие искажения решетки. Свойства наклепанного металла изменяются пропорционально степени деформации. При деформировании увеличиваются прочностные характеристики (твердость, предел текучести, временное сопротивление) и понижаются пластичность и вязкость.

Применительно к арматурным стержням из углеродистой и низколегированной стали дополнительная пластическая деформация изгибом и скручиванием, осуществляемая при помощи механизма деформирования в процессе размотки и правки бунтовой арматуры, позволяет в 1,3-1,6 раза повысить предел текучести - основную расчетную характеристику арматурной стали - при незначительном снижении пластичности. Использование арматурных стержней с более высоким пределом текучести позволит снизить расход стали при армировании железобетонных конструкций, т.е. снизить их металлоемкость.

Для осуществления пластической деформации стержней путем изгиба и скручивания относительно их собственной продольной оси применяется механизм деформирования, выполненный в виде обводного ролика, установленного с возможностью вращения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Соосное вращение обводного ролика вокруг оси, нормальной к продольной оси технологической линии, необходимо для осуществления скручивания стержней без проскальзывания в процессе их движения при размотке и правке. Само скручивание стержней осуществляется путем вращения обводного ролика в плоскости, перпендикулярной плоскости самого обводного ролика, т.е. при вращении ролика вокруг оси, совпадающей с осью технологической линии.

Расположение механизма деформирования между размоточным устройством и правильно-подающим станком обусловлено тем, что после операции холодной пластической деформации изгибом и скручиванием арматурные стержни должны принимать прямолинейную форму. Расположение этого механизма за правильно-подающим станком не обеспечивает стержням требуемой прямолинейности, а для осуществления деформации кручением стержней после правки и порезки на мерные длины потребуется механизм деформирования совершенно другой конструкции. Причем это будет уже отдельная операция, не вписывающаяся в технологическую линию.

На фиг.1 изображена линия для заготовки и упрочнения арматурных стержней; на фиг.2 - схема механизма деформирования.

Линия (фиг. 1) содержит размоточное устройство 1 для установки на него бухты арматурной стали, приводной правильно-подающий станок 2 для правки арматуры в прямые стержни, вытяжные ролики 3 для перемещения стержней по линии, механизм 4 мерной резки для порезки разматываемого проката на мерные отрезки, приемно-сбрасывающее устройство 5 и сборник 6 мерных отрезков стержней.

В современных образцах оборудования длят правки и порезки арматурной стали приводной правильно-подающий станок, вытяжные ролики и механизм мерной резки совмещены в одном агрегате (правильно-отрезном станке).

Основным существенным элементом предлагаемой линии является механизм 7 деформирования, установленный между размоточным устройством 1 и правильно-подающим станком 2. Механизм деформирования (фиг.2) выполнен в виде обводного ролика 8, установленного на оси, закрепленной на опорной планке 9. Опорная планка имеет полые полуоси 10 с подшипниками. Обводной ролик имеет возможность вращаться в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Соосное вращение обводного ролика осуществляется путем протяжки огибаемой арматуры правильно-подающим станком, а вращение в перпендикулярной плоскости осуществляется при помощи электродвигателя с редуктором 11 и ременной передачи 12.

Изгиб арматурных стержней осуществляется вокруг обводного ролика и необходим для предотвращения проскальзывания стержней при их скручивании. Скручивание стержней осуществляется путем вращения опорной планки с обводным роликом вокруг оси, совпадающей с осью технологической линии.

Для предотвращения закручивания проката в бухте и возникновения скруток, приводящих к обрывам и остановкам, перед механизмом 7 деформирования устанавливается группа опорных (тормозящих) роликов 13 в количестве 2-5 шт. Опорные ролики могут иметь независимое основание или располагаться на опоре механизма деформирования.

Аналогичная группа опорных роликов может быть установлена и на участке между механизмом 7 деформирования и правильно-подающим станком 2 для улучшения работы правильно-подающего станка, в частности для создания соосности в правильном барабане станка при протяжке арматурного прутка 14.

Группа опорных роликов 13, установленная перед механизмом 7 деформирования, при определенной настройке может выполнять торможение прутка. Это позволяет совмещать деформацию кручения и растяжения и иметь дополнительный прирост прочностных свойств арматурной стали.

Линия работает следующим образом.

Арматурная сталь гладкая или периодическая профиля диаметром 6-12 мм в виде бухты устанавливается на размоточное устройство 1. Свободный конец арматурного прутка 14 продевается через опорные ролики 13 и полуоси 10 механизма 7 деформирования и правильно-подающий станок 2. При этом на обводной ролик 8 набрасывается петля. При включении привода правильно-подающего станка 2 и механизма 7 деформирования начинается размотка арматуры из бухты, ее правка с одновременным упрочнением за счет продольного скручивания и порезка на мерные отрезки с последующим складированием в сборнике 6.

Упрочнение стали путем деформации кручением обеспечивается за счет вращения механизма деформирования совместно с протягиваемым в нем прутком. Для различных марок стали и профилей арматуры режимы упрочнения (степень деформации) различны и устанавливаются опытным путем.

Как показали результаты опытной проверки, при использовании предлагаемой линии для правки и упрочнения арматурных стержней обеспечивается повышение прочностных характеристик арматурной стали. Так, предел текучести (основная расчетная характеристика) повышается для различных профилей и марок стали на 20-50%, а временное сопротивление на 12-37%. Такое существенное повышение механических свойств арматуры в процессе ее заготовки на мерные отрезки позволяет осуществить заготовку стержней с одновременным их упрочнением и переводом стали в более высокий класс прочности. Так, исходную сталь классов А-I-А-III после заготовки и упрочнения на описываемой линии можно использовать как сталь классов А-II-А-IV, что приведет к снижению металлоемкости железобетонных изделий (снижению расхода стали) на 15-30%.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в линии правильно-отрезных станков в арматурных цехах всех отечественных предприятий по изготовлению железобетонных изделий.

Использование: обработка металлов давлением, в частности оборудование для заготовки арматурных стержней из бухт проката гладкого или периодического профиля, в арматурных цехах заводов ЖБИ. Сущность изобретения: линия включает размоточное устройство, приводной правильно-подающий станок, вытяжные ролики, механизм мерной резки с упором, приемно-сбрасывающее устройство и сборник мерных отрезков стержней. Между размоточным устройством и правильно-подающим станком расположен механизм деформирования, выполненный в виде вращающегося обводного ролика, закрепленного на оси, расположенной в плоскости, нормальной к продольной оси линии. При этом ось обводного ролика жестко установлена на вращающейся вокруг оси линии опорной планке. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ЛИНИЯ ДЛЯ ЗАГОТОВКИ И УПРОЧНЕНИЯ АРМАТУРНЫХ СТЕРЖНЕЙ, содержащая установленные на основании в технологической последовательности размоточное устройство, приводной правильно-подающий станок, установку для деформации обрабатываемого материала, включающую механизм скручивания, устройство для мерной резки, приемно-сбрасывающее устройство и накопитель мерных отрезков стержней, отличающаяся тем, что установка для деформации обрабатываемого материала выполнена в виде опорной планки, смонтированной с возможностью вращения относительно оси подачи, и размещенного на планке обводного ролика, установленного с возможностью вращения вокруг оси, жестко закрепленной на планке перпендикулярно ее плоскости, при этом установка размещена на участке между размоточным устройством и правильно-подающим станком. 2. Линия по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит сформированные в группы опорные прижимные ролики. 3. Линия по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что она содержит одну группу опорных роликов, расположенных между размоточным устройством и установкой для деформации обрабатываемого материала. 4. Линия по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что она содержит две группы опорных роликов, одна из которых расположена перед, а другая - после установки для деформации обрабатываемого материала.