[發明專利]一種有效提高焊接質量兼延性破壞特征的栓釘剪力鍵

有效

• 申請號: 201410206162.0
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN103982506A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 隋莉莉;邱桐;邢鋒;周英武;韓寧旭
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: F16B15/00
• 分類號: F16B15/00;F16B19/00
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 羅志偉

技術領域

本發明涉及栓釘剪力鍵，尤其涉及一種有效提高焊接質量兼延性破壞特征的栓釘剪力鍵。

背景技術

鋼結構中部分梁、柱、板需要與混凝土截面拼接，需大量使用焊接栓釘作為鋼截面和混凝土截面的連接鍵，使得鋼混截面能互相拼接共同工作。橋梁由于跨度大，需要其截面有較大的抗彎剛度，鋼-混組合結構由于受力分擔合理及剛度分配合理而廣泛采用，鋼混組合界面中焊接大量栓釘，將大體積混凝土截面與鋼截面拼接于一體。另外許多組合橋梁通過鋼結構橋梁與混凝土剛構橋搭接組合而成，在鋼橋與混凝土橋的節點處，需要使用大量焊接栓釘協調變形和傳遞荷載。

焊接栓釘主要受剪力和掀起力，其工作能力決定了鋼截面與混凝土截面的組合效果。另外，目前栓釘與鋼截面的連接方式通常為焊接，焊接方式、焊接工藝與焊接質量均很大程度影響栓釘的抗剪工作效率和極限破壞模式。栓釘焊接技術發展到今天，已經成為發達國家的一種基本的熱加工方法，栓釘焊接大約有80%以上是通過螺柱焊機完成的，而我國1986年才在成都試制成功第一臺螺柱焊機。至于栓釘焊接技術的應用，還是從上世紀的九十年代才逐步展開的，到現在也只有20來年的歷史，因此栓釘焊接在我國還是一種剛剛興起的行業，不論焊接設備，還是焊接工藝都與國外有不少差距。

栓釘適用高層鋼骨結構建筑、工業廠房建筑、公路、鐵路、橋梁、塔架、汽車、能源、交通設施建筑、機場、車站、電站、管道支架、起重機械及其它各類鋼結構等工程。所有工程上使用的栓釘均應該符合GB/T?10433-2002?《電弧螺柱焊用圓柱頭焊釘》的規定，其抗拉強度≥400kPa，屈服強度≥240kPa，并應該拿取栓釘廠家出具的質量檢驗單等質量證明書。

栓釘焊接方法由于其具有快速、可靠、簡化工序、降低本錢等一系列優點，因而引起了世界各國的普遍重視，經過不斷地改進和完善，特別是二次世界大戰后得到了迅速發展，現已廣泛應用到橋梁、高速公路、房屋建筑、造船、汽車、電站、電控柜等行業。

目前，栓釘材料受焊接高溫影響，韌性將下降。特別在電弧焊過程中根部過熱而融化，材料厚度、晶粒度和化學成分將受到影響，使得材料延性特征下降。

栓釘焊接后焊縫及熱影響區域容易產生各種缺陷。在外部荷載作用下，缺陷區域將提前產生脆性斷裂，裂紋逐漸擴展，當外荷載增長到某一臨界值，裂紋區域內力處于高應力狀態，而裂縫擴展速度加快，使得栓釘破壞模式呈現脆性特征。

在采用焊條電弧焊時，栓釘本身受外荷載作用，將荷載傳遞至焊縫，再由焊縫將外荷載傳遞至母材。由于焊腳尺寸較小，且布置上屬于突變位置，焊料本身內力處于高水平階段。這對焊料本身材料特性及焊接工藝提出較高的要求，如果焊料韌性不夠或焊接工藝無法滿足要求，斷裂點將發生在焊腳上，使得栓釘受剪破壞呈脆性破壞且栓釘沒有發揮足夠的材料潛能即退出工作。

由于栓釘工作過程中，釘身承受荷載將傳遞至栓釘根部，使得根部區域內力最先達到最大值，在外荷載到達一定臨界值時栓釘在根部區域剪斷。當焊接過程對母材和栓釘根部有損傷時，即金屬在焊接過程中韌性變差使得栓釘易脆斷，或者焊條材料延伸率不足，栓釘在剪斷過程由于斷裂區域正好與缺陷區域重疊，如圖1所示，栓釘200與母材100焊接，斷裂區域101與焊接區域102相重合，導致斷裂性質受焊接工序的脆化影響，導致栓釘根部區域的缺陷將在斷裂過程中被反映出來，焊接質量較差。

發明內容

為了解決現有技術中的問題，本發明提供了一種栓釘斷裂點與焊接區域的分離而使得栓釘斷裂性質未受焊接工序脆化影響的有效提高焊接質量兼延性破壞特征的栓釘剪力鍵。

本發明提供了一種有效提高焊接質量兼延性破壞特征的栓釘剪力鍵，包括栓釘，所述栓釘包括釘帽和與所述釘帽連接的釘身，所述釘身的根部連接有與母材焊接的底盤，所述底盤的直徑大于所述釘身的直徑。

作為本發明的進一步改進，所述栓釘剪力鍵還包括母材，所述底盤與所述母材焊接。

作為本發明的進一步改進，所述底盤的底面設有凹槽。

作為本發明的進一步改進，所述凹槽為圓環凹槽。

作為本發明的進一步改進，所述底盤的底面設有引弧凸點。

作為本發明的進一步改進，所述底盤的直徑等所述釘帽的直徑。

作為本發明的進一步改進，所述引弧凸點位于所述底盤的圓心。

作為本發明的進一步改進，所述栓釘剪力鍵還包括外套瓷環，所述外套瓷環套設在所述釘身、底盤上。

作為本發明的進一步改進，所述外套瓷環包括套筒部和擴口部，所述套筒部套設在所述釘身上，所述擴口部套設在所述底盤上。