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Verfahren und Vorrichtung zum Warmstauchen von Spannstahl mit beliebigem Querschnitt
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Warmstauchen, z. B. von Ankerköp- fen aus Spannstahl mit beliebigem Querschnitt. Es sind Verfahren zum Schmieden von Werkstücken im Gesenk bekannt, bei denen das in das Gesenk eingesetzte Werkstück unter gleichzeitiger Aufbringung eines Druckes elektrisch erhitzt und bei Erreichen der Verformungstemperatur durch den aufgebrachten Druck in eine Gesenkform gepresst wird.
Weiter sind Verfahren zum Warmstauchen und Rückvergüten ölvergüteter ovaler Stabstahlblenden bekannt, bei denen während des Stauchvorganges der Stauchdruck und die über Rotglut liegende Temperatur durch eine Programmsteuerung, die den Stauchdruck durch einen ruckartigen Impuls beendet, progressiv erhöht und nach dem Stauchvorgang das Stabstahlende ein kurzes Stück aus der Einspannung herausgenommen, erneut bis zur Rotglut erhitzt und unter einer Ölbrause abgeschreckt wird. Verfahren dieser Art haben den Nachteil, dass sie nur dann anwendbar sind, wenn das zu stauchende Stabendevöllig zunderfrei, also blank, zugearbeitet ist, um überhaupt ein einwandfreies Stauchen der Stabstahlenden zu gewährleisten.
Nicht zunderfreies Material gewährleistet keine völlig gleichmässige Erwärmung des zu stauchenden Materials mit Hilfe des Verfahrens, so dass der vorgeschlagene Lösungsweg nicht befriedigend ist.
Ausserdem haben Verfahren dieser Art den Nachteil, dass entsprechend dem zu stauchenden Materialquerschnitt ständig ein den entsprechenden Querschnitten und den Werkstoffeigenschaften angepasstes Programm vorgegeben werden muss. Bei nicht zunderfreiem Material, so hat sich als weiterer Nachteil herausgestellt, wird deshalb die Erwärmung des Werkstoffquerschnittes in Abhängigkeit von der gegebenen Programmsteuerung erfolgen, unabhängig davon, ob der Querschnitt die für den Stauchvorgang notwendige Temperaturerhöhung erfahren hat oder nicht. Die Folge davon ist, dass in keinem Fall die Stabstahlenden den entsprechenden Qualitätsforderungen genügen.
Zweck der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stauchen von Ankerköpfen aus Spannstahl mit beliebigem Querschnitt, ohne vorheriges Entfernen des Zunders, zu schaffen, welches unabhängig von der Art des zugelieferten Materials ein Stauchen der Ankerköpfe äusserstwirtschaft- lich bei gleichzeitig hoher Qualität gewährleistet.
Beim Verfahren wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass der rechtwinkelig zugeschnittene Spannstahl in an sich bekannter Weise durch eine zweiteilige Spannelektrode mit entsprechend geformten oberen und unteren Spannbacken aufgenommen und während des Stauchvorganges, um ein Gleiten in Stauchrichtung zu vermeiden, festgehalten wird, wobei nach dem Zuspannen der Spannelektrode eine
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Stauchelektrode über einen Druckzylinder gegen das Stabende des Spannstahles gedrückt, der Kontakt mit dem Spannstahl hergestellt,
dabei der Erwärmungsvorgang eingeschaltet und mit der Einschaltung des Erwärmungsvorganges gleichzeitig der volle Stauchdruck zur Verformung des Spannstahles über die Stauchelektrode aufgebracht wird und nach Beendigung des Stauchvorganges der Stauchkopf ohne vorheriges Lösen der Einspannung des Spannstahles gekühlt und erneut vergütet wird.
Bei der Vorrichtung wird vorgeschlagen, dass zur Steuerung des Erwärmungsstromes ein in Bewegungsrichtung der Stauchelektrode mit dieser über den Druckzylinder direkt gekoppeltes und für sich selbst verstellbares Kontaktelement und ein mit diesem zusammenwirkender, oberhalb des Druckzylinders angeordneter Endtaster vorgesehen sind.
Versuche haben gezeigt, dass die günstigste Stauchtemperatur zwischen 850 und 950 C, der günstigste Stauchdruck zwischen 4 und 6 kp/cm bei einem Anfangs - oder Kontaktdruckvon Zkp/cm liegt, dass die Zugfestigkeit nach der Erwärmung, dem Stauchen unter der nachträglichen Vergütung unter Luftabkühlung etwa 00/0 der Ausgangsfestigkeit ölschlussvergüteter Spannstähle, z. B. Stahl St 140/160, beträgt, und dass selbst stark verzunderte Querschnitte ohne vorherige chemische oder mechanische Bearbeitung der Stabstahlenden gestaucht werden, wobei Stauchköpfe von gleichmässigem Gütegrad herge-
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tert.
Auf einem Maschinenbett --12-- ist die rahmenartige Vorrichtung --1-- aufgesetzt, u. zw. entweder befestigt, oder aber bildet sie mit dem Maschinenbett einen Teil. Auf der rahmenartigen Vorrichtung ist ein senkrechter Druckzylinder --13-- befestigt,. dessen Kolben mit einer Spannelektrode - in Verbindung steht, die ihrerseits eine obere Spannbacke --3-- trägt. Auf dem Maschinenbett ist eine untere Spannbacke --5-- befestigt, an der eine starre Zuführung --11-- angeordnet ist.
Neben der aus dem oberen Spannbacken --3-- und dem unterenSpannbacken --5-- bestehendenSpannvorrichtung befindet sich eine Stauchelektrode -- 6-- mit einer beweglichen Zuführung --10--. An dieser und an der starren Zuführung --11-- wird der von einem Trafo kommende Strom angeschlossen. Die Stauchelektrode --6-- steht in Verbindung mit dem Kolben eines waagrecht an dem Vorrichtungsrahmen --1-- befestigten Druckzylinders --7--. Am Zylindergehäuse des Druckzylinders --7-- befindet sich weiterhin ein Endtaster --14--, wodurch der Kolben des Zylinders --7-- mit einem Kontaktelement --9--, z. B. einer Kontaktschraube, in Verbindung steht.
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; 14-befindetMit --4-- ist der zu bearbeitende, d. h. mit einem Stauchkopf zu versehende Spannstahl bezeichnet.
Dieser Spannstahl, der auf die geforderte Länge zugeschnitten ist, wird zwischen den Spannbacken - 3 und 5-- so eingelegt, dass ein stirnseitiges Ende des Spannstahles die Stauchelektrode --6-- berührt.
Durch Betätigung des Druckzylinders --13--, beispielsweise durch Beschicken desselben mit Druckluft, spannen die Backen --3 und 5-- den Spannstahl --4-- fest. Daraufhin wird durch Betätigen des Zylinders --7--, der ebenfalls mit Druckluft beschickt werden kann, die Stauchelektrode-6-- fest gegen das Ende des Spannstahles --4-- gedrückt, um einen sicheren Kontakt für den Stromfluss zu gewährleisten, der nunmehr eingeschaltet wird.
Die Stauchelektrode erwärmt dabei das angedrückte stirnseitige Ende des Spannstahles, das dadurch stauchfähig wird, und das Stauchen selbst geschieht durch Verschieben der Stauchelektrode infolge der Betätigung des Zylinders --7-- und dauert so lange an, bis das Kontaktelement --9-- den Endtaster --14-- berührt, den dortbefindlichenDruckstiftbetätigtund dadurch den Stromfluss abschaltet. Damit wird eine weitere Erwärmung unterbunden ; jedoch ist der Stauchvorgang noch nicht beendet, denn der Druck des Kolbens im Zylinder --7-- wirkt nach wie vor auf den Spannstahl ein.
Durch Einstellung des Kontaktelementes --9-- kann für jedes Material bzw. für jeden Querschnitt des Spannstahles die gewünschte Erwärmungszeit eingestellt werden. Sie ist unabhängig von der Stauchlänge, da die Abschaltung der Erwärmung vor Beendigung des Stauchhubes erfolgt. Jedoch setzt sich der Stauchvorgang am Spannstahl --4-- mit der aufgebrachten Wärme bis zum Erreichen der vollen Kopfform fort. Danach setzt sofort die Abkühlung des erwärmten Stabendes über die wassergekühlten Spann- backen --3 und 5-- ein. Die weitere Abkühlung des gestauchten Kopfes erfolgt ausserdem an der Luft, so dass dadurch die geforderte Vergütung des erwärmten Stabendes eintritt.
Nach Beendigung des Stauchvorganges wird zunächst die Druckbeaufschlagung des Zylinders --7-unterbrochen, so dass die Stauchelektrode-6-in ihre Ausgangsstelle zurückgeht. Anschliessend wird die Druckbeaufschlagung des Zylinders --13-- unterbrochen, so dass die Spannelektrode --2-- den fer-
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tiggestauchten Spannstahl freigibt und dieser aus der Vorrichtung entnommen bzw. automatisch ausgeworfen werden kann.
Der gesamte Arbeitsablauf in seinen einzelnen Phasen wird durch elektronische Zeitschalter automatisch gesteuert. Der Zeitpunkt für die Abschaltung des Erwärmungsstromes ist vom Stauchweg und von der aufgebrachten Wärmemenge unabhängig, so dass dadurch eine weitestgehende Gleichmässigkeit in der Ausbildung des angestauchten Kopfes erreicht wird.
Da der elektronische Zeitschalter nicht zur Erfindung gehört, sondern an sich bekannt ist, ist er in der Zeichnung nicht mit dargestellt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Warmstauchen von Spannstahl mit beliebigem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass der rechtwinkelig zugeschnittene Spannstahl (4) in an sich bekannter Weise durch eine zweiteilige Spannelektrode (2) mit entsprechend geformten oberen und unteren Spannbacken (3 und 5) aufgenommen und während des Stauchvorganges, um ein Gleiten in Stauchrichtung zu vermeiden, festgehalten wird, wobei nach dem Zuspannen der Spannelektrode (2) eine Stauchelektrode (6) über einen Druckzylinder (7) gegen das Stabende des Spannstahles (4) gedrückt, der Kontakt mit dem Spannstahl hergestellt, dabei der Erwärmungsvorgang eingeschaltet und mit der Einschaltung des Erwärmungsvorganges gleichzeitig der volle Stauchdruck zur Verformung des Spannstahles über die Stauchelektrode (6)
aufgebracht wird und nach Beendigung des Stauchvorganges der Stauchkopf ohne vorheriges Lösen der Einspannung des Spannstahles gekühlt und erneut vergütet wird.