一种高强螺栓摩擦型连接摩擦接触面的处理方法技术

本发明专利技术涉及一种高强螺栓摩擦型连接摩擦接触面的处理方法，属于建筑钢结构和表面改性技术领域，解决了现有处理方法处理的不锈钢结构摩擦连接表面抗滑移系数仅为0.2左右，不能满足钢结构标准中对高强螺栓摩擦型连接摩擦面抗滑移系数不小于0.45的要求，不能将高强螺栓摩擦型连接方式应用于不锈钢钢结构中的问题。一种不锈钢钢结构高强螺栓摩擦型连接摩擦面处理方法，对高强螺栓连接的两个不锈钢板件的接触面A、接触面B分别进行喷丸处理和超音速火焰热喷涂处理。本发明专利技术的处理方法能够使高强螺栓摩擦型连接摩擦面的抗滑移系数大于等于0.45，进而实现不锈钢钢结构采用更可靠精度更高的安装连接方式‑高强螺栓摩擦型连接。

A treatment method of friction contact surface of high strength bolt friction type connection

【技术实现步骤摘要】
一种高强螺栓摩擦型连接摩擦接触面的处理方法
本专利技术涉及建筑钢结构和表面改性
，尤其涉及一种高强螺栓摩擦型连接摩擦接触面的处理方法。
技术介绍
不锈钢因其良好的耐腐蚀性能、焊接性能和加工成型性能等优点越来越受到建筑师和结构工程师的青睐。随着不锈钢产量的提高以及设计规范的出现，已经有越来越多的国家将不锈钢作为建筑结构中的重要建筑材料。我国不锈钢在建筑行业的应用起步较晚，近些年来发展迅速，例如不锈钢屋顶、不锈钢的幕墙结构、不锈钢桥梁等。目前，国内外的研究主要存在以下问题：(1)国内针对不锈钢连接节点的研究还很少；(2)虽然国外对不锈钢螺栓连接节点进行了一定的研究，但是研究重点在承压型螺栓连接方式上，缺少对高强螺栓摩擦型连接方式的研究。摩擦型高强度螺栓连接与承压型高强度螺栓连接相比，其连接整体性和连接刚度好，变形小，受力可靠，耐疲劳，实际强度储备大，主要用于重要的结构或承受动力荷载的结构。高强螺栓摩擦型连接是以外剪力达到板件接触面间由螺栓预紧力所提供的可能最大摩擦力为极限状态，也即是保证连接在整个使用期间内，外剪力不超过最大摩擦力。板件不会发生相对滑移变形(螺杆和孔壁之间始终保持原有的空隙量)。因此摩擦型螺栓连接的承载力主要与螺栓预紧力值和摩擦面的抗滑移系数有关。然而，目前不锈钢摩擦连接时，其摩擦表面在不进行处理或进行喷砂、拉丝或割痕等常规处理方法的情况下，其抗滑移系数仅为0.2左右，例如，清华大学土木工程系王元清等人在《不锈钢构件螺栓连接摩擦面抗滑移系数试验》中公布的研究结果显示，现有常规方法处理的不锈钢摩擦面抗滑移系数在0.167-0.217之间，均值为0.19，远远不能满足钢结构标准中对高强螺栓摩擦型连接摩擦面抗滑移系数不小于0.45的要求，也就是说，如果基于普通的不锈钢摩擦表面处理方法，是不能将高强螺栓摩擦型连接方式应用于不锈钢钢结构中。因此，急需提供一种特殊的处理方法使不锈钢钢结构高强螺栓摩擦型连接时，其摩擦面的抗滑移系数达到或超过0.45，以实现将高强螺栓摩擦型连接方式应用于不锈钢钢结构中。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种高强螺栓摩擦型连接摩擦接触面的处理方法，用以解决现有处理方法由于不锈钢钢结构螺栓连接表面的抗滑移系数达不到钢结构标准中对高强螺栓摩擦型连接抗滑移系数不小于0.45的要求，使高强螺栓摩擦型连接方式不能应用于不锈钢钢结构中的问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种高强螺栓摩擦型连接摩擦接触面的处理方法，对高强螺栓连接的两个不锈钢板件的接触面A、接触面B分别进行喷丸处理和超音速火焰热喷涂处理。进一步地，对接触面A进行喷丸处理，使其表面粗糙度为Ra5-10μm。进一步地，喷丸操作时，空压机气压为0.2MPa-0.65MPa，气压变幅为0.05MPa-0.1MPa；喷嘴到接触面A的距离为100-300mm，喷射方向与接触面A的法线夹角为30°-40°。进一步地，对接触面A喷丸处理采用的金属磨料为不锈钢铸钢丸或钢丝切丸，磨料粒度为1.2-2.0mm。进一步地，对接触面B进行超音速火焰热喷涂处理，喷涂粉末为不锈钢粉末，涂层厚度为100-150μm。进一步地，对接触面B进行超音速火焰热喷涂处理包括如下步骤：步骤S1：对不锈钢接触面B进行喷砂除锈预处理；步骤S2：对接触面B进行超音速火焰热喷涂处理。进一步地，步骤S2中，喷涂技术参数包括：氧气流量500-700NLPM，燃油流量15～22L/h，载气流量4～5NLPM，辅助冷却空气压力3～5bar，喷涂距离250～350mm，送粉量40～80g/min。进一步地，步骤S1中，喷砂处理采用无水、无油压缩空气喷砂；喷砂后的表面洁净度达到Sa2.5。进一步地，喷砂时压缩空气工作压力为0.6～0.8MPa，磨料喷射方向与接触面B法线之间的夹角为15～30°。进一步地，步骤S2中，采用喷涂粉末的主要成分为304不锈钢。进一步地，喷涂粉末的颗粒度为20-50μm。进一步地，喷涂前，对喷涂粉末进行烘干处理。与现有技术相比，本专利技术至少具有如下有益效果之一：a)本专利技术提供的高强螺栓摩擦型连接摩擦接触面的处理方法，通过对高强螺栓连接的两个不锈钢板件的接触面A、接触面B分别进行喷丸处理和超音速火焰热喷涂处理，能够使不锈钢摩擦接触面的抗滑移系数达到了0.45以上，解决了不锈钢钢结构高强螺栓连接的关键技术，使不锈钢钢结构高强螺栓摩擦型连接方式实现工程化应用，有利于不锈钢钢结构的应用和推广。b)本专利技术提供的高强螺栓摩擦型连接摩擦接触面的处理方法，工艺步骤简单，工作效率高，成品率高，能够广泛应用于不锈钢钢结构的制造安装，减小不锈钢钢结构的安装变形，提高不锈钢钢结构连接的安全冗余。本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为本专利技术实施例中两栓抗滑移系数测试试件的结构示意图。附图标记：1-盖板；2-内板。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。本专利技术的一个具体实施例，公开了一种高强螺栓摩擦型连接摩擦接触面的处理方法，分别对高强螺栓连接的两个不锈钢板件的接触面A和接触面B进行处理，包括如下步骤：对接触面A进行喷丸处理，使其表面粗糙度为Ra5-10μm；对接触面B进行超音速火焰热喷涂处理，喷涂材料为不锈钢粉末。具体实施工艺如下：接触面A喷丸处理，喷丸前对接触面A采用除油剂或酒精擦拭去除油污。喷丸采用的金属磨料为不锈钢铸钢丸或钢丝切丸，磨料的硬度适中、有棱角、干燥(含水量＜2％)、无杂质，磨料粒度为1.2-2.0mm。喷丸用的压缩空气经冷却装置及油水分离器处理，以保证压缩空气干燥、无油；喷丸操作时，空压机气压为0.2MPa-0.65MPa，气压变幅为0.05MPa-0.1MPa。喷嘴到接触面A的距离为100-300mm。喷射方向与接触面A的法线夹角为30°-40°，采用与接触面A的法线夹角30°-40°的喷射角度能够避免垂直喷射造成对基体表面冲击过大，以及反射的丸粒对喷嘴的损伤。喷丸后，使金属结构表面清洁度达到Sa2.5。接触面A喷丸处理后，使接触面A的表面粗糙度达到Ra5-10μm。接触面B超音速火焰热喷涂不锈钢粉末，涂层厚度为100-150μm。步骤S1:对不锈钢接触面B进行喷砂除锈预处理。热喷涂前，对不锈钢接触面B进行表面预本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强螺栓摩擦型连接摩擦接触面的处理方法，其特征在于，对高强螺栓连接的两个不锈钢板件的接触面A、接触面B分别进行喷丸处理和超音速火焰热喷涂处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强螺栓摩擦型连接摩擦接触面的处理方法，其特征在于，对高强螺栓连接的两个不锈钢板件的接触面A、接触面B分别进行喷丸处理和超音速火焰热喷涂处理。


2.根据权利要求1所述的高强螺栓摩擦型连接摩擦接触面的处理方法，其特征在于，对接触面A进行喷丸处理，使其表面粗糙度为Ra5-10μm。


3.根据权利要求2所述的高强螺栓摩擦型连接摩擦接触面的处理方法，其特征在于，喷丸操作时，空压机气压为0.2MPa-0.65MPa，气压变幅为0.05MPa-0.1MPa；喷嘴到接触面A的距离为100-300mm，喷射方向与接触面A的法线夹角为30°-40°。


4.根据权利要求2所述的高强螺栓摩擦型连接摩擦接触面的处理方法，其特征在于，对接触面A喷丸处理采用的金属磨料为不锈钢铸钢丸或钢丝切丸，磨料粒度为1.2-2.0mm。


5.根据权利要求1所述的高强螺栓摩擦型连接摩擦接触面的处理方法，其特征在于，对接触面B进行超音速火焰热喷涂处理，喷涂粉末为不锈钢粉末，涂层厚度为100-150μm。


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【专利技术属性】
技术研发人员：何伟，李华，衡月昆，马骁妍，黄晶，李华峰，钱小辉，裴亚田，王元清，张天雄，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11