AT8763U1

AT8763U1 - Lineares zugkraftübertragungselement, insbesondere draht bzw. kombination von drähten

Info

Publication number: AT8763U1
Application number: AT0083105U
Authority: AT
Inventors: Peter Dipl Ing Baldinger; Roland Dr Konrad; Reinhold S E Dr Schneider; Florian Teufelberger; Robert Ing Traxl
Original assignee: Teufelberger Seil Ges M B H
Priority date: 2005-12-06
Filing date: 2005-12-06
Publication date: 2006-12-15
Also published as: EP1795619A2; EP1795619B1; EP1795619A3

Abstract

Lineares Zugkraftübertragungselement, insbesondere Draht bzw. Kombinationen von Drähten, wie Bündel, Litzen und Seile, wobei das Linearelement aus einem nicht-rostfreien austenitischen Stahl besteht sowie Verwendung eines aus nicht-rostfreiem austenitischen Stahl bestehenden Drahtes bzw. einer Kombination von Drähten, insbesondere Bündel, Litzen und Seile für die Übertragung von Zugkräften und Verfahren zur Herstellung eines aus nicht-rostfreiem austenitischen Stahl bestehenden Drahtes.

Description

2 AT 008 763 U1

Die Erfindung betrifft ein lineares Zugkraftübertragungselement, insbesondere einen Draht bzw. Kombinationen von Drähten, wie Bündel, Litzen und Seile sowie die Verwendung eines Drahtes bzw. einer Kombination von Drähten, insbesondere Bündel, Litzen und Seile und ein Verfahren zur Herstellung eines aus nicht-rostfreiem austenitischen Stahl bestehenden Drahtes. 5

Bisher werden Drähte, die insbesondere zur Herstellung von Seilen eingesetzt werden, d.h. einer Zugbeanspruchung ausgesetzt werden, aus unlegiertem Stahl hergestellt. Dabei wird eine hohe Festigkeit der Drähte durch eine Kaltverfestigung im Herstellungsprozess {Ziehen) erreicht. Hiefür benötigen die Drähte ein perlitisches Gefüge, wodurch ihr Kohlenstoffgehalt mit io ca. 0,8 % festgelegt ist. Durch den Kohlenstoffgehalt ist demzufolge die Ausgangsfestigkeit dieses Stahls bestimmt; eine Festigkeitssteigerung wird demzufolge primär durch den Umformgrad in der Kaltverfestigung erzielt. Beginnend vom Ausgangsdurchmesser des Walzdrahtes wird durch die Umformung beim Ziehen der Drahtdurchmesser schrittweise bis zum Enddurchmesser reduziert. Das Verhältnis zwischen dem Ausgangsdurchmesser und Enddurchmesser 15 wird hierbei als Umformgrad bezeichnet. Sofern daher der Enddurchmesser erhöht werden soll, wird der Grad der Umformung reduziert. Demzufolge sind relativ dicke Drähte nur mit vergleichsweise geringeren Festigkeiten herstellbar. Die Festigkeitswerte bzw. Bruchkräfte von dickeren Drähten und in der Folge von Seilen mit größerem Durchmesser sind demzufolge im Vergleich zu dünneren Drähten bzw. Seilen geringer. 20

Aus diesen Gründen ist es derzeit kaum möglich, Seildrähte mit einem Durchmesser von ca. 3 mm mit einer Festigkeit von über 2200 N/mm2 herzustellen, wohingegen die Festigkeit mit Seildrähten mit einem Durchmesser < 1 mm auch > 2500 N/mm2 sein kann. Hieraus resultiert, dass die Anwendungsmöglichkeiten limitiert sind und höhere Bruchkräfte demzufolge nur mit 25 größeren Querschnitten bzw. Durchmessern erzielt werden können, was nachteiligerweise jedoch auch zu einer höheren Eigenmasse der Drähte bzw. der Seile führt.

Der Einsatz von austenitischem Stahl für die Herstellung von Drähten ist bisher lediglich zur Herstellung von Federdrähten bekannt, welche Druckkräften ausgesetzt werden, die zu mehr-30 dimensionalen Spannungszuständen führen. Der Einsatz von einem austenitischen Stahl zur Herstellung eines derartigen Federdrahtes, der einen Durchmesser < 0,3 mm aufweist ist beispielsweise in der US 6,123,784 sowie auch der US 5,651,937 beschrieben. Weiters ist aus der US 4,163,415 die Verwendung einer austenitischen Stahllegierung zur Herstellung von Eeder-drähten bekannt. 35

Andererseits ist es auch bekannt rostfreie Stähle, nämlich Chrom-Nickel-Stähle, dieeine auste-nitische Struktur aufweisen, für Zugkraftübertragungen einzusetzen, wobei diese jedoch eine äußerst geringe Härte aufweisen und vorwiegend für elastische Metallgewebe und Netze eingesetzt werden. 40

Ziel der vorliegenden Erfindung ist -es demgegenüber ein lineares Zugkraftübertragungselement, insbesondere Drähte für Seile und Seilkomponenten zu schaffen, bei welchem, ausgehend von einer höheren Ausgangsfestigkeit, höhere Umformgrade als bei bekannten Seildrähten erzielt werden können und somit insbesondere auch höhere Festigkeiten von Drähten mit 45 größerem Durchmesser erzielt werden können. Ebenso ist die spezielle Verwendung eines Drahtes bzw. einer Kombination von Drähten und das Verfahren zur Herstellung eines aus nicht-rostfreiem austenitischen Stahl bestehenden DrahtesZiel der vorliegenden Erfindung.

Ein lineares Zugkraftübertragungselement der eingangs angeführten Art, welches bei höheren so Ausgangsfestigkeiten, höhere Umformgrade und somit höhere Festigkeiten bei Drähten mit größerem Durchmesser ermöglicht, wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, dass das Linearelement aus einem nicht-rostfreien austenitischen Stahl besteht. Im Gegensatz zu den bisher verwendeten Kohlenstoff-Stählen zur Herstellung von Seildrähten, die eine kubischraumzentrierte Gitterstruktur aufweisen, haben nicht-rostfreie austenitische Stähle eine kubisches flächenzentrierte Atomgitterstruktur. Durch die kubisch-flächenzentrierte Atomgitterstruktur 3 AT 008 763 U1 können wesentlich höhere Umformgrade und somit eine höhere Kaltverfestigung als bei bekannten linearen Zugkraftübertragungselementen erzielt werden. Hinsichtlich eines hohen Umformgrades ist es günstig, wenn zumindest 15 Volumsprozent des Stahls eine kubisch flächenzentrierte Gitterstruktur aufweisen. 5

Zugleich ist durch einen Mangan-Gehalt > 10 Gewichtsprozent die Ausbildung einer austeniti-schen Struktur gewährleistet, da Mangan den so genannten γ-Bereich erheblich ausweitet.

Tests haben gezeigt, dass es für die Verbesserung der Kaltverfestigungseigenschaften zweck-io mäßig ist, wenn der Stahl in Gewichtsprozent einen Mangan-Gehalt < 22 aufweist. Insbesondere ist es für die Erhöhung des Umformgrads günstig, wenn der Stahl in Gewichtsprozent einen Mangan-Gehalt zwischen 12 und 18 aufweist. Für die Übertragung von Zugkräften hat sich insbesondere als vorteilhaft herausgestellt, wenn 15 der Stahl folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist: C: 0,8-1,6 Mn: 10-22 Si: 0,2-1,5 20 Cr: £ 18 Ni: £ 10 und einem Rest bestehend aus Fe sowie unvermeidbaren Unreinheiten. Besonders bevorzugt ist es hierbei, wenn der Stahl folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist: 25 C: 1,2 Mn: 13 Si: 0,4 Cr: s 2 30 und einem Rest bestehend aus Fe sowie unvermeidbaren Unreinheiten.

Da die Vorteile des austenitischen Stahls insbesondere bei Drähten mit größerem Durchmesser zu tragen kommen, wobei üblicherweise Federdrähte mit einem Durchmesser < 0,3 mm herge-35 stellt werden, ist es für die Herstellung von Drähten für eine Zugbeanspruchung günstig, wenn Drähte einen Durchmesser zwischen 0,3 mm und 6,5 mm, insbesondere zwischen 1 mm und 5 mm aufweisen.

Wenn eine Festigkeit zwischen 3000 N/mm2 und 3200 N/mm2 beträgt, können im Vergleich zu 40 bekannten aus Kohlenstoff-Stahl bestehenden Drähten bzw. Seilen vergleichsweise höhere Zugkräfte übertragen werden.

Das erfindungsgemäße Ziel der zur Verfügungstellung eines Elements zur Übertragung von Zugkräften, welches eine gegenüber bekannten Zugkraftübertragungselementen hohe Festig-45 keit aufweist, wird auch durch die Verwendung eines aus nicht-rostfreien austenitischen Stahl bestehenden Drahtes bzw. einer Kombination von Drähten, insbesondere Bündel, Litzen und Seile für die Übertragung von Zugkräften erreicht. Hierbei ist es günstig, wenn der Stahl eines oder mehrere der Merkmale der kennzeichnenden Teile der Ansprüche 2 bis 9 aufweist. Insbesondere ist es bei der Verwendung eines laufenden Seils von Vorteil, wenn dessen Drähte so einen Durchmesser zwischen 0,3 mm und 5,0 mm aufweisen. Bei der Verwendung als stillstehendes Seil ist es hingegen insbesondere von Vorteil, wenn die Drähte des stillstehendes Seils einen Durchmesser zwischen 0,5 mm und 6,5 mm aufweisen.

Das Verfahren eines aus nicht-rostfreiem austenitischen Stahl bestehenden Drahtes, der für 55 Zugbeanspruchungen eingesetzt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Draht nach dem

Claims

4 AT 008 763 U1 Abschrecken von einer Temperatur > 1000°C und einer Kaltverfestigung, insbesondere Walzen bzw. Ziehen, zumindest einmal auf eine Temperatur > 1000°C zwischengeglüht und anschließend nocheinmal abgeschreckt und kaltumgeformt wird. 5 Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, auf welches diese jedoch keinesfalls beschränkt sein soll, ist gegeben, wenn der austenitische Stahl des linearen Zugkraftübertragungselements folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist: C: 1,2 io Mn: 13 Si: 0,4 Cr: <2 und einem Rest bestehend aus Fe sowie unvermeidbaren Unreinheiten. 15 Tests haben gezeigt, dass ein austenitischer Stahl mit dieser Legierungszusammensetzung besonders gut geeignet für die Herstellung von Drähten zur Zugkraftübertragung bzw. aus diesen zusammengesetzten Seilen bzw. Seilkomponenten wie Bündel und Litzen geeignet ist. Hierdurch kann gegenüber bekannten Seildrähten, welche aus Kohlenstoff-Stahl bestehen, eine 20 höhere Festigkeit von ca. 3000 N/mm2 bis 3200 N/mm2 erzielt werden. Ansprüche: 1. Lineares Zugkraftübertragungselement, insbesondere Draht bzw. Kombinationen von Drähten, wie Bündel, Litzen und Seile, dadurch gekennzeichnet, dass das Linearelement aus einem nicht-rostfreien austenitischen Stahl besteht.
2. Zugkraftübertragungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest 30 15 Volumsprozent des Stahls eine kubisch-flächenzentrierte Gitterstruktur aufweisen.
3. Zugkraftübertragungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl in Gewichtsprozent einen Mangan-Gehalt >10 aufweist.
4. Zugkraftübertragungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl in Gewichtsprozent einen Mangan-Gehalt < 22 aufweist.
5. Zugkraftübertragungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass derStahl in Gewichtsprozent einen Mangan-Gehalt zwischen 12 und 18 aufweist. 40
6. Zugkraftübertragungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist: C: 0,8-1,6 Mn: 10-22 45 Si: 0,2-1,5 Cr: £ 18 Ni: έ 10 und einem Rest bestehend aus Fe sowie unvermeidbaren Unreinheiten. so 7. Zugkraftübertragungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der 'Stahl folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist: C: 1,2 Mn: 13 Si: 0,4 55 Cr: < 2 5 AT 008 763 U1 und einem Rest bestehend aus Fe sowie unvermeidbaren Unreinheiten.
8. Zugkraftübertragungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch Drähte mit einem Durchmesser zwischen 0,3 mm und 6,5 mm, insbesondere zwischen 5 (/ 1 mm und 5 mm.
9. Zugkraftübertragungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Festigkeit zwischen 3000 N/mm2 und 3200 N/mm2. io 10. Verwendung eines aus nicht-rostfreiem austenitischen Stahl bestehenden Drahtes bzw. einer Kombination von Drähten, insbesondere Bündel, Litzen und Seile für die Übertragung von Zugkräften.
11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl eines oder meh-15 rere der Merkmale der kennzeichnende Teile der Ansprüche 2 bis 9 aufweist.
12. Verwendung nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch ein laufendes Seil, dessen Drähte einen Durchmesser zwischen 0,3 mm und 5,0 mm aufweisen.
13. Verwendung nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch ein stillstehendes Seil, dessen Drähte einen Durchmesser zwischen 0,5 mm und 6,5 mm aulweisen.
14. Verfahren zur Herstellung eines aus nicht-rostfreiem austenitischen Stahl bestehenden Drahtes, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht nach dem Abschrecken von einer 25 Temperatur > 1000° C und einer Kaltverfestigung, insbesondere Walzen bzw. Ziehen, zu mindest einmal auf eine Temperatur > 1000°C zwischengeglüht und anschließend noch-einmal abgeschreckt und kaltumgeformt wird. 30 Keine Zeichnung 35 40 45 50 55