盲螺栓实现非盲目强度

加利福尼亚州欧文市-盲人螺栓比传统的螺母和螺栓更弱，更不可靠，长期以来一直是建筑行业的继子。这种观点在用于桥梁和建筑结构的管状钢部件的组装中尤其如此。不愿意或无法为这些应用指定盲孔紧固件，工程师焊接梁，将螺母板预先连接到内部，或切割进入孔并使用标准螺栓。每种方法都有其缺点。焊缝需要熟练的劳动力，改变材料特性，通常需要更厚的规格，并且需要相当长的时间。坚果板缺乏弹性，通道孔削弱了结构。在日本，管状钢已经流行了五十多年，这些方法都没有满足一系列项目，包括将加固板连接到现有桥梁。

为了解决这个问题，新日铁的工程师向哈克国际公司求助，并要求该公司开发一种高强度的盲孔紧固件。结果是ULTRA-TWIST(TM)，第一个符合ASTM A-325标准的盲螺栓。

在这个为期一周的课程中，我们将看到两个低成本但功能丰富的电子设计自动化(EDA)程序：CircuitStudio和KiCad。

起初，哈克工程师提出了合乎逻辑且简单的方法：使用更大的标准盲孔紧固件。但他们的日本同行希望避免钻两个略有不同的孔尺寸的混乱和麻烦，说没有。盲孔和非盲孔紧固件必须具有相同的直径。

为了寻求更高的性能，工程师们对现有的盲拧螺栓的每一个限制进行了攻击。名单上的第一个是拉伸强度。盲螺栓比标准螺栓弱，因为它们背负着在工件难以接近的一侧形成头部的需要。它们通常包括一个套管，当使用者拧紧螺母时，套管会弯曲并膨胀。但是套筒远离芯销的直径，降低了紧固件的强度。

A-325标准允许螺栓的硬度范围从RC25到RC35。较硬的销具有较高的拉伸强度。但是，为了安全起见，设计必须考虑到较低的数字。通过缩小芯销的硬度范围并将该范围集中到秤的上端，工程师将销的功能强度提高到标准尺寸螺栓的功能强度。“这对我们来说是一个非常艰难的制造要求，”哈克研发副总裁Shahriar Sadri说。

穿线通过减小销的横截面来降低紧固件的拉伸极限。为了完成最后一点工作，工程师们为ULTRA-TWIST(TM)创建了新的螺纹设计并申请了专利。细长的形状和更圆润的形状，螺纹设计最大化了销的横截面积。结果是：“我们从尺寸较小的紧固件获得与全尺寸螺母和螺栓相同的性能，”Sadri说。

Huck向他们的日本合作伙伴介绍了新设计，设计表现良好 - 除了夹紧。“我们通过两个套管之间的动作/反应损失了约30%的夹紧力，”Sadri解释说。与其他盲螺栓设计一样，第一次迭代使用螺母将驱动套筒压在灯泡套筒上。即使在灯泡套筒完全形成盲侧头部之后，一些夹紧载荷仍然通过套筒承载。

回到他们的CAD工作站，哈克工程师设计了一种创新的方法来阻止套管通过剪切垫圈分担负载。剪切垫圈夹在轴承垫圈和驱动套筒之间，将螺母的压缩力传递给灯泡套筒以形成头部。一旦头部完全成形，继续用力剪切垫圈并允许所有夹紧力通过轴承垫圈反应并进入接头。“通过剪切垫圈，我们可以通过接头恢复所有紧固载荷的100%，”Sadri说。作为额外的好处，

经过新日铁的大规模现场测试，哈克的新型高强度盲螺栓在美国上市。用户使用标准电动剪切扳手在35至50秒内安装螺栓，简化了大多数盲接头的组装。根据日本的研究，该公司声称紧固件可以节省50%的劳动力成本，同时排除焊接。