DE1013145B

DE1013145B - Method and device for producing thickened heads at the ends by hardening or cold forming of hardened steel rods

Info

Publication number: DE1013145B
Application number: DEK26538A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Techn Stefa Soretz
Original assignee: FRANZ KOEHLER DIPL ING
Current assignee: FRANZ KOEHLER DIPL ING
Priority date: 1954-08-20
Filing date: 1955-08-06
Publication date: 1957-08-01

Description

DEUTSCHESGERMAN

Bekanntlich benötigt man insbesondere im Bauwesen, ζ. B. bei der Herstellung von Spannbeton, des öfteren hochwertige Stahlstäbe, die zwecks Verankerung oder axialer Verbindung und Kupplung an einem oder beiden Enden mit einem Kopf versehen sind, welcher sich bei Verwendung des Stabes als Zugglied gegen irgendein entsprechend geformtes Widerlager abzustützen vermag.As is well known, one needs in particular in the construction industry, ζ. B. in the production of prestressed concrete, des often high-quality steel rods that are used for anchoring or axial connection and coupling one or both ends are provided with a head, which when using the rod as Can support tension member against any correspondingly shaped abutment.

Besonders zweckmäßig erwiesen sich hierbei angestauchte Ankerköpfe, deren Herstellung bei allen naturharten Stählen unter Erwärmung auf Schmiedehitze erfolgte. Zur Erwärmung auf diese Temperaturen wendete man engbegrenzt wirkende Wärmequellen an, z. B. Schweißbrenner, Vorrichtungen zur induktiven Erwärmung, oder man machte von der Erwärmung infolge hoher Strombelastung der zu erhitzenden Abschnitte Gebrauch. Die anzustauchenden Stabenden wurden in ringförmige Gesenke eingesetzt.Upset anchor heads have proven to be particularly useful here, and their manufacture in all cases naturally hard steels were heated to forging heat. For heating to these temperatures one applied narrowly acting heat sources, z. B. welding torch, devices for inductive heating, or one made of the heating due to high current load of the to be heated Sections of use. The rod ends to be upset were inserted into ring-shaped dies.

Bei vorwiegend kalt verwundenen Stäben wurde die Aufstauchung am naturharten Stahl, also noch vor der Kaltverfestigung, durchgeführt, so daß durch die nachfolgende Verwindung Stäbe entstanden, die über ihre ganze Länge gleiche, unverminderte Festigkeitseigenschaften besaßen. Die bisher allgemein vertretene Ansicht ging nämlich dahin, daß die Erhitzung gehärteter oder kalt verfestigter Stähle auf Schmiedehitze, die doch zum Warmstauchen erforderlich ist, die durch die Vergütung erzielten erhöhten Festig keitseigenschaften des Stabes im hitzebeeinflußten Bereich zumindest herabsetzt, wenn nicht ganz aufhebt. In the case of predominantly cold-twisted bars, the upsetting was made on the naturally hard steel, i.e. before the work hardening, carried out, so that rods were created by the subsequent twisting, which over their entire length possessed the same, undiminished strength properties. The one generally represented so far The view was that the heating of hardened or cold-hardened steels to forging heat, which is necessary for hot upsetting, the increased strength achieved by the compensation ability properties of the rod in the heat-affected area at least reduces, if not completely eliminates.

Die gegenständliche Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Herstellung eines warm aufgestauchten Kopfes am Ende eines durch Härten oder Kaltverfestigung vergüteten Stahlstabes, wobei jeder Verlust an Tragfähigkeit durch Vermeidung der schädlichen Wärmeeinflüsse vermieden wird. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht im wesentlichen auf der überraschenden Entdeckung, daß durch sehr rasche und kurzfristige Erhitzung des Stabendes auf Schmiedehitze in diesem Bereich ein sehr steiles Temperaturgefälle in Stabachsrichtung mit außerordentlich kurzer, praktisch vernachlässigbarer Ausdehnung des Bereiches der Erwärmung im Umwandlungsgebiet entsteht. The present invention now relates to a method for producing a hot upset Head at the end of a hardened or work-hardened steel rod, with any loss in load-bearing capacity is avoided by avoiding the harmful effects of heat. The inventive Method is based essentially on the surprising discovery that by very rapid and short-term heating of the rod end to forging heat in this area a very steep temperature gradient in the direction of the rod axis with an extremely short, practically negligible extent of the area of warming occurs in the conversion area.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung verdickter Köpfe an den Enden durch Härtung oder Kaltverformung vergüteter Stahlstäbe durch Warmstauchen der Enden in Gesenken wird demnach durch kurzzeitiges, starkes Erhitzen des zu verformenden, aus dem Gesenk herausragenden Stabendes eine innerhalb des Gesenkes liegende und in ihrer axialen Erstreckung lediglich Bruchteile des Stabdurchmessers betragende Übergangszone zwischen Verfahren und Vorrichtung zum· Herstellen verdickter Köpfe an den Enden durchIn the method according to the invention for producing thickened heads at the ends by hardening or cold deformation of tempered steel rods by hot upsetting of the ends in dies is accordingly by brief, strong heating of the rod end to be deformed and protruding from the die one lying within the die and only fractions of the rod diameter in its axial extension The transition zone between the process and the device for producing thickened heads at the ends

Härten oder KaltverformenHardening or cold working

vergüteter Stahlstäbetempered steel bars

Anmelder:
Dipl.-Ing. Franz Köhler, WienApplicant:
Dipl.-Ing. Franz Köhler, Vienna

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Rathmann, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Neue Mainzer Str. 40-42Representative: Dipl.-Ing. E. Rathmann, patent attorney,
Frankfurt / M., Neue Mainzer Str. 40-42

Beanspruchte Priorität:
Österreich vom 20. August 1954 und 13. Juni 1955Claimed priority:
Austria from August 20, 1954 and June 13, 1955

Dipl.-Ing. Dr. techn. Stefan Soretz, Wien,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Dr. techn. Stefan Soretz, Vienna,
has been named as the inventor

dem auf Schmiedetemperatur erhitzten Stabende und dem kühl bleibenden Stabkörper geschaffen.the rod end heated to the forging temperature and the rod body that remains cool.

Es wurde zwar bei der Herstellung von Spannbetonkörpern mit einer Bewehrung aus hochwertigen Stahldrähten, die mit Verbund im Beton eingebettet liegen, bereits vorgeschlagen, die an den Stirnseiten des Betonkörpers ausragenden Enden der Drähte zu einem Kopf zu stauchen, um ein Schlüpfen der Bewehrungsdrähte unter allen Umständen zu verhindern. Es wurde hierbei auch bereits vorgeschlagen, diese Stauchung unter kurzfristiger Erhitzung des Drahtendes vorzunehmen, um nicht die Zähigkeit des kalt verfestigten Stahldrahtes über einen allzu großen Bereich ungünstig zu beeinflussen.Although it was used in the production of prestressed concrete bodies with a reinforcement made of high quality Steel wires, which are embedded in the concrete with composite, have already been proposed that are at the end faces the ends of the wires protruding from the concrete body to be compressed into a head to prevent the reinforcement wires from slipping to prevent at all costs. It has already been suggested that to make this compression by briefly heating the end of the wire in order not to reduce the toughness of the to influence cold-hardened steel wire unfavorably over an excessively large area.

Die solcherart im Betonkörper mit Verbund eingebetteten und zusätzlich durch Stauchung der Enden verankerten Stahldrähte waren aber naturgemäß einzig und allein im eben beschriebenen konstruktiven Zusammenhang verwendbar und für andere Anwendungszwecke ungeeignet. Als Gesenk bei der Stauchung wurde gewissermaßen der Betonkörper selbst benutzt, an eine fortlaufende Erzeugung beliebig ver-Those embedded in the concrete body with composite and additionally by upsetting the ends Anchored steel wires were of course only used in the construction just described Context usable and unsuitable for other purposes. As a die for upsetting the concrete body itself was used to a certain extent, arbitrarily

709 590/203709 590/203

wendbarei" Stäbe mit Ankerköpfen ist also gemäß dem älteren Vorschlag nicht gedacht worden.reversible rods with anchor heads were therefore not thought of according to the older proposal.

Hingegen können Stahlstäbe, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werkstattmäßig mit Ankerköpfen versehen werden, in außerordentlich zahlreichen und völlig beliebig wählbaren Varianten Verwendung finden, so z. B. für nachgespannten Beton, wobei an einem solchen Kopf vorteilhaft auch die Zugvorrichtung (Spannvorrichtung) angreifen kann. Ferner können beispielsweise zwei mit Köpfen versehene Stabenden mittels eines Kupplungsgliedes axial auf Zug verbunden werden usw. Selbstverständlich ist auch die Herstellung "der Ankerköpfe an einer frei liegenden allseits zugänglichen werkstattmäßigen Einrichtung bedeutend einfacher und auch präziser zu bewerkstelligen als an einem Betonkörper an einer Baustelle, wodurch sich insbesondere im Hinblick auf die Qualität der Verankerung weitere Vorteile ergeben. On the other hand, steel rods made by the method according to the invention in the workshop with anchor heads are provided, in extremely numerous and completely arbitrarily selectable variants use find, so z. B. for post-tensioned concrete, with such a head also advantageous Can attack pulling device (clamping device). Furthermore, for example, two with heads Rod ends are connected axially to train by means of a coupling member, etc. Of course is also the production of "the anchor heads" in an exposed workshop that is accessible from all sides Set up much easier and more precise to accomplish than on a concrete body on one Construction site, which results in additional advantages, especially with regard to the quality of the anchoring.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfmdungsgemäßen Verfahrens wird das Gesenk und/ oder der an das Gesenk anschließende Teil des Stabes zumindest während der Dauer der Wärmezufuhr gekühlt, beispielsweise durch Darüberfließenlassen von Wasser od. dgl. Hierdurch wird die Erhitzung des Stabendes auf den tatsächlich geringstmöglichen Bereich der Stablänge- beschränkt. Der Temperaturabfall im Stabende zufolge der Erwärmung auf Schmiedehitze wird so steil und seine Längsausdehnung wird so klein, daß der an Festigkeit verminderte Längsbereich zur Gänze innerhalb des Gesenkes liegt, also fast unmittelbar hinter dem quenschnittsverstärkten Kopf. Der Bereich mit verminderter Festigkeit hat eine Längsausdehnung von Bruchteilen des Stabdurchmessers und im allgemeinen einen größeren Durchmesser als der Stab selbst. Er ist einerends von dem im Querschnitt verstärkten Kopf und andererseits vom Stabmaterial mit der vollen Festigkeit begrenzt. Dadurch entsteht in dem Stabteil mit verringerter Festigkeit eine Dehnungsbehinderung mit dem aus der Kerblehre bekannten Anstieg der Festigkeit; Brüche im Kopf treten daher nur mit derselben Wahrscheinlichkeit auf wie an irgendeiner anderen Stelle der Stablänge. Durch die Kühlung des Gesenkes und des Stabendes unmittelbar hinter dem Gesenk wird ein Abschrecken des auf Schmiedehitze erwärmten Kopfes vermieden. Es können' daher bei diesem Verfahren keine unerwünschten Nebenwirkungen, wie z. B. Versprödungen des Stahles an den Stabenden, eintreten.According to a preferred embodiment of the inventive The die and / or the part of the rod adjoining the die is used cooled at least during the duration of the supply of heat, for example by flowing over Water or the like. As a result, the end of the rod is heated to the actually lowest possible area the rod length - limited. The temperature drop in the end of the rod, as a result of the heating to the forge's heat, becomes so steep and its longitudinal extent becomes so small that the longitudinal area with reduced strength lies entirely within the die, that is almost immediately behind the cross-section reinforced head. The area of reduced strength has a longitudinal extent of fractions of the rod diameter and generally a larger one Diameter than the rod itself. It is one end of the cross-sectionally reinforced head and the other limited by the rod material with full strength. This creates in the rod part with reduced Strength: an extension restriction with the increase in strength known from the notch gauge; Breaks in the head are therefore just as likely to occur as any other Position of the rod length. By cooling the die and the rod end directly behind the die quenching of the head heated to forging heat is avoided. It can therefore 'with this Process no undesirable side effects, such as B. embrittlement of the steel at the rod ends, enter.

Die rasche, kurzfristige Erhitzung des Stabendes wird zweckmäßig mittels einer scharf begrenzten Wärmequelle, z. B. mittels eines Schweißbrenners, einer Induktionsheizeinrichtung od. dgl., bewirkt.The rapid, short-term heating of the rod end is expedient by means of a sharply delimited Heat source, e.g. B. by means of a welding torch, an induction heater or the like.

Folgendes Beispiel möge die Anwendung des erfmdungsgemäßen Verfahrens verdeutlichen:The following example should clarify the application of the method according to the invention:

10 mm dicke Stäbe aus einem kalt verwundenen Betonformstahl mit etwa 100 kg/mm² Zugfestigkeit wurden an den Enden mit einer heißen Spitze der Flamme eines Autogen-Schweißbrenners innerhalb von 2 Minuten auf etwa 15 mm Länge auf Schmiedehitze erwärmt. Die Stäbe waren in einer schraubstockähnlichen Vorrichtung eingespannt und trugen an ihrem zu stauchenden Ende einen schwach konisch ausgedrehten Ring, der als Gesenk bestimmt war. Aus einem über dem Schraubstock angeordneten Behälter rann Leitungswasser in einem nadeldicken Strahl auf den Stab knapp hinter dem Gesenk. Nach dem Erreichen der Schmiedehitze wurde das glühende Ende in das Gesenk zu einem nach außen etwa linsen-10 mm thick rods made of a cold-twisted reinforcing steel with about 100 kg / mm ² tensile strength were heated at the ends with a hot tip of the flame of an oxy-fuel welding torch to a length of about 15 mm to forging heat within 2 minutes. The rods were clamped in a vice-like device and had a slightly conical twisted ring at their end to be compressed, which was intended as a die. From a container placed above the vice, tap water ran in a needle-thick stream onto the rod just behind the die. After the forging heat was reached, the glowing end was inserted into the die to form an outwardly lenticular

förmigen Kopf geschlagen, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist. Die fertigen Stäbe sind nach dem vollständigen Erkalten der Enden dem normalen Zerreißversuch unterworfen worden, wobei der Bruch stets mindestens mehrere Zentimeter hinter dem Kopf, also ιϊ!"' weit außerhalb des wärmebeeinflußten Bereiches, auf getreten ist. Die vergleichsweise Prüfung des unbehandelten Stahles bestätigte dieses Ergebnis durch die im Rahmen der Versuchsgenauigkeit mögliche Gleichheit der Bruchlasten.shaped head, as shown in the drawing. The finished bars are after the complete Cooling of the ends has been subjected to the normal tearing test, whereby the break always occurs at least several centimeters behind the head, so ιϊ! "' far outside of the heat affected area stepped. The comparative test of the untreated steel confirmed this result by the Possible equality of breaking loads within the scope of the test accuracy.

Bei der Erhitzung des Stabendes ist jedenfalls darauf zu achten, daß die axiale Ausdehnung b der Er^j wärmung im Umwandlungsbereich über die Schmiedezone α hinaus, wenn eine solche überhaupt praktisch in Erscheinung tritt, auf Bruchteile des Stabdurchmessers d beschränkt bleibt.In the heating of the rod end is in any case to ensure that the axial extension b of the He ^j warming in the conversion region on the forging zone α addition, if indeed the practically occurs in appearance, d remains limited to a fraction of the rod diameter.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber dem bisher üblichen Verfahren des Aufstauchens vor dem Verwinden den großen Vorteil, daß handelsübliche Stähle verwendet werden können und daher keine Sonderanfertigung im Stahlwerk erforderlich ist. Das erfindungsgemäße Verfahren hat ferner gegenüber der Aufstauchung im kalten Zustand nach der Kaltverformung oder Härtung den Vorteil daß ein viel geringerer Kraftaufwand erforderlich ist und dadurch sogar mit Handwerkszeugen das Auslangen gefunden werden kann.The method according to the invention has advantages over the hitherto customary method of upsetting twisting has the great advantage that commercially available steels can be used and therefore no custom-made product is required in the steelworks. The method according to the invention also has compared to upsetting in the cold state after cold forming or hardening has the advantage that Much less effort is required and even hand tools are sufficient which can be found.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können d,ie Ankerköpfe beliebig geformt und zur raschen Erwärmung können auch andere Mittel, z. B. Hochfrequenzheizung, angewendet werden. Geeignet sind vor allem Wärmequellen, deren Wärmeausstrahlung genau gerichtet bzw. scharf umgrenzt werden kann, so daß etwa durch Wärmestreuung eine unerwünschte Erwärmung auch außerhalb der eigentlichen Erwiärmungs- und Verformungszone α nicht erfolgen die die Festigkeit des Stabes vermindern könnte.In the method according to the invention, the anchor heads can be of any shape and other means, e.g. B. high frequency heating can be used. Particularly suitable are heat sources whose heat radiation can be precisely directed or sharply delimited so that, for example, due to heat scattering, undesired heating outside the actual heating and deformation zone α does not occur, which could reduce the strength of the rod.

Claims

Patent claims:

1. Method of making thickened heads at the ends by hardening or cold working Quenched and tempered steel bars by hot upsetting of the ends in dies, characterized in that by brief, strong heating of the to be deformed, from the die protruding rod end a lying within the die and in their axial extent only fractions of the rod diameter amounting transition zone between the rod end heated to the forging temperature and the rod body that remains cool will.

2. The method according to claim 1, characterized in that the die and / or to the die subsequent part of the rod is cooled at least during the duration of the supply of heat is, for example by flowing over j water or the like.:!

3. Device for practicing the method ·, :: according to claim 1 or 2, characterized gekennzeichüaet ,,: that a well-defined heat source, e.g. a welding torch, an induction heating device, is used for the supply of heat Od. Like. Is provided.

4. Device for practicing the method according to claim 1 or 2 or device; ο ^ φ Claim 3, characterized in that as a die a pushed onto the rod end and after its deformation on this

5 65 6

the one with a technical central sheet widening towards the end of the rod for practical metal drilling provided ring is used. processing, vol. 50, no. 9/10 v. May 1940, p. 236

to 238;

Publications considered: Workshop technology and mechanical engineering, 42. Vol. 5

British Patent No. 569,780; 5 of May 1952, pp. 193 to 195; 43rd year, issue 12 from

U.S. Patent Nos. 2,552,103, 2,278,293; December 1953, pp. 566 to 569.

@ 709 550/203 7.57