冷拉和冷拔机械在装配式建筑施工中的应用

钢筋强化加工的原理是通过机械对钢筋施以超过屈服点的外力，使钢筋产生不同形式的变形，从而提高钢筋的强度和硬度，减小塑性变形，同时还可以增加钢筋的长度，节约了钢材，因此在钢筋加工中被广为应用。常用的钢筋强化机械主要有冷拉机、冷拔机等。

1）钢筋冷拉机

所谓冷拉，实际上是在常温下进行钢筋超屈服极限的拉伸。经过冷拉后的钢筋，屈服极限可以提高20%～25%，可以节约钢材10%～20%，长度可以增长3%～8%。此外，冷拉还可起到平直钢筋及除掉钢筋表面氧化铁皮的作用。粗细钢筋均可进行冷拉，但粗钢筋拉直需要的拉力较大，一般以冷拉细钢筋为多。

冷拉设备的类型有卷扬机式、液压缸式，阻力轮式等数种，其中卷扬机式最为常用。图3.1所示为JJM型卷扬机式冷拉机。它主要由地锚、卷扬机、定滑轮组、动滑轮组、导向滑轮及测力装置等组成。其工作原理是：由于卷筒上钢丝绳的两端是正反向穿绕在两副动滑轮组上，因此，当卷扬机旋转时，夹持钢筋的一副动滑轮组被拉向卷扬机，使钢筋被拉伸，而另一副动滑轮组则被拉向导向滑轮，为下次冷拉时交替使用。钢筋所受的拉力经传力杆、活动横梁传给测力器，从而测出拉力的大小。对于拉伸长度，可以通过标尺直接测量或用行程开关来控制。卷扬机式冷拉机具有结构简单、制造和维修容易、冷拉行程不受设备限制、便于实现单控和双控等优点，是钢筋冷拉机中一种较好的机型。

图3.1　卷扬机式冷拉机示意图

1—地锚；2—卷扬机；3—定滑轮组；4—动滑轮组；5—导向滑轮；6—钢丝绳；7—活动横梁；8—固定横梁；9—传力杆；10—测力器；11—放盘架；12—前夹具；13—后夹具

2）钢筋冷拔机

钢筋冷拔是在强拉力作用下，将直径6～10 mm的HPB300级光圆钢筋在常温下通过钨合金制成的拔丝模（图3.2），使钢筋产生塑性变形，从而拔成强度高、规格小的钢筋。冷拉与冷拔相比较，差别在于：冷拉是纯拉伸的线应力，而冷拔产生的是拉伸与挤压兼有的三维应力；冷拉只需一次完成，而冷拔需要多次才能完成；冷拉钢筋直径范围大，冷拔钢筋直径小；冷拔钢筋可以提高强度40%～60%，而冷拉钢筋只能提高20%～25%。

钢筋的冷拔工艺流程是：除锈→轧头→润滑→多次拔丝。

轧头是用轧头机将钢筋端头直径变小，以便钢筋在开始拔丝时穿过拔丝模。轧头机有手动式与电动式两种，其结构原理如图3.3所示。

钢筋通过一次拔丝模，直径可缩小0.5～1 mm；定径区使受挤压后的钢筋直径趋于稳定，该区的长度约为所拔钢筋直径的1/2；出口区则等于冷拔后钢筋的直径。为了减小拔丝力和模孔磨损，对模孔的粗糙度级别要求很高。为了避免断丝，冷拔速度一般应控制在0.2～3 m/s。

图3.2　拔丝模拔丝示意图

1—进口导孔；2—挤压区；3—定径区；4—出口

图3.3　手动式轧头机

1—钢筋；2—轧辊；3—调整轧孔螺旋

拔丝模的模孔直径有多种规格，应根据所拔钢筋每道压缩后的直径选用。冷拔最后一道的模孔直径，最好选用比成品钢筋直径小0.1 mm，以利于保证冷拔后钢筋规格。(www.xing528.com)

冷拔次数越多，总压缩率越大，钢筋的抗拉强度也就越高，但塑性也越差。为保证冷拔钢筋强度和塑性的稳定性，在冷拔时必须控制总压缩率。一般情况下，ϕ5钢筋宜用ϕ8拔盘条拔制，ϕ4和ϕ3钢筋宜用ϕ6.5盘条拔制。

按照卷筒布置的方式，钢筋冷拔机有立式和卧式两种，每种又有单卷筒和双卷筒之分。拉拔后的钢筋仍盘圈。

图3.4所示为一种立式单卷筒拔丝机，它的卷筒固套在齿轮箱立轴上，电动机通过变速箱和对锥齿轮带动卷筒旋转。当盘圈钢筋的端头经轧细后穿过润滑剂盒及拔丝模而被固结在卷筒侧面，开动电动机即可进行拔丝。卷筒转速约为30 r/min，拔丝速度可达75 m/min。

图3.4　立式单卷筒拔丝机

1—盘圆架；2—钢筋；3—剥壳装置；4—槽轮；5—拔丝模；6—滑轮；7—绕丝筒；8—支架；9—电机

卧式拔丝机相当于卷筒处于悬臂状态的卷扬机。图3.5所示的卧式双卷筒拔丝机，由电动机驱动，通过变速箱减速，使卷筒以20 r/min的转速旋转，使钢筋通过拔丝模盒而完成拔丝工序。

图3.5　卧式双卷筒拔丝机

1—电动机；2—变速箱；3—卧式卷筒；4—拔丝模盒；5—放圈架

冷拔工作所需的能量相当大。例如，1/750型拔丝机的功率达40 kW，因此对拔丝模及卷筒都要进行冷却（卷筒内部水冷）。