-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbilden eines Trapezgewindes in mindestens einem Endbereich eines im Wesentlichen länglichen Elements aus Metall, wie beispielsweise einer Stange, durch Gewinderollen mittels Gewindewalzen.
-
Das Gewinderollen mittels Gewindewalzen (= Gewindewalzen) ist ein Vorgang, der insbesondere bei der Herstellung von Schrauben, Schraubenmuttern und Gewindestangen wichtig ist. Am häufigsten wird ein Gewindewalzen durch Eindrücken von wenigstens zwei Formwerkzeugen in eine, eine glatte Oberfläche aufweisende Stange und mittels Bewirkens einer Drehung dieser Stange in Bezug auf die Formwerkzeuge erzielt, wobei Metall zum Erzeugen einer Gewindeform an oder in der Stange selbst verdrängt wird. Die bei solchen Prozessen verwendeten Formwerkzeuge sind üblicherweise aus gehärtetem Stahl hergestellt und weisen eine geeignete Gewindeform auf, die in sie derart maschinell eingearbeitet ist, dass, wenn sie in die Stange eingedrückt werden, Metall verdrängt wird, sodass die gewünschte Gewindeform in der Stange selbst ausgebildet wird. Die Formwerkzeuge sind meist als Gewindewalzen ausgebildet. Eine der beiden Walzen ist dabei fest installiert, wohingegen die andere Walze horizontal verschiebbar ist und den Druck gegen die Stange ausübt. Beim genannten Verfahren handelt es sich meist um ein Gewindekaltwalzen.
-
Gewindekaltwalzen macht das Verdrängen und das Fließen von Metall erforderlich. Einiges Metall wird von den Spitzen der Formwerkzeuge weg verdrängt und einiges Metall wird so nach oben verdrängt, dass die neuen hohen Spitzen des Gewindes an der Stange ausgebildet werden. Dieses Kaltwalzen und Verdrängen von Metall bewirkt, dass das Metall in dem Gewinde härter wird. Folglich sind kaltgewalzte Gewinde normalerweise verschleißfester als spanend hergestellte Gewinde.
-
Gewindestangen, welche zumindest in einem Endbereich ein Außengewinde aufweisen, werden beispielsweise zum Verspannen von elastomeren Blöcken an Bahnschienen zur Bildung eines niveaugleichen Übergangs einer Strasse über ein Bahnschienenpaar verwendet. Derartige Baugruppen sind beispielsweise in der
DE 2803021 offenbart. Bei diesen Baugruppen wird der niveauausgleichende Belag in Form von elastomeren Blöcken nicht unmittelbar an den jeweils darunterliegenden Schwellen befestigt, sondern mit Hilfe von sich in Schienenlängsrichtung durch die elastomeren Belagblöcke hindurchziehenden Stangen, deren Enden vorzugsweise an den dort befindlichen Schwellen befestigt sind. Hierzu werden in der Regel Verankerungen in Form von Ankerplatten an den Schwellen angebracht. Danach werden die Belagblöcke in der richtigen Formation zwischen die Schienen beziehungsweise zwischen jede Schiene und die angrenzende Strasse gelegt und dann an den durch die Belagblöcke hindurchgehenden oder dann erst durch entsprechende Kanäle innerhalb der Belagblöcke hindurch geschobenen Stangen an den Ankerplatten befestigt.
-
Die Stangen, die eine bestimmte vorgegebene Länge aufweisen, werden je nach gewünschter Länge, die wiederum im Wesentlichen von der Breite des Bahnübergangs abhängig ist, mit weiteren solcher Stangen über Verbindungshülsen mit Innengewinde miteinander zu längeren Einheiten verbunden. Diese Verbindungsstellen, an denen zwei hintereinander liegende Stangen miteinander durch Verschraubung verbunden werden, waren bislang eine Schwachstelle solcher Verspannsysteme. Durch das Darüberrollen von Fahrzeugen ist es von enormer Wichtigkeit, dass die genannten Schraubverbindungen besonders stabil sind. Dies war bei den bisher verwendeten Systemen nicht der Fall.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dessen Hilfe Stangen hergestellt werden können, welche die Nachteile aus dem Stand der Technik überwinden. Insbesondere liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ausbilden eines entsprechenden Gewindes zur Verfügung zu stellen.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, welches durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:
- a) Erhitzen des Endbereiches des länglichen Elements auf mindestens 600°C;
- b) Langsames Abkühlen bei Raumtemperatur;
- c) Einbringen der Gewindeform in den Endbereich des länglichen Elements durch Gewinderollen, wobei der Flankenwinkel des Gewindes ca. 55° bis ca. 65° beträgt.
-
Bei den durch das erfindungsgemäße Verfahren herstellbaren Stangen können die Enden zweier solcher Gewindestangen in jedes Ende eines Innengewinde-Kupplungselements eingeschraubt werden. Das Kupplungselement weist eine ausreichende Länge auf zum Ineingriffbringen von genügend Gewindegängen an der Stange. Das Innengewinde des Kupplungselements muss natürlich mit den Gewindegängen der Stange (Außengewinde) zusammenpassen.
-
Es hat sich gezeigt, dass ein Flankenwinkel des Gewindes von ca. 55° bis ca. 65°, insbesondere ca. 60° eine besonders stabile Schraubverbindung schafft. Das Erhitzen des Endbereichs der Stange auf mindestens 600°C und das anschließende Abkühlen bei Raumtemperatur verändert das molekulare Gefüge in der Stange in vorteilhafter Weise und fördert das anschließende Einbringen des Gewindes enorm.
-
Das Erwärmen im Endbereich des länglichen Elements kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen, wie beispielsweise durch Feuer. Herkömmliche Methoden haben jedoch diverse Nachteile. So bildet sich bei den meisten Erhitzungsverfahren eine Oxidschicht auf der Metalloberfläche des länglichen Elements aus. Dies bewirkt wiederum eine schlechtere Weiterverarbeitung. Ferner weisen die üblichen Erhitzungsmethoden den Nachteil auf, dass die Wärme schlecht konzentriert und reguliert werden kann. Dadurch werden die länglichen Elemente, insbesondere Stangen nicht nur an den gewünschten Endbereichen erwärmt. Das Erhitzen des Endbereichs des länglichen Elements erfolgt bei einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens induktiv. Das induktive Erwärmen umgeht die oben genannten Nachteile der herkömmlichen Erwärmungsmethoden. Insbesondere bilden sich auf Metall keine Oxidschichten aus und die Wärme kann auf einen exakt definierten Bereich konzentriert werden. Auch kann der Grad der Erwärmung bestens reguliert werden.
-
Mit Vorteil wird der Endbereich des länglichen Elements auf ca. 700°C bis ca. 1200°C, vorzugsweise auf ca. 750°C bis 950°C erhitzt. In diesem Bereich ergeben sich besonders vorteilhafte Materialeigenschaften im Bereich des anschließend geschaffenen Gewindes.
-
Mit Vorteil ist das längliche Element aus hochvergütetem Stahl, vorzugsweise mit einer Mindestzugfestigkeit von ca. 1100 N/mn2 gefertigt. Durch diese Materialbeschaffenheit des länglichen Elements wird eine Dehnbarkeit von 40 Millimetern auf einen Meter erreicht. Dies ist besonders vorteilhaft beim Verwenden des genannten länglichen Elements beim Verspannen der Verspannsysteme bei Bahnübergängen, da hier eine Flexibilität der Verspannstangen beim Überfahren von Fahrzeugen vorteilhaft ist. Das längliche Element ist in der Regel aus legiertem Stahl, vorzugsweise 25 CrMo4 gefertigt.
-
Vorzugsweise wird das längliche Element vor dem Gewinderollen an dem Ende, an dem das Gewinde in das längliche Element eingebracht werden soll, mittels eines Anfaswerkzeuges angeschliffen (angespitzt). Hierbei wird das Ende des länglichen Elements auf einen Winkel von ≤ 45° angeschliffen. Durch dieses Anschleifen wird eine Wulstbildung beim Gewinderollen durch verdrängtes Metall verhindert.
-
Vorzugsweise wird das fertige Gewinde sandgestrahlt. Dadurch wird das Material im Bereich des Gewindes geglättet, was beispielsweise beim Verzinken des Gewindes von Wichtigkeit ist.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein längliches Element, insbesondere eine Stange, mit einem Trapezgewinde, dadurch gekennzeichnet, dass der Flankenwinkel des Gewindes ca. 55° bis 65°, vorzugsweise ca. 60° beträgt. Ein derartiges Gewinde schafft eine besonders stabile Schraubverbindung.
-
Vorzugsweise ist das Gewinde des länglichen Elements mittels eines Kaltwalzprozesses geformt. In der Regel ist nur an den Endbereichen (entweder an einem oder beiden) des länglichen Elements ein Gewinde vorgesehen. Im mittleren Bereich des länglichen Elements ist in der Regel kein Gewinde vorgesehen, da dieses die Gesamtstabilität des länglichen Elements vermindern würde.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines länglichen Elements nach einem der Ansprüche 7 bis 9 oder hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Verspannen von elastomeren Blöcken an Bahnschienen zur Bildung eines niveaugleichen Übergangs einer Strasse über ein Bahnschienenpaar.
-
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung und den Unteransprüchen. Hierbei können die einzelnen Merkmale für sich allein oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
-
In der Zeichnung zeigt:
-
1: Ein erfindungsgemäßes längliches Element in Form einer Gewindestange.
-
1 zeigt eine erfindungsgemäße Gewindestange 1 mit einem ein Außengewinde 2 umfassenden Endabschnitt 3 sowie einen glatten Bereich 4, der sich an das Außengewinde 2 anschließt. Die Gewindestange ist in eine Verbindungshülse 5 eingeschraubt.
-
Bei dem Gewinde 2 handelt es sich um ein Trapezgewinde, bei dem der Flankenwinkel ca. 60° beträgt. Der Flankenwinkel misst den Winkel von Gewindeflanke zu Gewindeflanke. Ein derartiges Trapezgewinde schafft beim Einschrauben in Verbindungshülsen zum Verbinden zweier Stangen einen besonders stabilen Schraubverschluss.
-
Beim Herstellen der erfindungsgemäßen Stange wird wie folgt vorgegangen:
Zunächst wird Stangenmaterial mittels einer Stahlsäge auf die gewünschte Länge abgelängt. Danach wird das Stangenende mittels eines Anfaswerkzeuges auf einen Winkel unter 45° angeschliffen (angespitzt). Danach wird das Stangenende mittels einer Induktionsanlage auf 700° bis 950°C erhitzt. Anschließend wird bei Raumtemperatur langsam abgekühlt. Im Anschluss daran wird das oben genannte Trapezgewinde mittels Sondergewindewalzen im Rollverfahren (Gewinderollen) in das vorher erhitzte und mittlerweile abgekühlte Stangenende eingerollt. Beim Gewinderollen wird ständig Schmieröl über die Gewindewalzen und über das behandelte Stangenende gegossen, um ein möglichst reibungsarmes Rollen zu erreichen. Nach der Fertigstellung des Gewindes wird dieses durch Sandstrahlung behandelt. Danach ist die Stange einsatzbereit.
-
Die Stange besteht aus hochvergütetem Stahl mit einer Mindestzugfestigkeit von ca. 1200 N/nm2. Alternativ kann auch eine unvergütete Stange behandelt werden, die jedoch anschließend induktiv vergütet wird. Unter Vergütung versteht man ein starkes Erhitzen und anschließendes schnelles Abkühlen (Abschrecken).
-
Die so hergestellte Gewindestange kann in idealer Weise zum Verspannen der oben beschriebenen Elastomerblöcke an Bahnübergängen eingesetzt werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
