DE1224762B - Verfahren zum Verfestigen von stab- und drahtfoermigen Staehlen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT Deutsche Kl.: 18 c -7/1«

Nummer: 1224762

Aktenzeichen: S 50132 VI a/18 c

Anmeldetag: 27. August 1956

Auslegetag: 15. September 1966

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verfestigen von stab- und drahtförmigen Stählen, insbesondere für Bewehrungsstäbe des Stahlbetonbaues.

Mit der Forderung nach höheren zulässigen Spannungen im Stahlbetonbau müssen die Bewehrungsstähle einerseits selbst zur Aufnahme höherer Spannungen geeignet sein und andererseits eine Oberfläche aufweisen, die einen zuverlässigen Verband zwischen Stahl und Beton unter erhöhten Spannungen ergibt.

Man verwendet deshalb als Ausgangsmaterial für Betonstähle und andere Stahlsorten, denen durch Zugabe von Legierungsbestandteilen die notwendige Festigkeit verliehen wird (z.B. naturharte Stähle), oder man verbessert die Festigkeitseigenschaften unlegierter Stähle durch bildsame Verformung unterhalb der Rekristallisationstemperatur.

Als Kaltverformungsverfahren für diesen Zweck wählt man das Abbiegen, Recken, Stauchen, Kaltwalzen, Ziehen und Verdrillen, von denen zur Zeit das Ziehen (gezogene Drähte als Ausgangsmaterial für Baustahlgitter, bi-Stahl, hochfeste Spannstähle) und das Verdrillen (für die Herstellung von Torstahl) bevorzugt werden.

Das Abbiegen beispielsweise in wenigstens einer Ebene stellt ein Verfahren zum Verfestigen von Stählen durch bildsame Verformung unterhalb der Rekristallisationstemperatur dar, bei dem die Stähle an jeder Stelle ihrer gesamten Länge mindestens einmal und wenigstens in einer Ebene gegen ihre Achse abgebogen und wieder geradegebogen werden. Nachteilig hierbei ist, daß bei den Stählen, die auf ihrer Oberfläche eine Profilgebung aufweisen, die Profile beim Durchführen durch die Abbiegerollen wieder beschädigt werden; zum Teil werden sie dadurch unwirksam.

Außerdem sind Arbeitsverfahren zum Profilieren von Stabmantelflächen benutzt worden. Die Stäbe werden, von einer Art Ziehdüse kommend, in einen Satz Prägewalzen eingeführt, bearbeitet und nachfolgend bleibend abgebogen und sind in dieser Ausbildungsart nur für ganz bestimmte Zwecke verwendbar.

Das Ziehen beschränkt sich auf Werkstücke kleineren Querschnitts und ergibt Drähte und Stäbe mit glatter Oberfläche. Um ihnen die notwendigen Verbundeigenschaften zu verleihen, müssen gezogene Stäbe und Drähte nachträglich einer weiteren Behandlung unterworfen werden, in deren Verlauf ihre Oberflächen mit Vorsprüngen oder Vertiefungen (Rippen, Warzen, Kerben) versehen wird oder in der Stäbe oder Drähte mit glatter Oberfläche zu ver-Verfahren zum Verfestigen von stab- und
drahtförmigen Stählen

Anmelder:

Dipl.-Ing. Walter Hufnagl,

München-Solln, Lommelstr. 9

ίο schweißten Matten (sogenannte Baustahlgewebe) verarbeitet werden. Alle diese der Verfestigung und Profilierung dienenden Verfahren sind umständlich, setzen zum Teil kostspielige Einrichtungen voraus und verteuern die Bewehrungseinlagen.

Die durch das bekannte Tordieren verfestigten Stähle neigen, vor allem wenn sie mit Oberflächenprofilen versehen sind, zum Sprödbruch, weil die Zähigkeit des Werkstoffs durch die starke Rand- : Verformung zum mindesten am Stabumfang bis unter das zulässige Maß abgebaut wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, Stähle normaler Handelsgüte (z. B. St 00, St 37) in ihren Festigkeitseigenschaften so weit zu verbessern, daß sie als Bewehrungsstähle im Stahlbetonbau vorteilhaft verwendet werden können, ohne daß es dazu aufwendiger Einrichtungen oder umständlicher Verfahrensweisen bedarf und ohne daß der Werkstoff nachteilig beeinflußt wird. Dabei kann ihnen im gleichen Arbeitsgang die erforderlichen Oberflächenstruktur verliehen werden.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe dadurch, daß in mindestens einem Rollvorgang sowohl das Abbiegen als auch das Profilieren durchgeführt wird, um das Material bis zu einem Höchstwert zu verfestigen und

außerdem unerwartete Dehnwerte zu erreichen, denn die so im Verlauf ihrer Oberfläche verformten Zonen werden über die gesamte Länge gestaucht und gereckt, wobei der Deformationsgrad und damit auch, die Verfestigung entsprechend den auftretenden

Schubspannungen von der neutralen Phase nach dem Umfang hin zunehmen."

Die weiteren Merkmale der Erfindung sehen vor, daß nach dem Abrollvorgang anschließend der Profilgeberrollvorgang unmittelbar vorgenommen wird. Die Profilgebung kann als erster Arbeitsschritt durchgeführt werden.

Dabei wird der Draht durch an den Umfangsflächen der Biegerollen vorgesehene Erhöhungen und Vertiefungen profiliert.

Die Profile werden zweckmäßig so vorgesehen, daß sie im Verlauf einer oder zweier sich gegenüberliegender Mantellinien frei von Erhöhungen sind und

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nur mit diesen Umfangsteilen an den Rollen, Walzen Aplgge, -.mif. dec. «Ke|no;&erf%he; ',dfcs.; StaibeSlJodeT oder einer Haspeltrommel⁵ anliegend .göfiiflrtiweiden. Drahtes zustande körnig s,_:; '

Auch brauchen die Rippen sich nur über einen Es können aber auch* auf ^?die mit Querrippen ver-

Teil des Stabumfanges zu erstrecken und im Verlauf sehenen Bewehrungsstäbe und -drähte zusätzliche einer oder zweier sich gegenüberliegender Mantel- 5 k&igmffp$ffawae*^?ftotwenäigefiZa\U auf den Stablinien geschlossene Oberfiaehenteile frei lassend'^! umfang |auf|e\jral2t· werden» idie ,in lhrer^Hohe. min-

Im Verlauf 4es/Arbeitsver£ahrens ,können· die, Vor- destens derjenigen der Querrippen gleich sind. In spränge am Stab oder Dräiit .in entsprechende Ver- diesem; Fall können glatte Rollen und glatte Treibtiefungen an den'Rollen und Treibwalzeri eingreifen. walzen\; Verwendung.:, finden, deren Umfangsflächen

Man kann das rVerfahrenjaucjh mit !den.bekannten 10 die Stäbe und Drähte dann über die Längsrippen Verfahrensschritten kombinieren, indem ein Teil der anliegen.

Verfestigung in an sich bekannter Weise unter Quer- Einfacher ist es jedoch, den Stahl nur an einem

schnittsverminderung durch Ziehen, die restliche Teil seines Umfangs, und zwar an zwei gegenüber-Verfestigung durch Abbiegen und Wiedergerade- . liegenden Seiten mit einer Oberflächenprofilierung biegen erfolgt. 15 zu versehen, so daß an den Stellen des Stabumfangs,

Der Stab,.kann· mit Hilfe eines Treibwal'zenpaares die mit den Biegerollen und Treibrollen in Berührung über den Umfang wenigstens einer frei drehbaren kommen, keine über den Kernquerschnitt des Stabes Rolle gezogen werden bzw. kann er mit Hilfe eines vorstehende Rippen vorhanden sind. ■ - · ^:

angetriebenen Haspels über den Umfang wenigstens Dadurch wird zugleich erreicht, daß die Stellen

einer frei drehbaren Rolle gezogen werden. 20 größter Rippenhöhe in der Nähe der neutralen Phase

Der Biegeradius kann kleiner als der sechsfache liegen, in der die Zähigkeit des Ausgangswerkstoffs Stab- oder Drahtdurchmesser sein; vorzugsweise soll erhalten bleibt, er das Vierfache dieses Durchmessers betragen. Die gewünschte, auf zwei gegenüberliegende Seiten

Die notwendige Zugkraft kann auf den Draht oder beschränkte Profilierung ergibt sich zwanglos, wenn Stab durch .ein Treibwalzenpaar oder eine an- 25 man von Stäben oder Drähten ovalen oder rechtgetriebene Haspeltrommel übertragen werden. Wäh- eckigen Querschnitts ausgeht, die an den Seiten rend des Biegevorgangs kann der Draht oder Stab stärkster Krümmung bzw. an den kürzeren Seiten mit zugleich profiliert werden, indem er vor dem Ab- Profilen versehen werden.

biegen oder nach dem Geradebiegen zwischen Profil- Durch das Biegeverfahren werden Stäbe runden

walzen hindurchgeführt wird. Ein besonders ein- 30 Querschnitts etwas flachgedrückt, so daß sich in der faches und wirtschaftliches Verfahren ergibt sich, Anwendung von vornherein eine bestimmte Biegewenn als Treibwalzenpaar ein Profilwalzwerk Ver- richtung wegen des geringeren Widerstandsmomentes Wendung findet. und bei profilierten Stäben gegebenenfalls durch das

Dies ist um so eher möglich, als die durch die Fehlen der Profilierung ergibt.

Profilierung erzeugten Höhenunterschiede in der 35 Selbstverständlich können nach dem Verfahren Oberfläche des Stabes oder Drahtes zur Erzielung Stähle jeden beliebigen Querschnitts verfestigt werden, der nötigen Haftfähigkeit nur gering zu sein brauchen Es hat sich gezeigt, daß durch das erfindungs-

und anderseits der Druck der Treibwalzen zur Auf- gemäße Verfahren ein Ausgangsmaterial normaler bringung der Biegearbeit eine gewisse Mindesthöhe Handelsgüte (z.B. StOO oder St37) ohne weiteres haben muß. Der für den Biegevorgang notwendige 40 auf die Qualität eines Betonstahls ΠΙ mit über Zug läßt sich zudem mit profilierten Walzen bei ge- 40 kg/mm² Dehngrenze und über 50 kg/mm² Festigringerem Walzdruck aufbringen als mit glatten Wal- keit gesteigert werden kann, ohne daß dabei die notzen, so daß auch die Gefahr einer unerwünschten wendige Biegezähigkeit auch bei entsprechend pro-Querschnittverminderung durch zu hohen Druck der filierten Formstählen verlorengeht. Treibwalzen ausgeschaltet ist. 45 Durch die Wahl des Ausgangsmaterials und den

Falls der Zug durch andere Mittel als durch profi- Grad der Kaltverformung werden die Festigkeitslierte Treibwalzen aufgebracht wird, ist es auch mög- eigenschaften des Endproduktes bestimmt. - , lieh, dem Stab oder Draht die gewünschte Profilie- Der Wirkungsgrad dieses Verfestigungsverfahrens

rung über die Biegewalzen zu geben, die dazu mit ist außerordentlich hoch, da praktisch die gesamte den notwendigen .Oberflächenerhöhungen'und Ver- 50 aufgewendete Energie ohne äußere Wärnieverluste in tiefungen versehen sind. Verformungsarbeit umgesetzt werden kann. Dadurch

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich nicht läßt sich mit relativ geringeren Antriebskräften eine nur für glatte Stäbe und Drähte, sondern auch zum hohe Arbeitsgeschwindigkeit erzielen. Verfestigen der im Stahlbetonbau üblichen, durch Das den Gegenstand der Erfindung bildende VerWarmwalzen profilierten Stäbe. Um zu verhindern, 55 festigungsverfahren kann auch mit anderen bekannten daß bei derartigen, z. B. mit Querrippen versehene^ _; Kaltverformungsverfahren, insbesondere dem Ziehen, Stäben und Drähten die aus der Oberfläche vor- in der Weise kombiniert werden, daß ein Teil der stehenden Vorsprünge beschädigt oder am Rippen- insgesamt angestrebten Verfestigung durch Ziehen fuß an den jeweils der Biegerolle und den Treib- od. dgl. die restliche Verfestigung durch Ab- und walzen anliegenden Stabteilen zu hohe Spannungen 60 Wiedergeradebiegen bewirkt wird, auftreten, wird dafür gesorgt, daß beim Verfestigen . . In der Zeichnung ist das Verfahren nach der Erdurch Biegen die Querrippen nicht unmittelbar oder findung an Hand einiger Ausführungsbeispiele verwenigstens nicht allein mit. den Walzen und Rollen anschaulicht. Es zeigt zur Anlage kommen. Fig. 1 sehematisch die Verfestigung· eines Stabes·

Dies kann z.B. dadurch erreicht werden; daß die 65 durch einmaliges Abbiegen von seiner Achse und Walzen und Rollen entsprechend der Oberflächen- . Wiederzurückbiegen in diese, profilierung der zu '-behandelnden Stäbe und Drähte F i g. 2 eine Verfestigung durch mehrmaliges Abderart profiliert sind^ daß eine möglichst großflächige biegen und' Zurückbiegen des Stabes in einer Ebene,-

F i g. 3 das Abbiegen eines mit ringförmigen Querrippen versehenen Stabes,

F i g. 4 einen mit Quer- und Längsrippen versehenen Stab im Querschnitt in Anlage mit einer glatten Biegerolle,

F i g. 5 einen nur an gegenüberliegenden Seiten mit Querrippen versehenen Stab im Querschnitt, der mit seinem ungerippten Teil einer glatten Biegerolle anliegt.

Gemäß F i g. 1 wird der Stanl 1 über eine drehbar gelagerte Walze 2 geführt, über dieser gegen seine Achse abgebogen und von Antriebswalzen 3 transportiert. Die Antriebswalzen 3 können auf ihrem Mantel mit Profilierung versehen sein, um bei Verwendung von Stäben mit glatter Oberfläche auf diese kalt eine Profilierung aufzuwalzen.

Gemäß F i g. 2 sind achsparallel zueinander drei Walzen 4, 5, 6 angeordnet, wobei die mittlere Walze 5 senkrecht oder schräg zur Verbindungslinie der Walzenachsen 4 und 6 beweglich angeordnet ist. Der Stahl 7 wird von der Wickeltrommel 8 durch die Biegewalzen hindurchgezogen. Zur Profilierung von Stäben mit glatter Oberfläche kann eine oder mehrere der Walzen 4, 5, 6 mit einer Profilierang versehen sein.

Gemäß F i g. 3 trägt die Biegewalze 9 an ihrem Mantel Profilierungen 10, die in Abstand, Form und Tiefe den Quer- oder Schrägrippen 11 des Stahles 12 entsprechen. Dadurch wird erreicht, daß die nicht mit Rippen versehenen Oberflächenteile des Stahles 12 unmittelbar mit dem Mantel der Walze 9 in Berührung kommen, nicht aber die Rippen selbst.

Wie aus F i g. 4 ersichtlich, ist der zu verfestigende Stahl 13 mit Schräg- oder Querrippen 14 versehen, die der Höhe nach von Längsrippen 15 überragt werden. Die Höhe der Längsrippen 15 ist mindestens so groß, daß auch im ungünstigsten Fall sie allein mit dem Mantel der Biegewalze 16 in Berührung kommen und zwischen den Querrippen 14 und dem Mantel der Walze 16 ein Abstand verbleibt.

Der in F i g. 5 dargestellte Stab 17 hat einen kreisförmigen Kernquerschnitt; aus seiner Oberfläche stehen nur an zwei gegenüberliegenden Seiten Querrippen 18 und 19 derart vor, daß mit dem Mantel der Biegewalze 19 lediglich glatte Oberflächenteile in Berührung kommen. Die Biegung des Stabes 17 erfolgt demgemäß ausschließlich um die in F i g. 5 angedeutete Achse I-I.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verfestigen von stab- und drahtförmigen Stählen unterhalb der Rekristallisationstemperatur durch Behandeln in wenigstens einer Ebene und in einem Arbeitsgang, d a durch gekennzeichnet, daß in mindestens einem Rollvorgang sowohl das Abbiegen als auch das Profilieren durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abrollvorgang anschließend der Profilgeberollvorgang unmittelbar vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilgebung als erster Arbeitsschritt durchgeführt wird.

4. Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab durch an den Umfangsflächen der Biegerollen vorgesehene Erhöhungen und Vertiefungen profiliert wird.

5. Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Profile so vorgesehen werden, daß sie im Verlauf einer oder zweier sich gegenüberliegender Mantellinien frei von Erhöhungen sind und nur mit diesen Umfangsteilen an den Rollen, Walzen oder einer Haspeltrommel anliegend geführt werden.

6. Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen sich nur über einen Teil des Stabumfanges erstrecken und im Verlauf einer oder zweier sich gegenüberliegender Mantellinien geschlossene Oberflächenteile frei lassen.

7. Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge am Stab in entsprechende Vertiefungen an Rollen und Treibwalzen eingreifen.

8. Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Längsrippen vorgesehen sind, die mindestens die gleiche Höhe wie die Quer- bzw. Schrägrippen aufweisen.

9. Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Verfestigung in an sich bekannter Weise unter Querschnittsverminderung durch Ziehen, die restliche Verfestigung durch Abbiegen und Wiedergeradebiegen erfolgt.

10. Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab oder Draht mit Hilfe eines Treibwalzenpaares über den Umfang wenigstens einer frei drehbaren Rolle gezogen wird.

11. Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab oder Draht mit Hilfe eines angetriebenen Haspels über den Umfang wenigstens einer frei drehbaren Rolle gezogen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 928 957;

deutsche Patentanmeldung ρ 22627 D VI a/18 c
(bekanntgemacht am 3. 6. 1954);

schweizerische Patentschrift Nr. 213 848;
belgische Patentschrift Nr. 499 128;
USA.-Patentschriften Nr. 2 347 904, 2 552 364,
573 171;

Buch von J. Billigmann, »Stauchen und
Pressen«, 1953, S. 56 bis 58;

Zeitschrift »Draht-Welt«, Berlin, 38. Jg., H. 5,
S. 52 bis 54;

Buch »Die Technik des Eisenhüttenwesens«,
Düsseldorf, 1944, S. 188/189.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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