钢筋连接套筒冷镦过程有限元分析
钢筋连接套筒是将一根钢筋的力传送到另外一根钢筋，在建筑业中具有举足轻重的地位，所以钢筋连接套筒的质量很关键，必须保证套筒的力学性能。拟定的钢筋连接套筒加工工艺为冷镦→车削→钻孔→攻螺纹→倒圆角，为了获得良好的力学性能，一道的加工工序设为冷镦，而本文也是对该冷镦工序的研究。冷镦锻将工件镦粗，提高其力学性能。镦粗变形是使
钢筋连接套筒
钢筋连接套筒冷镦过程有限元分析
钢筋连接套筒是将一根钢筋的力传送到另外一根钢筋，在建筑业中具有举足轻重的地位，所以钢筋连接套筒的质量很关键，必须保证套筒的力学性能。拟定的钢筋连接套筒加工工艺为冷镦→车削→钻孔→攻螺纹→倒圆角，为了获得良好的力学性能，一道的加工工序设为冷镦，而本文也是对该冷镦工序的研究。冷镦锻将工件镦粗，提高其力学性能。镦粗变形是使毛坯高度减小而横截面积增大的变形方式，镦粗是模锻的基本变形方式之一，在许多模锻工艺方法中都不同程度地存在镦粗变形的成份。
传统的模具设计方法通常依赖于设计人员的经验和反复的试模、修模，具有耗材多、返工率大、浪费时间的特点。近年来随着CAE技术的应用，使许多过去受条件限制无法分析的复杂问题得到了解答，也使大量复杂的工程分析问题简单化和层次化，节约了时间，提高了分析的准确性。本文就是采用DEFORM这款专门分析金属塑性成形的有限元软件。
1 镦粗变形特点分析
1)镦粗变形示意
如图1所示为镦粗变形的示意图，直径为D0，高度为H0的棒料，在冲头与凹模间被轴向压缩为高度为H、直径为D的工件。该工艺要求一次镦粗的高径比(H0/D0)不能大于2～
2.5，这也是镦粗工序的成形极限。其中镦粗率也是镦粗变形的一个重要的参数，镦粗率指的是镦锻前后的高度变化ΔH和原始高度的比值，记为:
冷镦前后的体积不变，棒料选择圆柱状，则可以得出:
其中vm为变形后鼓形部分的体积，本文研究钢筋连接套筒的直径为60 mm，高为92
mm，考虑到精度的要求，套筒在冷锻后需要车削，所以冷镦成形后的套筒的直径是大于60 mm，高是大于92
mm的，综合以上的公式和条件以及高径比可以确定棒料的尺寸。本文选用以下几种类型的棒料，如表1所示。
表1 棒料的类型
2)冷镦力的分析
施工要求 (1)连接钢筋时，钢筋规格和连接套的规格应一致，并确保钢筋和连接套的丝扣干净、完好无损。
(2)必须用力矩扳手拧紧接头。
(3)力矩扳手的精度为±5%，要求每半年用扭力仪检定一次。
(4)连接钢筋时应对正轴线将钢筋拧入连接套，然后用力矩扳手拧紧。接头拧紧值应满足表一规定的力矩值，不得超拧，拧紧后的接头应作上标记，防止钢筋接头漏拧。
(5)钢筋连接前要根据所连接钢筋直径的需要将力矩扳手上的游动标尺刻度调定在相应的位置上。即按规定的力矩值使力矩板手钳头垂直钢筋轴线均匀加力。当听到力矩扳手发出“咔嗒”声响时即停止加力(否则会损坏扳手)。
(6)连接水平钢筋时必须依次连接，从一头往另一头，不得从两边往中间连接，连接时一定两人面对站定，一人用扳手管钳卡住已连接好的钢筋，另一人用力矩扳手拧紧待连接钢筋，按规定的力矩值进行连接，这样可避免弄坏已连接好的钢筋接头。
(7)力矩扳手不使用时，将其力矩值调为零，以保证其精度。
(8)使用扳手对钢筋接头拧紧时，只要达到力矩扳手调定的力矩值即可。
施工中遇到的问题及解决方法
1)主要问题，在钢筋笼制作完成后的预拼装阶段，发现一个问题，钢筋在加工制作成钢筋笼的过程中，会有误差累积的现象发生，终钢筋笼在拼装时使直螺纹套筒接头处无法连接到规范要求的程度。规范要求直螺纹套筒连接完毕后，套筒上下外露丝扣不大于2扣，但在预拼装时发现接头力矩已满足规范要求，外露却无法达到规范要求。根据现场分析发现，出现问题的原因就是钢筋笼加工时无法避免的误差累积所导致的。
2)问题的解决方法,根据现场实测数据分析，钢筋在加工成钢筋笼过程中所有误差均在规范允许范围之内，这些误差以现有的加工工艺是不可避免的。但在钢筋笼拼装直螺纹连接时，这些误差累积富集后的结果使套筒上下丝扣数达不到规范要求。因此解决这个问题已经不能从钢筋加工进度上入手。在研究了钢筋笼的整个制作过程后，找到了一个解决办法，在不需提高现有加工精度，不需更换加工工艺的前提下，只需将钢筋笼的加工工序稍加改动就可有良好的解决效果。
首先将加工好的钢筋用直螺纹套筒连接成整笼的长度，再将钢筋笼整笼制作完成，将每个接头用红漆做好标记后把接头拆开，将钢筋笼运至下笼现场，按标记好的顺序连接钢筋笼，就可以顺利连接，将接头合格率提升至98%以上。在此，只是将之前分段加工分段拼装的工序更改成，将钢筋笼整个加工成型然后拆开接头，再分段运至现场拼装。不需要增加人工、机械或其他费用的投入，就可以大幅提高接头的合格率。
（作者： 来源：）
