DE1188107B - Verfahren zur Erhoehung der Streckgrenze und Zugfestigkeit von Metallstaeben - Google Patents

Verfahren zur Erhoehung der Streckgrenze und Zugfestigkeit von Metallstaeben

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DE1188107B
DE1188107B DEH35822A DEH0035822A DE1188107B DE 1188107 B DE1188107 B DE 1188107B DE H35822 A DEH35822 A DE H35822A DE H0035822 A DEH0035822 A DE H0035822A DE 1188107 B DE1188107 B DE 1188107B
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DE
Germany
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bending
deformation
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transport
rods
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DEH35822A
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Inventor
Cornelius Huecking
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HUETTEN und BERGWERKE RHEINHAU
Original Assignee
HUETTEN und BERGWERKE RHEINHAU
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/10Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the whole cross-section, e.g. of concrete reinforcing bars
    • C21D7/105Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the whole cross-section, e.g. of concrete reinforcing bars of concrete reinforcing bars

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Description

  • Verfahren zur Erhöhung der Streckgrenze und Zugfestigkeit von Metallstäben Um die Streckgrenze und Zugfestigkeit von Betonbewehrungsstäben zu erhöhen, ist bekannt, die Stäbe einem Kaltverformungsprozeß durch Recken zu unterwerfen. Beim Recken wird im allgemeinen in der Weise vorgegangen, daß die zu reckenden Stäbe, deren Länge im allgemeinen bei 10 bis 20 m liegt, zunächst an den Enden in den Einspannköpfen der Reckmaschine befestigt werden. Darauf erfolgt die Reckverformung, indem einer der beiden Einspannköpfe oder beide Einspannköpfe axial zur Stabachse bewegt werden. Nach Erreichen des gewünschten Reckgrades wird der Antrieb der Reckmaschine abgeschaltet, der gereckte Stab entlastet, die beiderseitige Einspannung gelöst und der Stab nunmehr aus der Reckmaschine herausgenommen. Schließlich werden die Einspannköpfe in die Ausgangsstellung zurückgebracht, worauf sich der gleiche Prozeß für den nächsten kaltzureckenden Stab wiederholt. Um eine größere Produktionsleistung zu erzielen, ist bekannt, diese »intermittierende« Arbeitsweise durch eine »kontinuierliche« zu ersetzen, welche die Ausübung der Reckverformung ohne jeweiliges Ein- und Ausspannen der Stäbe und ohne ein Hin- und Herbewegen der Einspannköpfe ermöglicht. Erhebliche Schwierigkeiten bereitet dabei jedoch die Einleitung der Reckkräfte in die zu reckenden Stäbe, die durch Reibung über rotierende Treibrollen, Raupenbänder od. dgl. erfolgen muß. Die Reibung ist abhängig vom Druck, der von den Treibrollen oder den Raupenbändern auf den Stab in radialer Richtung ausgeübt wird, außerdem vom Reibungskoeffizienten zwischen Staboberfläche und Oberfläche der Treibrollen, d. h. im wesentlichen von deren Oberflächenbeschaffenheit, und schließlich auch von der Größe der Staboberfläche. Da das Verhältnis vom Stabumfang zum Stabquerschnitt mit ansteigendem Stabdurchmesser kleiner wird, die Reckkräfte dagegen quadratisch mit dem Stabdurchmesser ansteigen, ergeben sich besonders für dicke Stäbe erhebliche Schwierigkeiten bei der Kraftübertragung. Wegen der verminderten relativen Größe der Oberfläche sind außerordentlich hohe Querdruckkräfte in radialer Richtung des Stabes erforderlich, die eine unerwünschte plastische Verformung des Stabes in Querrichtung zur Folge haben. Außerdem ist es zwecks künstlicher Erhöhung des Reibungskoeffizienten erforderlich, die Oberfläche der Treibrollen oder Raupenbänder durch Kerben oder Scharrierungen aufzurauhen. Dadurch entstehen entsprechende Rauhigkeiten auf der Staboberfläche, die infolge ihrer Kerbwirkung beim Gebrauch des Stabes, z. B. bei Biegebeanspruchungen, leicht zu Sprödbrüchen führen können und somit den Wert des Produktes erheblich herabsetzen. Ferner werden wegen der großen Querdruckkräfte erhebliche Anforderungen an die Kraftübertragungselemente, insbesondere an den Werkstoff der Treibrollen oder Raupenbänder, gestellt.
  • Die Erfindung bezweckt, die mit dem kontinuierlichen Recken von Metallstäben, insbesondere Stahlstäben, die zur Bewehrung im Betonbau dienen können, verbundenen Schwierigkeiten zu beseitigen.
  • Die Erfindung -bezieht sich auf ein Verfahren zur Erhöhung der Streckgrenze und Zugfestigkeit von Metallstäben, insbesondere Betonbewehrungsstäben, durch kontinuierliche Kaltverformung und besteht darin, daß die Stäbe in an sich bekannter Weise Treibrollen oder dergleichen Transportmittel durchlaufen, und daß diese Transportmittel in Transportrichtung der Stäbe eine derart zunehmende Transportgeschwindigkeit aufweisen, daß sich eine der Größe einer angestrebten Reckverformung der Stäbe entsprechende, axiale Zugkrafteinwirkung auf die Stäbe ergibt, sowie dadurch, daß die Stäbe zwischen den Transportmitteln in ebenfalls an sich bekannter Weise so über Rollen geleitet werden, daß an deren Berührungsstelle mit den Stäben eine Biegung der Metallstäbe eintritt.
  • Wie erwähnt, ist es an sich bekannt, in einem kontinuierlichen Verfahren die Streckgrenze und Zugfestigkeit von Metallstäben dadurch zu erhöhen, daß die Stäbe Rollensätze durchlaufen, in denen sie einer Biege- und Rückbiegeverformung unterworfen werden. Auch ist es bekannt, bei diesem Verfahren die Stäbe zusätzlich zu verwinden. Bei diesem bekannten Verfahren werden die Stäbe aber nicht gereckt, und durch die angewandte Biegeverformung und Verwindung wird nicht die Aufgabe gelöst, die für einen kontinuierlichen Reckvorgang erforderliche Zugkraft herabzusetzen. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbare erhebliche Herabsetzung der Zugkraft beim kontinuierlichen Recken von Metallstäben ist aus folgenden Beispielen erkennbar.
  • Für einen Stahlstab von 16 mm Durchmesser wurde bei rein axialer Zugbeanspruchung eine Reckkraft von 6300 kg benötigt, um einen Reckgrad von 2,3 % zu erzielen. Eine zweite Probe desselben Stabes wurde einer Reckverformung mit überlagerter Biegeverformung in der Weise unterworfen, daß sie mit Hilfe einer Zugvorrichtung durch einen Biegerollensatz hindurchgezogen wurde, der so ausgebildet war, daß der Stab mit etwa 35° Biegewinkel gebogen und anschließend wieder zur Geraden zurückgebogen wurde. Nach dem Durchziehen wurde an dem Stab eine bleibende Reckung von 2,3 % festgestellt. Die Zugkraft, die erforderlich war, um den Stab durch die Biegerollen zu ziehen, betrug 1890 kg, also nur 30% des vergleichbaren Wertes bei rein axialer Zugbeanspruchung. Eine dritte Probe desselben Stahlstabes benötigte zur Erzielung eines Reckgrades von 8,3 % bei rein axialer Zugbeanspruchung eine Reckkraft von 920(? kg. Eine weitere Probe desselben Stahlstabes wurde mehrmals nacheinander einer Zugbeanspruchung mit überlagerter Biegeverformung entsprechend der von Probe 2 dieses Stahlstabes unterworfen. Beim sechsten Durchgang wurde ein Gesamtreckbetrag von 8,3 % erzielt, und die erforderliche Durchziehkraft betrug 2600 kg, also nur 28,2 % des vergleichbaren Wertes bei rein axialer Zugbeanspruchung. Eine weitere Verminderung der Reckkraft wird erreicht, wenn auf den Stab neben der überlagerten Biegeverformung noch eine zusätzliche Verdrehverformung ausgeübt wird. Die Verdrehverformung kann auch an Stelle der Biegeverformung durchgeführt werden.
  • Einige Ausführungsbeispiele des Verfahrens nach der Erfindung sind in den F i g. 1 bis 5 schematisch dargestellt.
  • Nach F i g. 1 wird der Stab 1 durch die durch Motor angetriebenen Treibrollenpaare 2, 2' und 3, 3' in die durch den Pfeil 6 angezeigte Richtung bewegt. Die Treibrollen weisen zweckmäßig Einschnitte auf, die dem Profil des Stabes 1 entsprechen, und können durch Federdruck radial gegen den Stab 1 angedrückt werden. Die Umfangsgeschwindigkeit des Treibrollenpaares 3, 3' ist gegenüber der des Treibrollenpaares 2, 2' erhöht, so daß der zwischen den beiden Treibrollenpaaren jeweils liegende Stabteil einer Reckspannung ausgesetzt ist. Außerdem wird dieser Stabteil durch die Biegerolle 4 einer Biegeverformung unterworfen. Bei Rolle 5 handelt es sich um eine Stützrolle. Infolge der überlagerten Biegeverformung wird eine plastische Reckverformung des Stabes 1 in dem jeweils an der Biegerolle 4 anliegenden Teil schon bei verhältnismäßig geringer Größe der Reckkraft hervorgerufen. Der Unterschied in den Umfangsgeschwindigkeiten der beiden Treibrollenpaare 2, 2' und 3, 3' entspricht dem vorgesehenen Reckbetrag. Eine etwaige, infolge der überlagerten Biegeverformung zurückbleibende plastische Biegung des Stabes 1 wird durch einen abschließenden Richtprozeß in einer an sich bekannten Richtmaschine beseitigt.
  • Die Ausführungsform nach F i g. 2 unterscheidet sich von der nach F i g. 1 dadurch, daß auf den Stab 1 neben der zusätzlichen Biegeverformung noch eine zusätzliche Verdrehverformung ausgeübt wird. Die Umfangsgeschwindigkeit des Treibrollenpaares 8, 8' ist entsprechend dem vorgesehenen Reckbetrag gegenüber der des Treibrollenpaares 7, 7' erhöht. Durch die Biegerolle 9 erfolgt eine zusätzliche Biegeverformung. Dadurch, daß das Treibrollenpaar 8, 8' noch eine Rotationsbewegung im Sinne des Pfeiles 11 in einer zur Längsachse des anliegenden Stabteils senkrechten Ebene ausführt, wird der an Biegerolle 9 anliegende Stabteil zusätzlich einer Verdrehverformung unterworfen.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ist wieder die Umfangsgeschwindigkeit des Treibrollenpaares 13, 13' gegenüber der des Treibrollenpaares 12,12' entsprechend dem vorgesehenen Reckbetrag erhöht. In dem zwischen den beiden Treibrollenpaaren liegenden Teil wird der Stab 1 mittels der Biegerollen 13, 15 und 16 einer zusätzlichen Biege-und Rückbiegeverformung unterworfen. Die Biegerollen 14, 15 und 16 laufen entweder lose mit, oder sie werden angetrieben, wobei dann die Umfangsgeschwindigkeit der Biegerolle 14 derjenigen des Treibrollenpaares 12, 12' und die Umfangsgeschwindigkeit der Biegerolle 15 der des Treibrollenpaares 13, 13' entspricht. Biegerolle 16 weist eine mittlere Umfangsgeschwindigkeit auf.
  • In den Beispielen nach F i g. 1 bis 3 ist der Einfachheit halber auf jeder Stabseite nur ein Treibrollenpaar vorgesehen worden. Im allgemeinen werden jedoch auf jeder Seite zwei oder mehrere Treibrollenpaare angeordnet.
  • Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 entspricht dem in F i g. 3 dargestellten, jedoch wird die Funktion der beiden Treibrollenpaare durch zwei Fünfrollensätze 18 bis 22 und 23 bis 27 übernommen. Die Fünfrollensätze sind so ausgebildet, daß jeweils eine der unteren Rollen etwa in der Mitte zwischen zwei der oberen Rollen liegt. Die Anstellung der Rollen gegen den Stab erfolgt entweder starr oder über (nicht dargestellte) Federelemente. In beiden Fällen bleibt der Anstelldruck so gering, daß der Stab 1zwischen je zwei oberen und einer unteren Rolle sowie zwischen den beiden unteren und der mittleren oberen Rolle lediglich elastisch durchgebogen wird. In dem am Fünfrollensatz anliegenden Stabteil findet somit keine Kaltverfestigung statt. Die Umfangsgeschwindigkeit der Rollen 23 bis 27 ist gegenüber derjenigen der Rollen 18 bis 22 erhöht. Außer der hierdurch hervorgerufenen Reckspannung wird der zwischen den beiden Fünfrollensätzen 18 bis 22 und 23 bis 27 liegende Stabteil mittels der Biegerollen 28, 29 und 30 einer Biege- und Rückbiegeverformung ausgesetzt.
  • Bei dem Beispiel nach F i g. 5 wird der Stab 1 infolge einer unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeit der beiden Fünfrollensätze 32 bis 36 und 37 bis 41 einer Reckspannung unterworfen. Durch die Biegerollen 42 bis 48 erfolgt zusätzlich eine mehrmalige Biege- und Rückbiegeverformung. Bei den Biegerollen 42 bis 48 handelt es sich um lose mitlaufende Rollen oder um solche, die alle oder zum Teil angetrieben werden. Ein etwaiger Antrieb der Biegerollen erfolgt in der Weise, daß die Umfangsgeschwindigkeit von Biegerolle zu Biegerolle entsprechend dem jeweils an jeder Biegerolle durch die Reck-Biege-Spannung hervorgerufenen Reckbetrag erhöht wird.
  • Je nach den gewünschten Festigkeitseigenschaften des Stabes werden die in den verschiedenen Beispielen genannten Kaltverformungen einmal oder mehrmals ausgeübt. Die wiederholte Verformung erfolgt entweder in einem erneuten Durchgang oder bei vollkommen kontinuierlicher Arbeitsweise mit Hilfe mehrerer hintereinandergestaffelter Verformungsmaschinen. Die Richtung der zusätzlichen Biegebeanspruchung zu einer gedachten Querschnittsachse des Stabes wird von Durchgang zu Durchgang geändert.
  • Das Verfahren nach der Erfindung ist sowohl bei glatten als auch bei gerippten oder in anderer Weise mit Erhöhungen oder Vertiefungen versehenen Metallstäben anwendbar.
  • Gleichzeitig mit der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung können Eindruckstellen auf den Stäben angebracht werden, die zur Erhöhung der Haftfestigkeit der Stäbe im Beton dienen und beispielsweise die Form von Quadraten, Rauten, Ellipsen u. a. aufweisen können. Derartige Eindruckstellen wird man in der Regel nur bei glatten oder nur mit durchlaufenden Längsrippen versehenen Stäben vorsehen. Das Aufbringen kann durch Kaltaufwalzen erfolgen, beispielsweise mittels der mit entsprechenden Gravierungen versehenenTreibrollenpaare, z. B. 2, 2' bzw. 3, 3' in F i g. 1. Selbstverständlich kann man auch besondere Walzen zur Erzeugung der Eindruckstellen vor oder hinter den Treib- und Biegerollen vorsehen.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Erhöhung der Streckgrenze und Zugfestigkeit von Metallstäben, insbesondere Betonbewehrungsstäben, durch kontinuierliche Kaltverformung, dadurch gekennzeichn e t, daß die Stäbe in an sich bekannter Weise Treibrollen oder dergleichen Transportmittel durchlaufen und daß diese Transportmittel in Transportrichtung der Stäbe eine derart zunehmende Transportgeschwindigkeit aufweisen, daß sich eine der Größe einer angestrebten Reckverformung der Stäbe entsprechende, axiale Zugkrafteinwirkung auf die Stäbe ergibt, sowie dadurch, daß die Stäbe zwischen den Transportmitteln in ebenfalls an sich bekannter Weise so über Rollen geleitet werden, daß an deren Berührungsstelle mit den Stäben eine Biegung der Metallstäbe eintritt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeverformung aus einer Biege- und Rückbiegeverformung besteht.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportmittel in an sich bekannter Weise gegeneinander eine solche kontinuierliche Drehbewegung ausführen, daß neben oder an Stelle der zusätzlichen Biegeverformung eine zusätzliche Verdrehverformung der Metallstäbe eintritt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit der Reck-und der zusätzlichen Verformung auf den Stäben Eindruckstellen kalt aufgewalzt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 928 957; deutsche Patentanmeldung F 1978 VI a / 18 c (bekanntgemacht am 4. 9. 1952); schweizerische Patentschriften Nr. 213 848, 287 307; USA.-Patentschrift Nr. 2 347 904.
DEH35822A 1959-03-09 1959-03-09 Verfahren zur Erhoehung der Streckgrenze und Zugfestigkeit von Metallstaeben Pending DE1188107B (de)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH213848A (de) * 1938-09-15 1941-03-31 Lukacs Ernst Ing Dipl Verfahren und Vorrichtung zum Vergüten von Metallstangen.
US2347904A (en) * 1941-07-26 1944-05-02 Gerald G Greulich Method of cold-working metallic bars
CH287307A (de) * 1949-07-18 1952-11-30 Froekjaer Jensen Axel Verfahren zum Kaltverformen von Armierungsstahlstäben.
DE928957C (de) * 1953-06-12 1955-06-16 Heinz Doell Dr Verfahren und Vorrichtung zum Strecken von Eisenstaeben fuer Betonbewehrung

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