Patents

Search tools Text Classification Chemistry Measure Numbers Full documents Title Abstract Claims All Any Exact Not Add AND condition These CPCs and their children These exact CPCs Add AND condition
Exact Exact Batch Similar Substructure Substructure (SMARTS) Full documents Claims only Add AND condition
Add AND condition
Application Numbers Publication Numbers Either Add AND condition

Steel rod for reinforcing cast materials, particularly concrete and process for producing thereof

Classifications

B21C1/003 Drawing materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special drawing methods or sequences
View 2 more classifications

Landscapes

Show more

CZ278324B6

Czechia

Other languages
English
Inventor
Gyula Czomba
Laszlo Kovacs
Andor Liptak
Gyorgy Takacs

Worldwide applications
1989 HU 1990 PL CZ SK FI EP WO DE AT

Application CS905445A events

Description

Vynález se týká ocelového drátu pro zpevnění litých materiálů, zejména betonu, a způsobu jeho výroby.
Ocelový drát podle vynálezu slouží nejen pro zesílení betonu, popřípadě jeho předepnutí, nýbrž se používá i v jiných oblastech techniky. Používání ocelového drátu se například rozšířilo i v gumárenském průmyslu, přičemž některé výrobky jsou zpevněny ocelovým drátem, např. dopravní pásy nebo gumové pneumatiky u vozidel. Vzhledem k tomu, že největší množství ocelových drátů se používá v železobetonových konstrukcích, bude použité řešení podle vynálezu popsáno v souvislosti s betonem, přičemž hlavní aspekty použití platí i v jiných oblastech.
Běžné ocelové dráty, které se používají pro zpevnění betonových konstrukcí,se vyrábějí bud přímo válcováním nebo dalším zpracováním drátů, získaných válcováním. Ocelové dráty, používané pro předpětí betonu s vysokou odolností proti vzniku trhlin (R^ - 1600 - 2000 MPa), jsou výrobky tažené zastudena.
Ocelový drát,předepjatý v betonu,má za úkol způsobit v lité železobetonové konstrukci, aby tato konstrukce mohla být zatěžována. i silou rovnou té, která v ní vzniká, a která vyvolá tahové napětí. Součinnost mezi ocelovým drátem a betonem je zaručena zakotvením, které je velmi podpořeno žebrem, provedeným na ocelovém drátu. Žebro má proto za úkol přenášet sílu mezi betonem a ocelovým drátem.
Žebro u známých ocelových drátu, určených pro předpětí a zpevnění betonu, má bud diskontinuální nebo periodický tvar, nebo je provedeno spirálovitě. Průřez ocelového drátu s periodickým žebrem není nijak konstantní, protože na vnější části ocelového drátu tvoří žebro různé opakující se vtisky, z čehož vyplývá, že průřez u vtisků je zřetelně menší.
Ocelový drát se spirálovým žebrem má při působení zatížení tendenci v betonu se kroutit. Odstranění nebo zabránění kroucení ocelového drátu je dosaženo například zdeformováním kruhového průřezu drátu, například otlučením na obou stranách, nebo se žebro provede přerušované, nebo se žebrovité pásy vytvarují s opačným stoupáním závitu; Jak u periodického žebra, tak u spirálových žeber existují ostré přechody, rohy a je dobře známo, že tato místa v sobě koncentrují napětí, a jsou tedy v důsledku vytvoření napěťových špiček náchylná ke vzniku trhlin.
Popsané nedostatky vznikají v průběhu používání těchto drátů, přičemž periodická žebra u známých ocelových drátů, popřípadě zdeformování kruhového průřezu je nutno považovat z hlediska výroby za nevýhody. V průběhu výroby ocelového drátu se totiž tažením drátu v oddělených pracovních operacích vytvarovává periodické žebro nebo deformuje průřez.. čímž v materiálu ocelového drátu primární vláknitá struktura - vzniklá při tažení v průběhu dalších pracovních operací rozruší sekundární vláknitou strukturu, čímž se značně ovlivní mechanické vlastnosti ocelového drátu (počet ohybů, prodloužení).
Jako příklad známého řešení se uvádí maďarský patent HU-PS 159 837, ve kterém je popsán ocelový drát a způsob jeho výroby. Navržené řešení zde slouží k výrobě ocelových drátů s nízkou pev-1CZ 278324 B6 ností (1^ - 1200 MPa). Podle tohoto řešení se drát vytahuje zastudena, přičemž se pozvolna vytváří a zaniká šikmé žebro skupinou válců pro zploštění a opětné tvoření žebra.
Jednou z nevýhod zmíněného způsobu se ukazuje to, že zpracování profilovanými válci ze skupiny válců, které žebro tvarují, je velmi nákladné.
Další nevýhodou je, že životnost válců je v důsledku vysokého namáhání malá. Při výrobě ocelových drátů s vysokou pevností (1^ - 1600 - 2000 MPa) je životnost válců v důsledku zvýšeného namáhání tak krátká, že jejich použití se zdá nesmyslným.
Maďarský patent HU-PS 158 074 navrhuje řešení pro výrobu ocelových drátů s vysokou pevností. Podle tohoto řešení zplošťuj í dva navzájem protilehlé válce - jako jeden pár válců - drát s kruhovým průřezem, načež se na takto vytvořeném profilovém drátu vytvaruje spirální žebro s konstantním závitovým stoupáním, a sice pomocí volnoběžného průvlaku s tažným otvorem, se zakřivenou spirální plochou. Protože spirální žebro ma samo o sobě uspokojivější přilnavost k betonu v důsledku zkroucení než hladká válcová plocha, je nutno u tohoto řešení provést zploštění.
I u tohoto ocelového drátu je v místě styku zploštěné a válcové části hrana, která má tendenci ke vzniku trhlin.
Další nevýhoda spočívá v tom, že vzhledem k vysoké pevnosti se hladké válce procesu tažení přizpůsobí pouze s obtížemi. Další nevýhodou je, že u malých rozměrů nelze s plnou jistotou nijak uskutečnit jejich uložení.
Pro pořádek je nutno ještě poznamenat, že u drátů s hladkým, nebo výlučně spirálovým žebrem lze dosáhnout uspokojivého zakotvení teprve tehdy, když se zakroutí do pramenů. Pramen se může dále ještě víc zakroutit. Naproti tomu, když se má použít víc ocelových drátů v pramenech, vzniknou další náklady, které se ještě zakrucováním zvýší, protože se jedná o zvláštní oddělenou pracovní operaci.
Úkolem vynálezu je odstranit chyby, nedostatky a jiné nevýhody známých řešení a vytvořit ocelový drát vyrobený tažením za studená, který má ve všech průřezech rovnoměrné žebro, v místech přechodu žebra do drátu nemá žádné rohy vytvářející ostrý přechod, a který má charakteristickou strukturu vláken a sekundární vláknitost.
Úkolem způsobu podle vynálezu je vyrobit drát postupem nijak podstatně se neodlišujícím od běžného tažení zastudena přičemž způsob podle vynálezu má býtγ jednodušší a levnější, bez nějakých zvláštních pracovních operací a prostředků, celkově tedy shrnuto, výroba by měla být provedena v jediné operaci a běžná struktura vláken a sekundární vláknitost drátů tažených zastudena nesmí být v žádném případě porušena.
Úkol vynálezu je splněn.ocelovým drátem pro zpevnění litých materiálů, zejména betonu, podle vynálezu, jehož podstatou je, že obrysovou čarou jeho průřezu je trojramenná epitrochoida a na
-2CZ 278324 B6 jeho povrchu jsou vytvořena spirálovitě podél tří vytvořených pásů plynule vystupující a zanikající žebra s konstantním stoupáním, jejichž maximální hloubka odpovídá rozdílu mezi poloměrem průřezu opsané kružnice a poloměrem vepsané kružnice.
Podstatou způsobu výroby ocelového drátu podle vynálezu je, že drát se tvaruje z drátu kruhového průřezu v průběhu procesu tažení z studená průvlakem s průřezem tvaru epitrochoidní obrysové čáry, načež se podrobí protahování zastudena v otočném průvlaku, v jehož průběhu se tažným otvorem dohotoví a vytvarují spirálovitá žebra a konečný tvar průřezu ocelového drátu.
Zkouškami bylo zjištěno, že mezi poloměrem opsané kružnice epitrochoidní obrysové čáry, určující průřez ocelového drátu, a poloměrem vepsané kružnice může být poměr nejvýše 1,15. Současně je výhodný takový tvar, když stoupání žeber činí 10 až 15 násobek průměru střední kružnice mezi oběma zmíněnými kružnicemi a uvnitř je šest žeber. Tato žebra jsou ostatně spirálovitá a periodická.
Výhodné je, když způsob podle vynálezu představuje proces, složený z více pracovních operací. Může nastat případ, že drát, který slouží jako výchozí kus, je. nutno podrobit předtvářecí operaci, aby se získal ocelový drát s odpovídající kvalitou povrchu a správnými rozměry. Materiál v tomto stavu je označen jako předtvářecí ocelový drát. Toto pojmenování zůstane i potom, co se v průběhu provádění způsobu podle vynálezu předtváření uchová.
Předtvářený ocelový drát, který má válcovitý nebo kruhový průřez, je ve studeném stavu protahován stacionárním průvlakem, jehož tažný otvor určuje průřez s trojramennou epitrochoidní obrysovou čarou. Kružnice opsaná průřezu má průměr dk (poloměr r^). Průřez polohotového ocelového drátu (polotovaru), vzniklý v průběhu zmíněného tváření, je o 16 až 30 % menší než průřez předtvářeného drátu. To znamená, že protahováním stacionárním průvlakem dojde ke zmenšení průřezu o 16 až 30 L
Proto se polotovar ocelového drátu s. průřezem s e pitrochoidní obrysovou čarou dále protahuje otáčejícím se průvlakem - stejně ve studeném stavu. Tažný otvor otočného průvlaku má hexagonální průřez se zaoblenými vrcholy a má žebrům odpovídající spirálně zakřivené plochy se stálým stoupáním. Tento otočný průvlak, sám o sobě známý, je volnoběžný a je upevněn obvyklým způsobem. Výrobek, který opouští otáčející se průvlak,je ve smyslu vynálezu označen jako hotový ocelový drát. Na konci dokončovacího procesu se může hotový ocelový drát navíjet na buben.
Vzdálenost 1^ vrcholů šestiúhelníka se sraženými vrcholy v průřezu rotujícího průvlaku je shodná s průměrem d^ opsané kružnice epitrochoidní obrysové čáry (1^ - d^), a současně vzdálenost ploch šestiúhelníka odpovídá průměru d^ vepsané kružnice epitrochoidní obrysové čáry (1^ = db). Tímto způsobem se na
-3CZ 278324 B6 ocelovém drátu vytváří protažením otočným průvlakem žebro, které vůči podélné ose ocelového drátu probíhá šikmo, se šesti úseky, a podél tří vzniklých pásu se pozvolna tvaruje a zaniká, přičemž výška žeber představuje rozdíl mezi poloměrem rk opsané kružnice a poloměrem rb vepsané kružnice, t j . rk - r^.
Uvnitř žebrování činí vzájemná vzdálenost žeber 1,6 až 2,5 násobek, středního průměru, naznačeného v obrysové čáře průřezu ocelového drátu, tj.
1,6 d - 2,5 d, přičemž dk + db d = ---------------2
Maximální výška žeber je 4 až 7 % jen naznačeného středního průměru d. Takto vzniklé žebrování se vytvaruje bez jakýchkoli dalších technologických operací protažením v průvlacích.
U zařízení pro provádění způsobu podle vynálezu jsou nástroje, potřebné pro eventuální předtváření, válce pro odchylování a pohyb ocelového drátu a stacionární průvlak a otočný průvlak uspořádaný účelně tak, že ocelový drát se může tvarovat jen v jediném výrobním procesu. Zařízení musí být samozdřejmě opatřeno potřebnými známými prostředky, například pro mazání a chlazení, a pro uložení otočných nástrojů jsou nutná příslušná ústrojí, zachycující axiální a radiální zatížení.
Tvarování zvláštních tažných otvorů v průvlacích se s výhodou provede pomocí elektrojiskrového obrábění. Elektroda, potřebná pro elektrojiskrová obrábění, může být vyrobena zařízením podle maďarského patentu 156 607.
Pro řešení podle vynálezu může být epitrochoida určena následujícími vztahy:
x = 4 . re . cos - λ . re . cos 4 % y = 4 . re . sin ψ - Λ . re . sin 4 £ přičemž re = poloměr kružnixe pro odvození a odvalování trochoidy A -· parametr.
Poloměr kružnice trochoidě opsané:
rk = ( 4 + A ) . re
-4CZ 278324 B6
Poloměr kružnice trochoidě vepsané:
rb = ( 4 - Λ ) . re
Střední poloměr r = 4 . re
Plocha průřezu ohraničeného epitrochoidními křivkami ocelového drátu podle vynálezu se může v praxi nahradit plochou kružnice se středním poloměrem.
Hodnota parametru Λ činí λ < 0,28, přičemž se jeví účelným použít hodnotu 0,18 až 0,19.
Podstatným znakem ocelového drátu podle vynálezu tedy je, že obrysová čára průřezu je trojramennou epitrochoidou, přičemž maximální hloubka žebrování odpovídá rozdílu poloměru kružnice průřezu opsané podél tří vzniklých pruhů a poloměru kružnice vepsané, přičemž žebrování se pozvolna tvaruje a zaniká a je provedeno se stálým stoupáním.
U výhodného provedení navrženého ocelového drátu činí podíl poloměru kružnice průřezu opsané a poloměru kružnice vepsané nejvýše 1,15, přičemž stoupání žeber je 10 až 15 násobkem středního průměru průřezu.
Podstatným znakem způsobu podle vynálezu je, že ocelový drát s kruhovým průřezem, sloužící jako výchozí materiál nebo i eventuálně jinak předtvářený ocelový drát, se protahuje stacionárním průvlakem, čímž se průřez zmenší o 16 až 30 % a vznikne polotovar ocelového drátu s trojramennou epitrochoidní obrysovou čarou, načež se tento polotovar protahuje volnoběžným, ale pevně podepřeným otočným průvlakem, který má zakřivené spirální plochy s konstantním stoupáním a tažný otvor se šestiúhelníkovým průřezem se zaoblenými vrcholy, u něhož vzdálenost ploch šestiúhelníka odpovídá průměru kružnice, která je vepsaná jako vnitřní tangenta k obrysové čáře hotového ocelového drátu, zatímco vzdálenost vrcholů šestiúhelníka odpovídá průměru opsané kružnice - která je tangentou hotového ocelového drátu - au něhož odpovídá průměr zmíněné opsané kružnice průměru koncentrické kružnice opsané vrcholům šestiúhelníka.
Ocelový drát podle vynálezu a způsob jeho výroby budou dále blíže objasněny s odkazem na přiložené výkresy, na nichž obr. 1 znázorňuje průřez jedním provedením ocelového drátu podle vynálezu, obr. 2 znázorňuje důležitější části zařízení pro provádění způsobu podle vynálezu, obr. 3 znázorňuje průřez ocelového drátu před předtvářením
-5CZ 278324 B6 a průřez polotovaru ocelového drátu, naznačené za sebou, obr. 4 znázorňuje průřez tažné díry otočného průvlaku a průřez polotovaru ocelového drátu, naznačené za sebou.
U ocelového drátu 9, podle vynálezu, znázorněného na obr. 1 v příčném řezu, je dobře patrná epitrochoidní obrysová čára 4 a žebro 5. Kružnice, opsaná obrysové čáře 4, je znázorněna tenkou čarou. Je označen průměr d^ opsané kružnice a průměr db vepsané kružnice. Když se použije toto označení, je možno vyjádřit střední průměr následujícím vztahem:
dk + db d = --------2 přičemž střední poloměr r má hodnotu d
r = —--- .
Z obr. 1 jednoznačně vyplývá, že výška žebra 5 odpovídá rozdílu mezi poloměrem r^ opsané kružnice a poloměrem rb vepsané kružnice, tj. rk - rb , přičemž dk = --------- a rb = .
Výhodně se geometrické poměry zvolí tak, že maximální výška žebra 5 odpovídá 4 až 7 % středního průměru.
Obr. 2 znázorňuje možné provedení zařízení pro výrobu ocelového drátu podle vynálezu a způsob výroby podle vynálezu bude popsán podle tohoto zařízení.
Výchozí ocelový drát 1 představuje v příkladném provedení způsobu podle vynálezu použitý materiál. Tento materiál se musí podle potřeby podrobit tepelnému zpracování, nutné je předtváření ploch, eventuálně se může měnit přípravnými nástroji 11 průřez. V průběhu pracovního postupu zajišťují dopravu drátu, jeho vedení a odchylování, válce 10. Dosud zmíněné pracovní operace jsou samy o sobě známé, nepatří k okruhu předmětu vynálezu. V průběhu tohoto tváření se průměr materiálu postupně zmenšuje, pevnost se zvyšuje.
Po eventuálním předtváření vznikne ocelový drát, o jehož tváření způsobem podle vynálezu - v užším smyslu - vlastně jde. To znamená, že jednotlivé pracovní operace předtváření se mohou provádět v oddělených, samostatných procesech.
-6CZ 278324 B6
Před.tvářený drát - který je ve studeném stavu - se protahuje otvor má průřez trojramenné epivstupující do průvlaku vystupující polotovar ocelového - je profilován. V průběhu 2 se zmenšuje průřez ocelokvalítě materiálu o asi 16 až 30 %.
stacionárním průvlakem 2.· Tažný trochoidy. Předtvářený ocelový drát 2/ 2, má kruhový průřez, přičemž drátu 8 - jak je vidět na obr. 3 . protahování ve stacionárním průvlaku vého drátu - v závislostí na
Z obr. 3 vyplývá, že předtvářený ocelový drát 2 má ještě kruhový průřez, který může být charakterizován po předtváření průměrem D' (Průměr D'po eventuálních předtvářecích operacích je menší, než výchozí průměr D). Polotovar ocelového drátu 8, který vznikne protažením ve stacionárním průvlaku 2, má průřez s trojramennou epitrochoidální obrysovou čarou 4.
Způsob podle vynálezu bude dále blíže objasněn za pomoci obr. 4. Polotovar ocelového drátu 2 se přetváří pomocí otočného průvlaku 2 na hotový ocelový drát 9. Otočný průvlak 2 má tažný otvor, jehož průřez má tvar šestiúhelníku se zaoblenými vrcholy. Průřez je naznačen obrysovou čarou 7. Tažný otvor má zakřivené spirální plochy s rovnoměrným stoupáním v axiálním směru.
Otočný průvlak 2 je uložen známým způsobem, přičemž je volnoběžný. U šestiúhelníku s obrysovou čarou 7 a sraženými vrcholy odpovídá vzdálenost 1^ vrcholů průměru d^. opsané kružnice u průřezu polotovaru ocelového drátu 8 s obrysovou čarou 4, přičemž současně odpovídá vzdálenost Ib ploch průměru d^ vepsané kružnice. Tvarování otvoru otočného průvlaku 2 se provádí elektrojiskrovým obráběním.
Hotový ocelový drát 2 se navíjí na buben 12 (obr. 2). Síla potřebná pro tažení může být vyvozena částečně tímto bubnem 12.
Ocelový drát podle vynálezu, který je vyroben způsobem podle vynálezu, má vysokou pevnost, například u ocelového drátu průměru 5 mm je tato pevnost = 1600 - 2000 MPa.
Výhodou řešení podle vynálezu je, že žebrování se provádí bez případných oddělených technologických operací, pouze protahováním v průvlacích 2, 2·
Další výhoda spočívá v tom, že ocelový drát podle vynálezu si udržuje v průběhu tažení zastudena vzniklou strukturu vláken, sekundární vláknitost, čili má výhodné mechanické vlastnosti, jako například počet ohybů a prodloužení.
Další výhoda ocelového drátu podle vynálezu spočívá v tom, že jeho vysmeknutí či vyklouznutí z litého materiálu, například betonu a jeho kroucení je zabráněno vytvořením žebrování tvaru takového geometrického tvarování nejsou žádné u hotového drátu nevzniknou žádná místa s konepitrochoidy. U ostré rohy, čímž centrací napětí.
Ocelový drát samostatného lana podle vynálezu může nebo v pramenech.
být použit buď stočený do
-7CZ 278324 B6

Claims (3)
Hide Dependent

  1. NÁROKY
    1.. Ocelový drát pro zpevnění litých materiálů, zejména betonu, vyznačující se tím, že obrysovou čarou (4) jeho průřezu je trojramenná epitrochoida, podél tří vytvořených pásů jsou provedena žebra (5), pozvolna vystupující a zanikající, s konstantním stoupáním závitu, jehož maximální hloubka odpovídá rozdílu mezi poloměrem (¾) kružnice průřezu opsané a polomě-
    rem (¾) kružnice vepsané. Ocelový poloměru drát podle nároku 1, (r^) kružnice průřezu vyznačující se tím, že podíl opsané a poloměru (r^) kružnice vepsané, to jest podíl rk nejvýše 1,15, rb přičemž stoupání závitu žebra (5) je 10 až 15 násobkem
    středního průměru (d) průřezu.
  2. 3. Způsob výroby ocelového drátu podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že stacionárním průvlakem (2) se protahuje výchozí ocelový drát (1) s kruhovým průřezem nebo předtvářený ocelový drát (6), čímž vznikne polotovar ocelového drátu (8) s trojramennou epitrochoidní obrysovou čarou (4), načež se polotovar ocelového drátu (8) protahuje upevněným, ale volnoběžným otočným průvlakem (3), s tažným otvorem s průřezem tvaru šestiúhelníka se zaoblenými vrcholy, se zakřivenými, spirálními plochami s konstantním stoupáním, u něhož vzdálenost (I^) ploch šestiúhelníka odpovídá průměru (d^) kružnice vepsané jako vnitřní tangenta k obrysové čáře (4) hotového ocelového drátu (9), zatímco vzdálenost (1^) vrcholů odpovídá průměru (d^) kružnice opsané jako vnější tangenta k obrysové čáře (4) hotového ocelového drátu (9), přičemž průměr (d^) kružnice opsané je shodný s průměrem kružnice opsané sraženým vrcholům šestiúhelníka, s ní koncentrické.
  3. 4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že tváření polotovaru ocelového drátu (8) a hotového ocelového drátu (9), spolu s eventuálním předtvářením se provádí v jediné pracovní operaci.