Verfahren zur Herstellung von Mietverbindungen. Bei warm hergestellten Nietverbindungen wirkt bekanntlich der Gleitwiderstand, der an den Berührungsflächen der Bleche auf tritt, in hervorragendem Masse kraftübertra gend. Ein erhöhter Gleitwiderstand wird nicht nur durch eine gewisse Rauhigkeit der Bleche an ihren Berührungsflächen, sondern hauptsächlich durch die von den Nieten aus geübte Klemmkraft hervorgerufen.
Die Klemmkraft gemessen an elastischen Längenänderungen des Nietschaftes, kann bei den bisher gebräuchlichen \V#Terlistoffen aus Stahl sehr kleine Werte annehmen, wodurch die Festigkeit einer Eisenkonstruktion stark herabgesetzt wird.
Es wurde nun festgestellt, dass dieser Ab fall der Klemmkraft sehr wesentlich dadurch bedingt ist, dass in den warmgeschlagenen Nieten beim Abkühlen zwar bis etwa 250 C starke Spannungen infolge der Schrumpf wirkung auftreten, dass diese Spannungen aber dann bei einer zwischen 250 und 100 C liegenden Temperatur auf erheblich tiefere Werte herabsinken. in manchen Fällen auf Spannungen von nur 1 bis 2 kg/mm=.
Dieser Spannungsabfall kann, wie weiter hin festgestellt wurde, bei verschiedenen oder verschieden behandelten Nietwerkstoffen von sehr unterschiedlicher Grösse sein.
Weitere Untersuchungen haben gezeigt, dass es für die Klemmkraft nicht gleichgültig ist, bei welcher Temperatur der Temperatur ausgleich zwischen dem abkühlenden Niet schaft und den der Nietlochwand benach barten Teilen des Bleches, im nachfolgenden "Nietlochleibung" genannt, erfolgt.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfah ren zur Herstellung von Nietverbindungen mit hoher Klemmkraft. Gemäss der Erfin dung werden solche Nietverbindungen da durch hergestellt, dass Nieten aus solchen Stählen verwendet werden, dass die Klemm- spannung der Nieten während des Schrumpf vorganges im Temperaturbereich zwischen 250 und<B>100'</B> C nicht unter 10 kg!'mm' ab sinkt, und dass der Nietschaftdurchmesser so bemessen wird, dass der Temperaturausgleich zwischen Nietschaft und Nietlochleibung bei einer Temperatur erfolgt, die unter der Tem peratur des Spannungsabfalles des Nietstahls beim Schrumpfvorgang liegt.
Zu den Stäh len, bei denen der genannte Spannungsabfall nur gering ist, gehören diejenigen, die im ge stauchten Zustand genügend, vorzugsweise möglichst feinkörnig sind. Diese Feinkörnig keit kann durch Zusätze von keimbil denden Elementen, wie Aluminium, Vana- din, Titan oder Zirkon bei der Stahlherstel lung hervorgerufen worden sein.
Es ist möglich, die Nieten zu diesem Zweck zunächst von einer Temperatur ober halb des obern U mwandlungspunktes Ac, ab zuschrecken, sie dann vor dem Stauchen auf Temperaturen unterhalb des obern Umwand lungspunktes Ac, derart zu erwärmen, dass der durch das Abschrecken erzielte Gefüge zustand zumindest noch teilweise erhalten bleibt. Darauf erfolgt das Warmstauchen in üblicher Weise bei Temperaturen oberhalb der Rekristallisationstemperatur.
Mit Hilfe solcher Nietwerkstoffe ist es möglich, Nietverbindungen mit hoher Klemm kraft zu erzielen. Das Verfahren eignet sich vorzugsweise für Nietverbindungen, bei denen das Verhältnis von Klemmlänge zum Niet schaftdurchmesser grösser als 2 ist. Die von einem Stahl zu erwartende Klemmkraft kann durch eine Vorrichtung er mittelt werden, bei der an den Enden der gleichzuhaltenden Messlänge des Stabes Mess- federnpaare angeordnet sind, die innerhalb der Messlänge gegen Wärmeausdehnung oder -zusammenziehen bei ansteigender bezw. sin kender Temperatur unempfindlich gemacht worden sind und die prismatische Schneiden tragen,
welche auf Kontakthebel einwirken, die einen Motor so steuern, dass er die Span nung im Probestab bei einem Kürzerwerden der Messlänge des Prüfstabes erhöht und bei einem Längerwerden verringert. Hierbei wird ein aus dem Nietwerkstoff hergestellter Prüf stab in einem Ofen auf die Warmstauchtem- peratur erhitzt und unter Gleichhaltung der Messlänge abgekühlt. Entsprechend seiner durch die Abkühlung bedingten Wärmezu sammenziehung nimmt er dann bei starrer Einspannung diejenigen Spannungswerte auf, die er zu tragen imstande ist.
Es ergeben sich dann Kurven, die den Spannungsverlauf a (Ordinate) in Abhängigkeit von der Ab kühlungstemperatur T (Abszisse) wieder geben. Hierfür seien folgende Beispiele an geführt:
Fig. 1 zeigt derartige Spannungstempera- turabkühlungskurven eines Nietwerkstoffes Sf 44 mit
EMI0002.0034
C <SEP> Si <SEP> Mn <SEP> Cu <SEP> Cr <SEP> P <SEP> S
<tb> 0,09 <SEP> 0,52 <SEP> 0,36 <SEP> 0,48 <SEP> 0,30 <SEP> 0,028 <SEP> 0,012 Kurve a ist am normalisierten (900 C 1!@ h, Luft) und Kurve b am abgeschreckten (900 <I>C</I> l42 <I>h,</I> Wasser) Nietwerkstoff auf genommen.
Kurve a zeigt bei etwa 145 " C einen Höchstwert bei 32 kg/mm' und Kurve b einen solchen bei 45 kg;mm2. Nunmehr er folgte ein Absinken der Spannung auf 3 kg/mm' bei Kurve ca und auf 10 kg/mm' bei Kurve b. Unter dem Einfluss weiterer Abkühlung steigt dann die Spannung wieder an, ohne aber ihren Höchstwert zu erreichen. Durcb die Abschreckbehandlung wird also offenbar ein Gefüge erreicht, das höhere Klemmkraft erzeugt als bei dem gleichen Werkstoff im normalisierten oder im Walz- zustande.
Fig, 2 zeigt die Sehrumpfspannungskurven <I>c, d</I> und f von zwei Stäben St 52 der folgen den Zusammensetzung-
EMI0002.0050
<B>C</B> <SEP> Si <SEP> Mn <SEP> Cu <SEP> Cr <SEP> A1 <SEP> P <SEP> und <SEP> S <SEP> je
<tb> Stahl <SEP> 1 <SEP> 0.17 <SEP> 0,40 <SEP> 0,93 <SEP> 0,45 <SEP> 0,29 <SEP> 0,03
<tb> Stahl <SEP> 2 <SEP> 0,17 <SEP> 0,30 <SEP> 1,07 <SEP> 0,35 <SEP> 0,40 <SEP> 0,08 <SEP> 0,03 Kurve c wurde erhalten mit Stahl 1. (St 52 ohne Aluminiumzusatz), ausgehend von dem normalisierten Zustand.
Kurve d wurde er halten mit Stahl 2 (St 52 mit 0,08 % A_lumi- nium), ebenfalls ausgehend vom normalisier ten Zustand. Kurve f schliesslich mit Stahl 1, ausgehend vom abgeschreckten Zustand. Die bei 20' C erhaltene Restspannung dieses Stahls ist bedeutend höher als bei den Kur <I>ven c</I> und<I>d.</I>
Ein geringer Zusatz von Aluminium, z. B. 0.08 bis 1 % zum Nietstahl bewirkt demnach eine erhebliche Erhöhung der Klemmkraft. Ähnlich wirken Zusätze von 0,02 bis 0,5 Vanadin. Liegt der Spannungsabfall des Nietwerkstoffes näher an 200 C als an 100 C, so wächst der Temperaturunterschied zwischen diesem Spannungsabfall und der Raumtemperatur. Der Nietschaft hat dann für den Schrumpfvorgang eine erhöhte Tem peraturspanne, die eine entsprechend erhöhte Klemmkraft in den Nietverbindungen zur Folge hat, da von der Temperatur des Span nungsabfalles an bis zur Raumtemperatur im Nietschaft durch weitere Schrumpfung die Spannung bezw. die Klemmkraft zunimmt.
In Fig. 8 ist der Verlauf der Spannung a als Funktion der Temperatur T eines Fein korn- (Kurve g) und eines Grobkornstahls (Kurve h) schematisch dargestellt.
Aus Fig. 4 ist der Verlauf der Spannung a als Funktion der Abkühlungszeit Z für einen Nietschaft in einer Kurve dargestellt. Es ist angenommen, dass der Spannungszu sammenbruch gemäss Fig. 8 bei<B>150'</B> C er folgt.
Der Feinkornstahl (Kurve g) zeigt eine bedeutend kleinere Spannungseinbusse als der Grobkornstahl (Kurve h). Die Spannung nimmt bei weiterer Abkühlung zu bis zu dem Zeitpunkt r1 der Fig. 4a, bei dem der Tem peraturausgleich zwischen dem Nietschaft und der Nietlochleibung erfolgt ist; dann bleibt die Spannung gleich.
In Fig. 4a gibt die ausgezogene Kurve die Temperatur (T) des Nietschaftes und die gestrichelte kurve die Temperatur der Nietlochleibung als Funktion der Abkühlungszeit Z an.