CH213848A - Verfahren und Vorrichtung zum Vergüten von Metallstangen. - Google Patents

Description

  Verfahren und Vorrichtung zum Vergüten von Metallstangen.    Die Erfindung betrifft ein Verfahren und  eine Vorrichtung zur Verbesserung der  Festigkeitseigenschaften von runden Metall  stangen, z. B. Rundeisen, durch Kaltbearbei  tung.  



  Es ist bekannt, dass durch eine Kaltbear  beitung, welche     Schubspannungen,oder    Nor  malspannungen (Zug- oder Druckspannun  gen) hervorruft, deren Wert den der     Fliess-          grenzenspannung    übersteigt, die Fliessgrenze  und auch die Festigkeit der meisten Metalle  erhöht werden. In sämtlichen Fällen, wo die  Erhöhung der Festigkeitswerte durch Kalt  bearbeitung erfolgt, hat es sich als vorteil  haft erwiesen, beide Arten von Spannungen  gleichzeitig zu erzeugen. So wurden bei der  Verfestigung von     Betoneiseneinlagen    die  Schubspannungen durch     Torsion    und die  Normalspannungen durch Strecken der Stan  gen mittels Gewichte oder     dergl.    erzeugt.

    Diese Verfahrensweise war auch deshalb  notwendig, weil die     Torsion    eine Verlänge-         rung    der Stangen, eine Vergrösserung ihrer  ursprünglichen Abweichungen von der Ge  raden, und auch andere Unregelmässigkeiten  herbeiführen kann.  



  Wenn Eisenstangen dem genannten     Ver-          edelungsprozess    unterworfen werden, ist die  Gleichförmigkeit des Erzeugnisses durchaus  nicht gesichert, weil durch diese     B.elastungs.-          weise,    je nach den verschiedenen Festigkeits  werten, in den einzelnen     Querschnitten    des  Materials verschiedene Grade der Kaltbear  beitung erzielt werden.

   Dies ist zum Teil der  sogenannten     Seigerung,    d. h. jener Erschei  nung zuzuschreiben, dass während des     Wal-          zens    der Stangen der     Kohlenstoff,    die  Schlacke oder     dergl.    mehr nach der Stangen  mitte hin wandert, so dass das     Material    an  dieser Stelle andere Festigkeitseigenschaften  aufweist, wie in den Randschichten der  Stange.  



  Das Verfahren gemäss der     Erfindung    be  zweckt, diese Nachteile zu beheben, und be-      steht darin, dass die Stange kalt gebogen  und mindestens von einer Seite aus um ihre  gekrümmte Längsachse gedreht wird. Da  durch wird jeder Querschnitt der Stange um  eine Achse rotiert, die annähernd in die Tan  gente der gekrümmten Längsachse an der  Stelle des betreffenden Querschnittes fällt,  wobei die Längsachse im Raume stillstehen  oder gegebenenfalls Schwingungsbewegun  gen vollführen kann.  



  Es ist zweckmässig, zunächst die Biegung  der     Stange    zu bewirken und die     bereits    ge  bogene Stange der rotierenden Bewegung zu  unterwerfen. Mitunter kann aber auch  zweckmässig sein, die Biegung und Drehung  der Stange gleichzeitig erfolgen zu lassen.  



  Die Winkelgeschwindigkeit der rotieren  den Stoffteilchen kann längs der Stange kon  stant oder auch veränderlich sein; im letzte  ren Falle wird selbstverständlich eine Tor  sion der Stange hervorgerufen.  



  Die Biegung der Stange kann mit blei  bender Formänderung erfolgen; es ist aber  auch möglich, dass     sie    nur elastische Span  nungen hervorruft.  



       Bei    der Ausführung des Verfahrens kann  die     Kriimmungskurve    entweder nahezu in  einer Ebene liegen, oder aber eine räumliche  Kurve darstellen.  



  Des weiteren kann die Biegung der  Stange durch das Eigengewicht oder durch  mechanische Mittel oder durch beide hervor  gerufen werden.  



  Die     vorteilhafte    Wirkung des Verfahrens  kann theoretisch etwa wie folgt erläutert  werden;  Es ist eine bekannte Tatsache, dass beim  Biegen einer Stange in den Fasern, die in  oder neben der     Momentenebene    liegen, Normal  spannungen     entstehen,    welche am Rand der  Stange den grössten Wert haben und sich  gegen die neutrale Ebene hin bis auf Null  vermindern, während in der neutralen Ebene  Schubspannungen mit maximalem Wert her  vorgerufen werden, die dann gegen den Rand  zu verschwinden.  



  Wird nun eine Stange kalt gebogen und  im gebogenen Zustande an beiden Enden in    drehbare Spannbacken derart eingespannt;  dass die Drehachsen derselben annähernd in  die Tangente der     Krümmungskurve    fallen,  und werden dann die Spannbacken in glei  chem Sinne mit gleicher Winkelgeschwindig  keit gedreht, so bewegt und verhält sich die       Stange    ähnlich wie eine flexible Welle.

       Bei     dieser Drehung der gebogenen Stange wer  den die Stoffteilchen einer wiederholten Be  anspruchung unterworfen, wobei infolge der  Drehung die durch diese Beanspruchung her  vorgerufenen Spannungen sich an jeder     Stelle     des Stabes im ganzen     Stabquerschnitt    gleich  mässig verteilen, derart, dass in der Mitte die  Schubspannungen und gegen den Rand zu  die Normalspannungen     entstehen.    Durch die       wiederholte    und alternative Verschiebung  und Beanspruchung der Stoffteilchen beim  Drehen der gekrümmten Stange wird eine  Verfestigung des     Materials    auch bei verhält  nismässig kleinen     Formänderungen    herbeige  führt,

   jedoch     ist    erforderlich, dass bei Bie  gung des     Stabes    die     Fliessgrenze    überschrit  ten wird, d. h. die     Biegung    mit bleibender  Formänderung erfolgt. Die     Verbesserung,    die  in den Festigkeitseigenschaften des     Materials     herbeigeführt wird, ist     sowohl    vom     Krüm-          mungsradiu8    der     Krümmungskurve    als auch  von der Zahl. der aufgewendeten Umdrehun  gen abhängig. Die einer Biegung über die       Fliessgrenze    unterworfenen Stangen können  nachträglich gerichtet werden.  



  Wird jedoch die Stange derart gedreht,  dass sich die     Winkelgeschwindigkeit    längs  derselben ändert, die Stange also auch eine  bleibende     Torsion    erleidet, so kann die     Bie-          gungsbeanspruchung    im     elastischen    Bereich  gewählt werden, weil ja eine bleibende  Formänderung durch die     Torsion    herbeige  führt wird. In diesem Falle weist das Ver  fahren den     grossen    Vorteil auf;     dass'    die Not  wendigkeit, die Stangen z. B. durch Ge  wichtsbelastung zu     streeken,    entfällt.

   Der  Umstand,     dass    die Normalspannungen ab  wechselnd als Zug- und Druckspannungen  erzeugt werden, führt ein Richten der Stange  herbei und die örtlich verschiedenen Eigen  schaften des Materials werden ausgeglichen.      Die Schwingungsbewegung der geboge  nen Stange während der Drehung kann in  dem Falle erfolgen, wenn die Stangenachse  so gebogen ist, dass die     Krümmungskurve    In  flexionspunkte aufweist, oder wenn eine oder  beide Spannbacken periodisch bewegt wer  den.  



  Die Vorrichtung gemäss der Erfindung  zur Ausführung des Verfahrens besitzt zwei  Geräte zum Erfassen der Stange und zum  Biegen derselben, von welchen zumindest  das eine drehbar angeordnet ist.  



  Die genannten Geräte können durch  zwei zum Fassen der     Stangenenden    dienende  Spannorgane gebildet werden, die     eo    ange  ordnet sind, dass die Achsen der eingespann  ten Stangenenden miteinander einen Winkel  einschliessen, und von welchen zumindest das  eine mit einem drehbar angeordneten Schaft  versehen ist. Dabei kann     zumindest    eines der  Spannorgane schwenkbar     und/oder    verschieb  bar angeordnet sein.  



  Um den Zeitverlust zu vermeiden,     wel-          ch-er    durch das Einlegen und Ausheben der  einzelnen Stangen entsteht, kann die Vor  richtung auch für     stetigen    Betrieb eingerich  tet sein. In diesem Falle können -die genann  ten Geräte durch zwei zum Fassen, Biegen  und zur Förderung der Stange dienende       Drehwalzenaggregate    gebildet werden, deren  Förderrichtungen miteinander einen Winkel  einschliessen und von welchen zumindest das  eine als Ganzes um die Stange als Drehachse  rotiert.  



  In der Zeichnung     sind    einige Ausfüh  rungsbeispiele der Vorrichtung schematisch  dargelegt. Es zeigen:       Fig.    1 die Seitenansicht einer Ausfüh  rungsform,       Fig.    2 einen Schnitt nach Linie     II-II     der     Fig.    1,       Fig.    3 eine Abänderung des     Spann-          organes,          Fig.    4 die Seitenansicht und       Fig.    5 die Draufsicht einer andern Aus  führungsform,       Fig.    6 die Seitenansicht einer weiteren  Ausführungsform für stetigen Betrieb.

      In der Ausführungsform nach     Fig.    1 und  2 sind die Enden der Stange g in zwei  Spannbacken 7, 7' mit Schäften 8, 8' einge  spannt. Die     Schäfte    sind in den Lagerbüch  sen 9, 9' drehbar angeordnet, wobei ihre  Drehachsen miteinander einen Winkel ein  schliessen und in der Ebene der     gewünschten          Krümmungskurve        liegen.    Die Büchsen 9, 9'  sind um je eine zur genannten Ebene senk  rechte (in diesem Falle horizontale) Achse  schwenkbar angeordnet, derart, dass sie Dreh  zapfen 25 besitzen, die in Lagern 10, 10' ge  lagert sind. Die letzteren sind an den Grund  platten 11,     11'    verschiebbar angeordnet.

    Bevor die Spannbacken in Drehung ver  setzt werden, sind alle verschiebbaren und  schwenkbaren Teile in der     gewünschten    Lage  zu befestigen. Man kann eine oder beide  Backen antreiben, auch kann nur eine der  Backen drehbar ausgebildet sein, während  die andere feststehend angeordnet ist. Wird  nur eine der Backen angetrieben, während  die andere feststeht, so wird eine     Torsion    der  Stange herbeigeführt.  



  An Stelle der     Spannbacken    können auch  andere Mittel zum Fassen der Stangenenden  verwendet werden. Bei der Abänderung nach       Fig.    3 ist an beiden Enden der Stange g je  ein Haken 12 gebildet, der einen Bolzen 13  umfasst, welcher aus einem am Schaft 8 vor  gesehenen Block 14 herausragt. Die Verbin  dung :des Hakens 12 mit dem Bolzen 13 ist  durch einen Keil 15 gesichert, der in den  Bolzen 13 eingelassen ist.  



  Bei der Ausführungsform nach     Fig.    4  und 5 wird die Stange g in einer horizon  talen Ebene gebogen. Die     Spannbacken        sind     in ähnlicher Weise ausgebildet, wie     in          Fig.    1, sind aber in einer horizontalen Ebene  angeordnet, wobei ihre Achsen einen Winkel       miteinander    einschliessen, wie die     Fig.    5  zeigt. Für die Unterstützung und Führung  der Stange g sind Horizontalflächen- 17 vor  gesehen, die aus einer Grundplatte 16 her  ausragen.

   Wird nun die Stange mittels der       Spannbacken    7, 7' angetrieben, so wälzt sich  die Stange an den Flächen 17 und durch  biegt sich, wobei .sich die Ungleichmässigkei-           ten    der Stange ausrichten und eine Verlänge  rung der Stange stattfindet. Die Achsen der  Spannbacken können auch in einer Geraden  liegen, wobei die     Krümmungskurve    der ge  bogenen Stangenachse zwei     Inflexionspunkte     aufweist.  



  In     Fig.    6 ist eine Ausführungsform für  stetigen Betrieb schematisch dargelegt. Sie  besteht aus zwei     Drehwalzenaggregaten    A  und B, von welchen jedes eine Anzahl an  getriebene Walzen 19 und 20 enthält und  deren Förderrichtungen miteinander einen  Winkel. einschliessen. Die Walzen 19 sind in  einem     Gestell    21 und die Walzen 20 in  einem Gestell 24 drehbar gelagert. Das Ag  gregat A ist so angeordnet, dass es als Ganzes  um die Stange g als Drehachse rotieren kann,  während das Aggregat B feststeht.. Zu die  sem Zwecke ist das Gestell 21 in zwei Stän  dern 22 und 23 drehbar gelagert, während  das Gestell 24 ortsfest angeordnet ist.

   Die  Aggregate arbeiten derart zusammen, dass  sie die Stangen in ununterbrochenem Betrieb  erfassen, biegen und     weiterfördern,    wobei die  Stangen durch das Aggregat A gleichzeitig  gedreht werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Verfahren zum Vergüten von runden Me tallstangen durch Kaltbearbeitung, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange kalt gebogen und mindestens von der einen Seite aus um ihre gekrümmte Längsachse gedreht wird. UNTERANSPRt1CHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Drehung der Stange nach erfolgter Biegung bewirkt wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Biegung während der Drehung der Stange bewirkt wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Winkelge schwindigkeit der Drehung über die ganze Länge der Stange konstant gehalten wird. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Winkelge- schwindigkeit der Drehung längs der Stange geändert wird. 5. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Biegung der Stange mit bleibender Formänderung erfolgt. 6. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass durch die Bie gung der Stange nur elastische Spannungen hervorgerufen werden. 7. Verfahren nach Patentanspruch 1, da durch gekennzeichnet; dass die Krümmungs- kurve annähernd in einer Ebene liegt. B.

   Verfahren nach Patentanspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die Krümmungs- kurve eine räumliche Kurve ist. 9. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Biegung der Stange durch ihr Eigengewicht hervor gerufen wird. 10. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Biegung der Stange durch mechanische Mittel hervor gerufen wird. PATENTANSPRUCFI II Vorrichtung zur Durchführung des Ver fahrens gemäss Patentanspruch I, gekenn zeichnet durch zwei Geräte zum Erfassen der Stange und zum Biegen derselben, von wel chen zumindest das eine drehbar angeordnet ist. UNTERANSPRVCAE: 11.

   Vorrichtung nach Patentanspruch 1I, gekennzeichnet durch zwei Spannorgane zum Fassen der Stangenenden, die so angeordnet sind, dass die Achsen der eingespannten Stangenenden miteinander einen Winkel ein schliessen, und von welchen zumindest das eine mit einem drehbar angeordneten Schaft versehen ist. 12. Vorrichtung nach Patentanspruch 11 und Unteranspruch 11, dadurch gekennzeich net, dass zumindest eines der Spannorgane schwenkbar angeordnet ist. 13. Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteransprüchen 11 und 12, dadurch ge kennzeichnet, dass zumindest eines der Spann organe verschiebbar' angeordnet ist.

   14. Vorrichtung naclh 11 und den Unteransprüchen 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannorgane zum Fassen hakenförmig ausgebildeter Stangen enden eingerichtet sind. 15. Vorrichtung nach Patentanspruch 1I, gekennzeichnet durch zwei Spannorgane zum Fassen der Stangenenden, die im wesentlichen in einer Ebene liegen und von welchen zu mindest das eine mit einem drehbar angeord neten Schaft versehen ist, und gekennzeichnet durch ortsfeste Unterstützungs- und Füh rungsflächen für die eingespannte Stange. 16.

   Vorrichtung nach Patentanspruch Ii, gekennzeichnet durch zwei Drehwalzen aggregate zum Fassen, Biegen und zur För derung der Stange, deren Förderrichtungen miteinander einen Winkel einschliessen und von welchen zumindest das eine als Ganzes um die Stange als Drehachse rotieren kann.