Роспатент РФ зарегистрировал способ упрочнения арматурного стержня из материала, обладающего площадкой текучести, разработанный сотрудниками Иркутского государственного технического университета Анатолием Федоровым и Анастасией Федоровой.
Изобретение относится к области строительства, а именно к технологиям, которые позволяют увеличить потенциал прочности интенсивно деформируемого материала - арматурных стержней, используемых для изготовления железобетонных элементов в виде панелей, блоков, тротуарной плитки и фибробетона.
Как отмечают авторы, техническим результатом изобретения является повышение потенциала прочности арматурных стержней. Данный способ упрочнения арматурного стержня может быть использован для упрочнения арматурных стержней из материала, обладающего площадкой текучести (например, сталь, дюраль, медь), различного поперечного сечения (круглых, прямоугольных, фасонных).
Традиционно при изготовлении железобетонных элементов любого вида изделий (панелей, блоков, тротуарной плитки, фибробетона) используют арматурные стержни (прутки) из стали разных марок, поясняют в университете. Для получения арматурных стержней заводы железобетонных изделий (ЖБИ) применяют станки для выпрямления арматуры и гильотиновые ножницы для резки листовой стали.
Скручивание арматурного стержня вокруг своей продольной оси с превышением предела текучести на растяжение материала наружных волокон производят с использованием оборудования для выпрямления или применяют специальные дрели, токарные станки. Для малосерийного производства арматурных стержней их упрочнение данным способом можно производить при помощи слесарного и токарного оборудования. Контроль прочностных характеристик арматурных стержней в заводских лабораториях заводов ЖБИ осуществляют с использованием стандартных прессов.
Для достижения технического результата арматурный стержень, выполненный из материала, обладающего площадкой текучести, подвергают упрочнению путем скручивания его вокруг продольной оси. При этом один конец арматурного стержня закреплен, а скручивание арматурного стержня производят с другого конца до образования нераскручивающейся винтовой формы по всей длине стержня. Повышение потенциала материала достигается за счет создания запаса прочности, который складывается из упрочненных вытяжкой от скручивания периферийных волокон и погашения сжимающих напряжений в центральной области поперечного сечения арматурного стержня, уточняют технологические особенности авторы изобретения.
Длина арматурного стержня после упрочнения скручиванием становится меньше исходной на величину сжатия средних волокон. Крайние волокна в поперечном сечении будут длиннее в результате спиральной линии за счет пластических деформаций. При этом полученная форма не раскручивается. Таким образом, за счет скручивания стержня вокруг своей продольной оси происходит взаимное перераспределение напряженного состояния.
Например, арматурный стержень, полученный из листовой стали 3 длиной 400 мм, шириной 2 мм, толщиной 0,2 мм, зажимали в слесарных тисах с одного конца, другой его конец закрепляли в дрели. Арматурный стержень скручивали дрелью до образования устойчивого нераскручивающегося винта по всей длине стержня.
Образцы, упрочненные данным способом, в лабораторных условиях были подвергнуты испытанию на растяжение до разрыва на разрывном прессе с усилием 500 кг. Испытания подтвердили повышение прочности стержней. В качестве эталонов были использованы образцы, не подвергнутые упрочнению заявляемым способом. Установлено увеличение разрывного усилия у образцов, упрочненных заявляемым способом, до 35-40%.
