金属膨胀螺栓的安装过程分析与改进

金属膨胀螺栓的安装过程分析与改进 ?经验交流 常用的金属膨胀螺栓有螺母外置式膨 胀螺栓和螺母内置式膨胀螺栓二种结构形 式.本文所称螺母外置式膨胀螺栓(习惯上 称外膨胀螺栓)是指螺母置于钻孔外面,旋 紧螺母使膨胀螺栓紧固的结构形式,如图1 所示;螺母内置式膨胀螺栓是指螺母(即膨 胀头螺母)隐埋入钻孔内.旋紧螺栓使膨胀 螺栓紧固的结构形式,如图2所示. 图1螺母外置式膨胀螺栓 6 图2螺母内置式膨胀螺栓 一 ,安装过程 (1)检查串联着的螺栓,膨胀套筒,垫片 和螺母等各零件,检查螺纹情况. (2)在混凝土等建筑物,构筑物的面 确定的位置上钻出合适的孔. (3)把膨胀螺栓敲入孔中. (4)退出螺栓或螺母和垫片,安放需要 固定的物体. (5)套上垫片,弹簧垫圈和螺栓或螺母 并旋紧,直至物体紧固. 二,安装注意事项 (1)事前对螺纹进行检查,质量不好切 勿使用. (2)钻孔的深度应控制适当,不能浅也 不宜过深. (3)钻孔的直径不应过大. (4)质地疏松的钻孔不宜直接安装膨胀 螺栓. (5)在把膨胀螺栓敲入到钻孔的过程 中,用力应适中,以免把膨胀螺栓损坏. (6)螺母外置式膨胀螺栓的膨胀头螺栓 应避免缩进钻孔中;螺母内置式膨胀螺栓的 膨胀头螺母应注意避免脱落和被碰落在钻 孔中. 三,安装常见问题 1.孔洞深度很难恰到好处 施工人员大多数凭估计进行钻孔操作. 感觉到位后往往再钻深5,10mm.螺母外置 式膨胀螺栓的膨胀头螺栓容易缩进钻孔里, 螺母内置式膨胀螺栓的膨胀头螺母也容易 脱落在钻孔中,因现有的金属膨胀螺栓中没 有能控制膨胀头使其不脱落的构造.被固定 物体的移动,震动,螺栓或螺母的安装以及 膨胀头自身的重力作用都会使膨胀头脱离 膨胀套筒,导致螺栓或螺母拧不上而无法紧 固.即使偶尔能重新拧上已脱落在钻孔里的 膨胀头螺母,也较为费时和费力. 2.膨胀头跟着螺纹副转动 灰砂进入螺纹副,膨胀头和膨胀套筒之 间的摩擦力小,螺纹副被锈住,钻孔的材质 差或钻孔的直径偏大等是膨胀头跟转的原 因,导致膨胀螺栓不能被紧固,甚至会出现 既不能紧固又不能拆除的尴尬状况,以致影 响使用. 上述问题的出现轻则导致重新安装膨 胀螺栓,重则导致不能再在原处安装或不能 拆除,有时安装一个很大的物体(如雨篷,室 外广告架或支架等)会因一颗膨胀螺栓的安 装出现意外而受连累被耽误. 四,凸筋结构分析 凸筋结构是较为常见的金属膨胀螺栓 改进结构,即在膨胀头的锥形表面轴向设置 两条凸筋.多应用于螺母内置式膨胀螺栓 (图3).凸筋较小,其宽度可嵌入膨胀套筒的 缝槽,安装中随着膨胀头逐渐被拉入膨胀套 筒.凸筋被嵌入膨胀套筒的缝槽而不能转 动.与无凸筋的膨胀头相比防转效果显着. 由于受到钻孔直径和自身结构等因素的限 制.凸筋的高度也很小,一般不超过膨胀头 大头的直径,故紧固之初凸筋嵌入和挡住套 筒的缝槽相当有限.又因为膨胀套简是由薄 壁材料制成,其开缝的端部具有弹性,所以 在紧固之初凸筋有可能会滑出膨胀套筒的 缝槽,从而失去防转的作用.在现有的膨胀 螺栓的产品中,凸筋的高度也有略超过膨胀 头大头直径的,使得凸筋与钻孔的间隙很 小,甚至有可能嵌入钻孔壁,虽然有助于防 止脱落,但势必将增加膨胀螺栓置入钻孔的 难度.凸筋在置入钻孔前应与膨胀套筒的缝 槽对正,以防止凸筋不被嵌人缝槽,安装略 感不便.凸筋在置入钻孔后有可能和缝槽错 位或者膨胀头已脱离膨胀套筒而又被螺栓 重新拧上届,凸筋不一定被嵌入缝槽,无法 起到防转的作用.因此,凸筋结构仅仅是对 膨胀螺栓一定程度的改进,并不能有效地阻 止膨胀头和膨胀套筒的脱离,且安装不方 便,不确定因素多. (a)【b) 图3凸筋结构示意 (a)剖面图;(b)俯视图 五,拆除和再利用 普通金属膨胀螺栓的安装和使用基本 上属于一次性,拆除时除了击碎所安装处之 外一般都难以被全部取出,仅能拆除垫片和 螺栓或螺母等部分零件,其余则往往留在钻 孔内或凸在钻孔外,不但会造成浪费,而且 也不美观.有些还存在着安全隐患.另一方 面,所拆除的零件由于不是全部,所以不能 再被利用. 六,结构改进及安装 1.结构改进 图4是改进的螺母外置式膨胀螺栓的结 构形式,图5是改进的螺母内置式膨胀螺栓 的结构形式.在膨胀头上设有轴向的凹槽, 在膨胀套简的一端设有向内的缩口.凹槽由 侧面和底面组成.分为角形凹槽和一字形凹 槽两种形式.两个对称布置的角形凹槽贯通 7 即形成一字形凹槽.螺母外置式膨胀螺栓宜 采用对称布置的两个角形凹槽,螺母内置式 膨胀螺栓宜采用一字形凹槽.缩口的形状像 钩.在膨胀套筒的有缝一端开多条距离靠近 的小缝槽.把两小缝槽之间的套简壁向内弯 折而成.凹槽和缩口的结构比较简单,在现 有的生产设备上均可生产. 图4改进后的螺母外置式膨胀螺栓 图5改进后的螺母内置式膨胀螺栓 2.改进后的安装过程 (1)检查整体及螺纹的情况. (2)在混凝土或砖等建,构筑物的表面 确定的位置上钻好合适的孔(孔不能浅.但 深度的要求可放宽). (3)把膨胀螺栓敲入孔中. (4)退出螺母(螺母外置式膨胀螺栓)或 螺栓(螺母内置式膨胀螺栓),安放需要固定 的物体.螺母内置式膨胀螺栓在安装时还可 以直接把膨胀套筒和膨胀头敲人钻孔,无需 借助于螺栓,安放物体后,一次性的旋入螺 栓并紧固.可使安装更加简便. (5)套上垫片,弹簧垫圈和螺母或螺栓 并旋紧,直至把物体紧固. 七,改进结构的作用 改进结构的膨胀头和膨胀套筒通过凹 槽和缩口相连,一方面膨胀套筒可钩住膨胀 头使二者不分离,但二者又能相对移动;另 8 一 方面向内弯折的缩口具有一定的强度,较 深地嵌入凹槽中,能有力地阻止膨胀头的转 动,且缩口不能滑出凹槽.因此,其结构比较 紧凑,能同时解决防脱落和防转动的问题, 从而基本消除安装的不确定性并使安装的 成功率大大提高. 对比可发现,改进结构的安装过程有进 一 步的简化,由于其结构比较整齐,不松散, 可简化安装前的准备工作.由于缩口可防止 膨胀头脱落故对钻孔深度的要求不高,从而 降低了施工的难度,又由于受缩口的制约, 膨胀头的位置比较确定,可使安装较为放心 并加快施工进度.螺母内置式膨胀螺栓的安 装过程则更加简单,并且去掉了如整理,对 正等一些多余的环节,从而可以省时,省力 且省心.再则,改进结构在安装前仅有少部 分膨胀头露出膨胀套简外面,相比之下其安 装或拆除都较快捷. 不仅如此,当拆除时由于缩口的作用使 得膨胀头不转,拆除比普通膨胀螺栓容易很 多.螺母内置式膨胀螺栓的膨胀套筒在被起 出后,其膨胀头也被跟着带出,可实现回收 利用.螺母外置式膨胀螺栓一般同样能拆除 和回收利用,因膨胀头螺栓不会缩进钻孔. 故钻孔可以稍深一点,拆除时先把膨胀头螺 栓敲落钻孔深处(缩口的阻力可以克服),再 起出膨胀套筒和膨胀头螺栓. 八,结语 通过结构改进.可简化金属膨胀螺栓的 安装过程,降低安装难度,基本消除安装的 不确定性,使安装更加轻松,简便和高效,并 且改进的结构有利于膨胀螺栓的完全拆除 和回收利用. 对试件进行反复的安装和拆除实验表 明,改进的结构使用正常,符合设计.限于实 验的数量等因素,有待进一步的实践和探 讨. (金拯:绍兴市环境保护公司)