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Verfahren zum Herstellen kalt gezogener Drähte mit geprägter
Oberfläche für Stahlbetonkonstruktionen
Die im Stahlbetonbau üblichen, vornehmlich für geschweisste Bewehrungsmatten verwendeten, aus gezogenen und durch Profilwalzen auf der Oberfläche geprägten Stahldrähte (z. B. nach der österr. Patentschrift Nr. 184711 oder der Schweizer Patentschrift Nr. 329649) werden in der Regel durch die beiden verschiedenartigen, aufeinanderfolgenden Bearbeitungsgänge des Ziehens und Walzens auf die gewünschten Festigkeitswerte gebracht und zugleich mit der gewünschten Oberflächenmusterung versehen. Diese Bearbeitung kann in ein und derselben Maschine und in einem einzigen Arbeitsgang erfolgen. Dabei können sowohl die gewünschte Zerreissfestigkeit als auch die gewünschte Streckgrenze des Stahles ohne Schwierigkeit erreicht werden.
Bei der Herstellung der geprägten Stahldrähte ist zu beachten, dass die Tiefe der Prägung ein konstanter, meist durch die Zulassungsbedingungen behördlich festgelegter Wert ist (vgl. z. B. Betonkalender 1962, S. 734, Tafel 1). Diese Prägungstiefe, die durch Profilwalzen in Form einer Kaltwalzung aufgebracht wird, ergibt eine Strukturveränderung des Stahles, die sich in einer Steigerung der Zerreissfestigkeit und der Streckgrenze und in einer Abnahme der Bruchdehnung äussert. Die Grösse dieser Qualitätsänderungen ist durch die vorgeschriebene Norm in bezug auf die Prägungstiefe praktisch vorgegeben.
Die bekannten Herstellungsverfahren von geprägten Stahldrähten der hier betrachteten Art gehen nun davon aus, die Differenz der Festigkeit und Streckgrenze, die zwischen den Istwerten des Ausgangsmaterials und den Sollwerten des Endproduktes unter Abzug der Steigerung dieser Parameter durch die spätere Prägung übrigbleibt, durch Kaltziehen mit demjenigen Verfestigungsgrad auszugleichen, der eben dieser Differenz entspricht. Naturgemäss muss der Arbeitsvorgang inumgekehrterReihenfolge durchgeführt werden, damit die Oberflächengestaltung, d. h. das Prägen, den Abschluss bildet.
Dabei ergibt sich für die üblichen Eigenschaften der Drähte für normgemässes Baustahlgitter, nämlich Festigkeit 6000 bis 6500 kg/cm2, Streckgrenze 5000-5500 kg/cm2 und Bruchdehnung 81o, eine Verfestigung von etwa 251o durch das Kaltziehen und von etwa 10% durch die Prägung.
Während es nun bei diesen bekannten Verfahrensweisen, wie schon erwähnt, keine Schwierigkeiten bereitet, die gewünschten Werte von Zerreissfestigkeit und Streckgrenze des Stahles zu erreichen, ist es auf diesem Wege schwierig, mit Sicherheit und ohne zeitraubende Kontrollvorgänge die für Bewehrungdrähte vorgeschriebene Mindest-Bruchdehnung zu erhalten.
Die üblichen Bearbeitungsverfahren lassen nämlich bezüglich dererreichbaren Bruchdehnung einenso geringen Spielraum, dass es bei den unvermeidbaren bzw. tolerierten Schwankungen der Eigenschaften verschiedener Chargen des als Ausgangsmaterial
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len erfolgt, die eine nach entgegengesetzten Richtungen gekrümmte Führungsbahn vorschreiben, wobei Bewehrungsstäbe od. dgl. derart durch diese Führungsbahn gezogen werden, dass auf der Aussenseite der gekrümmten Stäbe jeweils hohe Zugspannungen herrschen, so dass eine Kaltvergütung eintritt. Wie bei
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den einleitend erwähnten Kaltvergütungsverfahren ist es auch hiebei schwierig, alle drei massgeblichen Grössen, nämlich Zugfestigkeit, Streckgrenze und Bruchdehnung, in vorgeschriebenen Grenzen zu halten.
Die Erfindung befasst sich deshalb mit der Aufgabe, ein Verfahren zum Herstellen kalt gezogener, für Stahlbetonkonstruktionen geeigneter Drähte mit geprägten Oberfläche zu schaffen, bei dem unter Einhaltung der vorgeschriebenen Prägungstiefe alle drei erforderlichen Eigenschaften solcher Drähte (d. h. die gewünschten Werte der Zerreissfestigkeit, der Streckgrenze und der Bruchdehnung) mit relativ weitem Spielraum erhalten werden können.
Das erfindungsgemässe Verfahren, bei dem in üblicher Weise ein Kaltziehen und nachfolgend ein Prägewalzen angewendet wird, ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass der Draht zunächst durch das Kaltziehen um über 300/0 verfestigt wird, so dass der Summenwert aus der gewählten Verfestigung durch Kaltziehen und der durch nachfolgende Prägewalzen bis zur vorgeschriebenen das Prägungstiefe entstehenden Verfestigung den für den fertigen Draht erforderlichen Wert erheblich überschreitet, also die Festigkeit und die Streckgrenze nach der Prägung zunächst erheblich über den Sollwerten des fertigenDrahtes liegen, wogegen die Bruchdehnung noch unter dem Sollwert liegt, und dass im Anschluss hieran der kalt gezogene und geprägte Draht mehrfach in mindestens zwei einander schneidenden Ebenen gebogen wird,
indem er durch mindestens zwei in einander schneidenden Ebenen zentralsymmetrisch angeordnete, ruhende Richtrollensätze geführt wird, wobei höchstens eine geringfügige Zugkraft auf den Draht ausgeübt wird, wodurch unter beschränkter Herabsetzung der Festigkeit und der Streckgrenze die Bruchdehnung auf bzw. über den vorgeschriebenen Mindestwert erhöht wird.
Zum Unterschied von den bekannten Verfahren wird also bei dem erfindungsgemässen Verfahren erst auf eine sehr hohe Verfestigung (Streckgrenze, Zugfestigkeit) hingearbeitet. In einem zweiten Arbeitsgang, der unmittelbar auf den ersten folgt, wird dann der Draht mit Hilfe der RichtroI1ensätze so nach verschiedenen Richtungen gebogen, dass jeweils auf der Aussenseite der gekrümmten Drahtteile nur sehr kleine Zugkräfte auftreten, während auf der Innenseite Druckkräfte herrschen. Der Draht kann insbesondere auch durch dieRichtrollensätze hindurchgeschoben werden, wobei dann über den ganzenQuerschnitt Druckkräfte veränderlicher Grösse wirken.
Die Grösse der herrschenden Kräfte hängt dabei in jedem Falle von der Einstellung des Rollensatzes ab und wird so gewählt, dass die Streckgrenze und Zugfestigkeit etwas abnehmen, wogegen die Bruchdehnung auf das gewünschte Mass ansteigt. Wesentlich ist dabei, dass bei diesem Arbeitsvorgang im Querschnitt vornehmlich Druckkräfte herrschen.
Die Richtrollensätze können dabei je drei bis sieben Richtrollen aufweisen. Hinter den Richtrollensätzen kann der Draht aufgewickelt werden. Es ist zu beachten, dass dieser zusätzliche Arbeitsvorgang nur eine geringfügige Zugleistung erfordert und daher auch im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens, bei dem in den Richtrollensätzen kein Kaltziehen, sondern ein reines Biegen erfolgen soll, angewendet werden kann.
Durch das Durchführen des Drahtes durch die Richtrollen wird der Draht um diese Richtrollen in mindestens zwei Ebenen gebogen, wobei die durch die beiden vorhergehenden Arbeitsgänge in die Länge gezogenen Kristalle auf der Druckseite der Biegung wieder zusammengestaucht werden. Da dies in mindestens zwei einander schneidenden Ebenen geschieht, werden die Kristalle entlang des ganzen Umfanges in einer durch geeignete gegenseitige Versetzung der Richtrollen frei wählbaren Tiefe wieder zusammengestaucht. Daher tritt für den Gesamtdraht ein Rückgang der Festigkeit und der Streckgrenze - auf die für das Endprodukt gewünschten Werte - ein und gleichzeitig erhöht sich die Bruchdehnung sehr wesentlich, u. zw. in solchem Masse, dass die vorgeschriebene Mindest-Bruchdehnung nicht nur mit Leichtigkeit eingehalten, sondern sogar leicht überschritten werden kann.
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Process for producing cold drawn wires with embossed
Surface for reinforced concrete structures
The steel wires customary in reinforced concrete construction, mainly used for welded reinforcement mats, made of drawn steel wires embossed on the surface by profile rollers (e.g. according to Austrian patent specification No. 184711 or Swiss patent specification No. 329649) are usually characterized by the two different types , successive processing steps of drawing and rolling brought to the desired strength values and at the same time provided with the desired surface pattern. This processing can be done in one and the same machine and in a single operation. Both the desired tensile strength and the desired yield strength of the steel can be achieved without difficulty.
When manufacturing the embossed steel wires, it should be noted that the depth of the embossing is a constant value, usually determined by the authorities in the approval conditions (cf. e.g. concrete calendar 1962, p. 734, table 1). This embossing depth, which is applied by profile rolling in the form of cold rolling, results in a structural change in the steel, which manifests itself in an increase in the tensile strength and the yield point and in a decrease in the elongation at break. The size of these quality changes is practically predetermined by the prescribed standard with regard to the embossing depth.
The known manufacturing processes for embossed steel wires of the type considered here are based on the assumption that the difference in strength and yield strength, which remains between the actual values of the starting material and the target values of the end product, minus the increase in these parameters due to the later embossing, by cold drawing with that degree of hardening to compensate, which corresponds to this difference. Naturally, the work process must be carried out in reverse order so that the surface design, i.e. H. the embossing, the conclusion.
This results in the usual properties of the wires for standard structural steel mesh, namely strength 6000 to 6500 kg / cm2, yield strength 5000-5500 kg / cm2 and elongation at break 81o, a strengthening of about 251o by cold drawing and about 10% by embossing.
While with these known procedures, as already mentioned, it is not difficult to achieve the desired values of tensile strength and yield strength of the steel, it is difficult in this way to obtain the minimum elongation at break prescribed for reinforcement wires with certainty and without time-consuming control processes .
The usual processing methods leave so little leeway with regard to the achievable elongation at break that there are unavoidable or tolerated fluctuations in the properties of different batches of the starting material
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len takes place, which prescribe a guide track curved in opposite directions, with reinforcing bars or the like being pulled through this guide track in such a way that high tensile stresses prevail on the outside of the curved bars, so that cold tempering occurs. As in
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In the case of the cold tempering process mentioned in the introduction, it is difficult to keep all three decisive parameters, namely tensile strength, yield point and elongation at break, within prescribed limits.
The invention is therefore concerned with the object of creating a method for producing cold-drawn, for reinforced concrete structures suitable wires with an embossed surface, in which all three required properties of such wires (ie the desired values of the tensile strength, the yield strength and the elongation at break) can be obtained with a relatively wide margin.
The method according to the invention, in which cold drawing and subsequently embossing rolling are used in the usual way, is essentially characterized in that the wire is initially hardened by cold drawing by over 300/0, so that the sum of the selected hardening by cold drawing and the solidification resulting from the subsequent embossing rollers to the prescribed embossing depth significantly exceeds the value required for the finished wire, i.e. the strength and the yield point after embossing are initially significantly above the target values of the finished wire, whereas the elongation at break is still below the target value, and that then the cold drawn and stamped wire is bent several times in at least two intersecting planes,
by passing it through at least two sets of stationary straightening rollers arranged symmetrically in each other, whereby at most a slight tensile force is exerted on the wire, whereby the elongation at break is increased to or above the prescribed minimum value with a limited reduction in strength and the yield point.
In contrast to the known methods, the method according to the invention first works towards a very high level of consolidation (yield point, tensile strength). In a second step, which immediately follows the first, the wire is bent in different directions with the help of the straightening rolls so that only very small tensile forces occur on the outside of the curved wire parts, while compressive forces prevail on the inside. In particular, the wire can also be pushed through the sets of straightening rollers, pressure forces of variable magnitude then acting over the entire cross section.
The size of the prevailing forces depends in each case on the setting of the roller set and is chosen so that the yield point and tensile strength decrease somewhat, whereas the elongation at break increases to the desired level. It is essential that pressure forces prevail in the cross-section during this work process.
The straightening roller sets can each have three to seven straightening rollers. The wire can be wound up behind the sets of straightening rolls. It should be noted that this additional work process only requires a slight pulling power and can therefore also be used within the scope of the method according to the invention, in which no cold drawing, but pure bending, should take place in the straightening roller sets.
By passing the wire through the straightening rollers, the wire is bent around these straightening rollers in at least two planes, with the crystals drawn in length by the two preceding operations being compressed again on the pressure side of the bend. Since this happens in at least two intersecting planes, the crystals are compressed again along the entire circumference to a depth that can be freely selected by means of suitable mutual displacement of the straightening rollers. Therefore, for the wire as a whole, there is a decrease in the strength and the yield point - to the values desired for the end product - and at the same time the elongation at break increases very significantly, u. to such an extent that the prescribed minimum elongation at break is not only easily complied with, but can even be easily exceeded.