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Stahl zur Herstellung hochwertiger Nieten.
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Nachteile-durch die Wahl eines Nietenstahles erreichen, der ähnlich wie der jeweilige Baustahl zusammengesetzt ist, jedoch eine um etwa 10% geringere Festigkeit besitzt.
Untersuchungen haben nun ergeben, dass die nach diesen Gesichtspunkten legierten Nietenstähle während des Nietvorganges eine verhältnismässig geringe Klemmkraft erzeugen. Werden als derartig legierte Nietenstähle z. B. Nickel-oder Manganstähle verwendet, so weisen die Nietverbindungen infolge der geringen Klemmkraft dieser legierten Nietenstähle einen sehr geringen Gleitwiderstand auf, wodurch die Gefahr entsteht, dass die Verbindungen, besonders bei auftretender Wechselbeanspruchung, sehr bald locker werden.
Wählt man dagegen unlegierte Nietenstähle mit 34 oder 42 kgjmm2 Zuestigkeit, so ist zwar die Klemmkraft befriedigend hoch, jedoch liegt bei Nieten aus St 34 die Scherfestigkeit unter der des Blechmaterials ; bai Nieten aus St 42 dagegen ist bei nicht immer befriedigender Scherfestigkeit die Zähigkeit niedriger als bei legierten Nieten.
Erfindungsgemäss gelingt es nun, die verschiedenen, sich widersprechenden Anforderungen, die somit an einen hochwertigen Nietenstahl für hochbeanspruchbare Bauwerke gestellt werden müssen, durch die Wahl eines niedrigen Kohlenstoff-und Mangangehaltes und solcher Legierungselemente zu erzielen, die die ja-umwandlung bei geringer Hysteresis der Umwandlung nicht oder nur unwesentlich herabsetzen und gleichzeitig die Warmstreckgrenze im Bereich zwischen 450 und 6500 C erhöhen. Derartige Legierungselemente sind Silizium, Kupfer, Molybdän, Vanadin, die einzeln, zu mehreren oder gemeinsam vorhanden sein können.
Ein hochliegender Umwandlungspunkt führt dazu, dass der Schrumpfungsvorgang, dem der Niet nach Beendigung des Nietvorgangs überlassen wird, nicht durch eine Umwandlung gestört wird. Eine geringe Hysteresis der Umwandlung verhindert während der beschleunigten Abkühlung des geschlagene Nietes durch die ihn umgebenden Stahlmassen die Entstehung eines Härtungsgefüges, dessen Bildung bekanntlich zu Volumenvergrösserung und ungenügender Zähigkeit führen und also die Klemmkraft und Zähigkeit des geschlagenen Nietes herabsetzen würde. Die hohe Warmstreckgrenze, wie sie im Nietenstahl der vorliegenden Erfindung angestrebt wird, ermöglicht die Bildung einer hohen Klemmkraft sowohl bei höheren Temperaturen als auch nach Abkühlung des Nietes.
Mit dem erfindungsgemässen Nietenstahl werden also im Laufe des unter sonst normalen Bedingungen durchgeführten Nietverfahrens Nieten erzeugt, die nicht nur die gleichen Werte für Streckgrenze, Zugfestigkeit und Dehnung wie das umgebende Blechmaterial, sondern auch hohe Klemmkraft, hohe Scherfestigkeit und Zähigkeit besitzen.
Auf Grund von Versuchen sind die obengenannten Legierungselemente einzeln in Mengen von 0'1 bis zu je 1% zu mehreren oder gemeinsam bis zu etwa 2% zu wählen, während Kohlenstoff und Mangan, wie erwähnt, niedrig zu halten sind.
Der Siliziumgehalt ist mindestens so hoch zu wählen, dass ein beruhigtes Vergiessen des Stahles noch gewährleistet ist, er also mindestens 0'1% Silizium beträgt.
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Zur Kennzeichnung der wichtigsten Eigenschaften eines aus dem erfindungsgemässen Stahl hergestellten Nietes sind als Beispiel nachstehende Zusammensetzung und Festigkeitseigenschaften sowie die Klemmkraft von 25 mm starken Nieten nach dem Schlagen mitgeteilt :
Zusammensetzung :
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<tb> C <SEP> Si <SEP> Mn <SEP> Cu <SEP> Mo
<tb> 0-09% <SEP> 0-58% <SEP> 0-43% <SEP> 0-38% <SEP> 0-15%
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Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen.
Blechpaket aus fünf Blechen von je 25 mm Dicke wurden mit Nieten aus diesem Stahl unter Verwendung eines Lufthammers bei 6'5 Atro. Luftdruck in einer Nietzeit von etwa 18 Sekunden vernietet.
An den geschlagene Nieten wurde nach C. Bach die Klemmkraft bestimmt ; sie lag zwischen 33 und 40 kg/mm2, im Mittel bei 37 /mm.
Die Festigkeitseigenschaften der geschlagene Nieten wurden an Zerreissproben mit 10 mm Durchmesser und 50 mm Messlänge, die Scherfestigkeit an doppelschnittigen Scherproben, die Kerbzähigkeit an Proben mit den Abmessungen 10 x 10 x 60 mm mit 3 mm tiefem Rundkerb von 2 mm Durchmesser geprüft. Die mittleren Ergebnisse sind nachstehend angeführt :
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<tb>
<tb> Streckgrenze <SEP> Zugfestigkeit <SEP> Dehnung <SEP> Einschnürung <SEP> Scherfestigkeit <SEP> Kerbzähigkeit
<tb> kg/mm2 <SEP> kg/mm2 <SEP> % <SEP> % <SEP> kg/mm2 <SEP> mkg/cm2
<tb> 42 <SEP> 56 <SEP> 28 <SEP> 65 <SEP> 44 <SEP> 22
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hoher Streckgrenze und Scherfestigkeit sowie mittlerer Zugfestigkeit bei gleichzeitig hoher Dehnung und Kerbzähigkeit.
Die Klemmkraft liegt mit 37 kg/mm2 im Mittel nahe der Streckgrenze und etwa, um 40-50% höher als bei Nieten aus St 34, die unter gleichen Nietbedingungen hergestellt waren. Andere günstige Nietenstähle nach der Erfindung hatten folgende Zusammensetzung : 008-013% C, 035-06% Si, 0#35-0#45% Mn, 0#25-040% Cu, 01-0-3% Mo.
Die hohe Klemmkraft der Nieten wirkt sich naturgemäss auch auf den Gleitwiderstand von Nietverbindungen günstig aus. So wurden im Feinmessversuch an zweireihigen Nietverbindungen aus einem Stahl mit 55 kg/mm2 Zugfestigkeit gemäss der Erfindung ein Gleitwiderstand von 14-16 kg/mm2, bei
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hergestellt waren, ergaben bei schwellender Dauerbeanspruchung eine um 25% höhere Ursprungsfestigkeit als Nietverbindungen, die unter sonst gleichen Bedingungen, aber Verwendung von Nieten aus weichem Kohlenstoffstahl hergestellt waren. Wurden an Stelle der weichen Nieten aus Kohlenstoffstahl harte Nieten, z. B. aus 3% igem Niekeleinsatzstahl, gewählt, so waren Klemmkraft und Ursprungsfestigkeit wesentlich kleiner als bei Nieten aus Stählen gemäss der Erfindung.
Für die Werkstatt haben sich weiter die geringe Überhitzungsempfindlichkeit und die verhältnismässig geringe Zunderbildung des erfindungsgemäss legierten Nietenstahles als vorteilhaft erwiesen.