[发明专利]地锚拉杆结构及其加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及地锚拉杆领域，具体涉及一种地锚拉杆结构及其加工方法。

背景技术

地锚顾名思义就是地下的锚，将物体拴在地锚上可以起到固定作用。地锚的种类很多，主要区别在于材料及形状两个方面，依据需要固定的物体，可以采用不同的地锚。地锚用途广泛，堤坝、山体、树木、电线杆等，需要将物体固定在地面上的情况下经常用到。

地锚需装配拉杆才能使用，装配件中的零件及其功能如下：

（1）地锚：进入地下一定深度后，可在拉杆的牵引作用下转动，直至与拉杆垂直，产生锚固力。

（2）铆钉：铆接地锚与牵引扣，主要承受剪应力的作用，一般用调质钢制造。

（3）牵引扣：其上带有螺纹孔，与拉杆螺纹联接。

（4）拉杆（也称为地锚拉杆）：其长度对锚固力有着重要的影响，长度越长，即地锚进入地下的深度越大，锚固力也就越大。其承载能力主要取决于材料及直径，其制造成本占到地锚组件总成本的一半，所以，直径宜小不宜大。

地锚组件存在的问题

土壤对埋入地下的地锚及地锚拉杆的腐蚀作用是显而易见的，既存在化学腐蚀，也存在电化学腐蚀，与材料的物理化学交互作用下，很容易使地锚组件因受腐蚀而失去效用。在实践中，影响土壤腐蚀性的因素有土壤类型、杂散电流、土壤含盐量、微生物腐蚀以及地下水位等，土壤以其结构的多相性、多孔性和不均匀性而表现为一种复杂多变的电解质，加之易受季节气候和地理环境的影响，其腐蚀性的大小是众多因素联合作用的结果。

由于地锚组件埋入地下后长期使用，所以，必须具有良好的耐腐蚀性能，为此，地锚组件中的每个零件必须镀锌，以提高其耐腐蚀性。锌的耐腐蚀机理有机械保护及电化学保护两个方面，在腐蚀条件下锌层表面有ZnO、Zn(OH)₂及碱式碳酸锌保护膜，一定程度上减缓锌的腐蚀，这层保护膜受到破坏又会形成新的膜层。当锌层破坏严重，危及到铁基体时，锌对基体产生电化学保护，锌的标准电位-0.76V，铁的标准电位-0.44V，锌与铁形成微电池时锌作为阳极被溶解，铁作为阴极受到保护。

埋入地下的地锚组件能够长期维持锚固力得益于镀锌，而锚固力又与组件中的每一个零件有关，其中任何一个零件失去效用，整个地锚组件就失去了效用，因此，要求每一个零件都必须具有良好的耐腐蚀性能。如果镀锌层受到破坏就会丧失耐腐蚀性，从而导致地锚组件整体锚固力下降直至失去效用。

地锚拉杆与牵引扣螺纹联接是目前世界范围内最常见的装配方法。螺纹联接就是相同螺距的外螺纹与内螺纹的配合，良好的螺纹联接除了要求一定的尺寸精度外，螺纹沟槽内不能有影响螺纹联接的杂物，否则，很难旋进旋出，也会导致后续镀锌时产生锌镏和锌渣。为此，镀锌后的内螺纹必须作扩丝处理，而扩丝后，内螺纹中的锌层被全部去除，母材基底失去锌层的保护作用。因此，地锚组件埋入地下后，内螺纹成为整个组件中最不耐腐蚀的地方，它的腐蚀极易造成锚固力的丧失。有种情形很能说明这个问题，那就是，地锚组件使用2~3年后，张紧或遇到强风时，拉杆将会被直接从地下拉出。

焊接地锚拉杆存在的问题

目前，为了避免螺纹耐腐蚀性差而导致的极限强度下降问题，所采取的方法主要以焊接为主，大量的研究表明，虽然焊接可以避免地锚组件母材的裸露，但是并不能明显提高其耐腐蚀性，某些焊接缺陷甚至会造成地锚组件的严重实效。

（1）焊接组织不均匀

焊接是一种局部加热熔化的成形工艺，焊区组织与周围组织有区别，热影响区的组织与母材组织也稍有区别，这种组织的不均匀将导致材料的耐腐蚀性下降。

（2）焊接残余应力

焊接局部加热的特点，使构件整体受热不均，热胀冷缩不一致，导致焊后构件内部存在残余应力。残余应力的实质是晶体原子处于弹性歪扭状态，具有较高的能量状态，使材料的耐腐蚀性下降。

（3）未焊透、夹渣等缺陷

地锚拉杆部分直径较小，与锁紧扣要求周焊，焊接难度比较大，很容易出现未焊透、夹渣等缺陷，电流控制不好或者引弧距离不当甚至直接击穿拉杆部分。

以上这些缺陷都将导致地锚拉杆极限强度的下降，使地锚拉杆的极限强度不能得到有效保证。

由于一般的拉杆直径在10毫米以内，长度却可以达到几米，而锁紧扣部分的最大尺寸为20毫米，显然整体锻造的成本非常大甚至直接不可能进行整体锻造。

制造拉杆的关键是选择材料，而选材的主要依据是力学性能，为此，首先需要计算拉杆的抗拉强度：