DE1433745C

DE1433745C - Verfahren zum Herstellen von Spannbeton-Stahlstangen

Info

Publication number: DE1433745C
Authority: DE
Inventors: Mizuma Fujisawa Katuhisa (Japan). EOIh 1-08
Original assignee: Koshuha-Netsuren K.K., Tokio
Publication date: 1972-09-14

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Spannbeton-Stahlstangen, die einen Kohlenstoffgehalt von 0,3 bis 0,5 Gewichtsprozent sowie gute mechanische Eigenschaften haben und an den Enden verformt sind.

Der gewöhnlich für Spannbeton-Stahlstangen verwendete Stahl weist einen Kohlenstoffgehalt von 0,30 bis 0,70°/o ^aiJf· Dieser Stahl wird gehärtet und vergütet und gewöhnlich gewalzt, indem er an beiden Enden einer Kaltbearbeitung unterzogen wird. Wenn die Stahlstange nach einem herkömmlichen Verfahren gehärtet werden soll, wobei sie in einem Ofen erwärmt und in Öl oder Wasser abgeschreckt wird, ist ein derartiger dünner langer Gegenstand wie eine Spannbeton-Stahlstange schwer zu handhaben und ein gleichmäßiger Härtungseffekt sehr schwer zu erzielen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die mechanischen Eigenschaften derartiger Spannbeton-Stahlstangen zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stahlstange mittels Hochfrequenzerwärmung gehärtet, bei 400⁰C angelassen und danach der durch Verformung zu bearbeitende Oberflächenteil durch Hochfrequenzerwärmung auf eine über 400⁰C liegende Temperatur gebracht und verformt wird.

Zur Vergütung kann ein gewöhnliches Ofenerwärmungs-, Baderwärmungsverfahren oder jedes andere Erwärmungsverfahren zur Anwendung kommen.

Auf Grund dieser Hochfrequenzerwärmung und der anschließenden Vergütungsbehandlung zeigt der Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,30 bis 0,50 °/₀ ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, wie z. B. eine Zugfestigkeit von 110 kg/mm², eine Streckgrenze von 100 kg/mm², eine Dehnung von 10% und eine Einschnürung von 51 %.

Bei dieser Hochfrequenzerwärmung ist im Unterschied zur gewöhnlichen Ofenerwärmung das Temperaturgefälle zwischen dem Oberflächenteil und dem inneren Teil so groß, daß nur der zu verformende Teil im wesentlichen auf der Vergütungstemperatur von etwa 400⁰C gehalten wird, während der innere Teil bei der Umformung im wesentlichen nicht von der Temperatur beeinflußt wird. Ferner ergibt sich bei der Anwendung des Hochfrequenzerwärmungsverfahrens eine einfache und kontinuierliche Arbeitsweise, und es entstehen verschiedene Wirkungen von wirtschaftlichem Nutzen.

In der österreichischen Patentschrift 173 474 wird zwar ein Verfahren zum Härten und Vergüten von Stahldrähten beschrieben, jedoch enthält diese Patentschrift keinen Hinweis, daß die Behandlung durch Hochfrequenzerwärmung durchgeführt werden soll. Außerdem besitzen die dort beschriebenen Stahlstangen einen Kohlenstoffgehalt von 0,65 bis 0,75%, während die erfindungsgemäßen Stahlstangen einen Kohlenstoffgehalt von 0,30 bis 0,50% aufweisen.

In der deutschen Patentschrift 879 111 wird ein Verfahren zum Vergüten von Stahl durch Hochfrequenzerwärmen beschrieben. Das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch aus dieser Patentschrift nicht entnommen werden. Ferner ist in der deutschen Patentschrift 916 711 ein Verfahren zum Bearbeiten und gleichzeitigem Oberflächenhärten von Stahlmaterial beschrieben. Auch dieses bekannte Verfahren unterscheidet sich wesentlich von dem Verfahren nach der Erfindung.

Das beanspruchte Verfahren ist weder aus dem genannten Stand der Technik zu entnehmen, noch dem Durchschnittsfachmann irgendwie nahegelegt, weil die erfindungsgemäß hergestellten Spannbeton-Stahlstangen überraschende, nicht voraussehbare Eigenschäften aufweisen. Die erfindungsgemäß hergestellten Spannbeton-Stahlstangen sind nämlich von ausgezeichneter Festigkeit, großer Härte und haben keine rauhe Oberfläche. Weiterhin wurde die Zugfestigkeit der erfindungsgemäßen Stahlstangen gegenüber dem

ίο Stand der Technik um etwa 10 % verbessert. Bei einem Ermüdungswiderstandsversuch wurde außerdem nachgewiesen, daß die erfindungsgemäßen Stahlstangen auch in dieser Hinsicht den bekannten Stahlstangen überlegen sind.

In der Beschreibung ist das erfindungsgemäße Verfahren an Hand einer Ausführungsform erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

F i g. 2 eine graphische Darstellung, die die Ergebnisse von Ermüdungsversuchen bei nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeiteten Erzeugnissen und bei nach dem herkömmlichen Verfahren bearbeiteten Erzeugnissen zeigt.

F i g. 1 zeigt eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 1 ist ein Hochfrequenzerzeuger, 2 ein Ausgangshochfrequenztransformator, 3 ein Heizspule, 4 ein Gewindewalzkopf, 5 eine Drehvorschubeinrichtung und 6 eine Stahlstange. Zunächst wird die gehärtete und vergütete Stahlstange 6 an der Drehvorschubeinrichtung 5 befestigt und mittels dieser Einrichtung der Heizspule 3 zugeführt. Die Leistung und die Zuführgeschwindigkeit sind so eingestellt, daß die Stahlstange entsprechend den Erfordernissen erwärmt werden kann, während sie durch die Spule hindurchläuft. Die so erwärmte Stahlstange wird dem Walzkopf 4 zugeführt, und dort wird beispielsweise ein Gewinde aufgewalzt, so daß sie beim Einbau in Beton verspannt werden kann.

Nachstehend wird ein Beispiel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gegeben. Eine Stahlstange mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,30 bis 0,50% und einem Durchmesser von 14,9 mm wurde einer Hochfrequenzhärtung unterzogen, dann vergütet, indem sie 2 Stunden lang bei einer Temperatur von 400⁰C gehalten wurde, und danach wird der zu bearbeitende Oberflächenteil durch Hochfrequenzerwärmung auf eine über 400⁰C liegende Temperatur gebracht und in der Einrichtung nach F i g. 1 gewalzt. Die mechanischen Eigenschaften der auf diese Weise durch Hochfrequenzen gehärteten und dann vergüteten Stahlstange sind aus der Tabelle 1 ersichtlich.

Tabelle 1

Art	Walzgut
Zugfestigkeit in kg/mm² ⁰⁰ Streckgrenze in kg/mm² Dehnung in %> Einschnürung in %	111,2 98,2 10 51

Die auf diese Weise durch Hochfrequenzerwärmen gehärtete und dann vergütete Stahlstange wurde in der Einrichtung nach F i g. 1 gewalzt, und zwar unter folgenden Bedingungen: Oberflächentemperatur etwa 400⁰C, Walzgeschwindigkeit (Vorschubgeschwindig-

keit der Stahlstange) 7,1 mm/Sek., Durchlaufzeit durch die Heizspule 4,07 Sekunden und Entfernung zwischen der Heizspule und den Walzf ormen 60 mm.

Die Ergebnisse eines Vergleichs der mechanischen Eigenschaften einer Stahlstange, deren Gewindeteil auf diese Weise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewalzt worden war, mit den mechanischen Eigenschaften einer Stahlstange, deren Gewindeteil nach dem herkömmlichen Verfahren durch Kaltwalzen hergestellt worden war, sind in Tabelle 2 angegeben.

TabeUe

Art	Leistungsfähigkeit	1	Versuchsnummer .2 j 3 I 4	101,2	104,0	5	Durch schnitt
Herkömm liches	Zugfestigkeit in kg/mm²	104,0	101,2	Gewinde	Gewinde	104,5	103,0
Verfahren	gebrochener Teil	Gewinde	Gewinde	teil	teil	Gewinde
		teil	teil	112,6 paralleler	109,5 paralleler	teil
Erfindungs gemäßes Verfahren	Zugfestigkeit in kg/mm² gebrochener	113,8 paralleler	111,7 paralleler	Teil	Teil	110,5 paralleler	111,6
	Teil	Teil	Teil	Teil

Wie aus der Tabelle 2 ersichtlich ist, wiesen die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Erzeugnisse eine etwa 8 % höhere Zugfestigkeit auf und waren im parallelen Teil gebrochen, während die nach dem herkömmlichen Verfahren gewonnenen Gegenstände ohne Ausnahme in dem Gewindeteil gebrochen waren. Daraus geht hervor, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Stangen eine viel höhere Festigkeit des Walzteiles aufwiesen als die nach dem herkömmlichen Verfahren hergestellten Gegenstände.

F i g. 2 zeigt die Ergebnisse von Ermüdungsversuchen, die an den Erzeugnissen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und an den Erzeugnissen nach dem herkömmlichen Verfahren vorgenommen wurden. Die gemachten Angaben wurden mit dem Rosenhousen-Prüfgerät ermittelt und zeigen, daß, als die durchschnittliche Belastung 56 kg/mm² betrug, die Belastungsamplitude bei dem herkömmlichen Verfahren 8,5 kg/mm², bei dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch 11 kg/mm² ausmachte, was einer Steigerung von etwa 25 % entspricht.

Ferner ergab sich bei einem Vergleich der Erzeugnisse hinsichtlich der Genauigkeit des gewalzten Gewindes, daß sie sich wenig voneinander unterschieden.

Dann ergab sich beim Walzen von Gut, das durch Erwärmen in einem Ofen selbst im inneren Teil auf im wesentlichen die gleiche Temperatur wie im Oberflächenteil erwärmt worden war, im Gegensatz zum Walzen des Gutes durch Hochfrequenzerwärmen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, daß die Eigenschaften des Erzeugnisses schlechter als diejenigen des erfindungsgemäßen Erzeugnisses waren und daß insbesondere die Arbeitsleistungen so uneinheitlich waren, daß das angestrebte Ziel nicht erreicht werden konnte. Es ist auch möglich, das Gut kontinuierlich zu vergüten und zu walzen und nicht nur das Gewindewalzen, sondern auch das Anbringen von Schraubenköpfen u. dgl. durchzuführen.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen von Spannbeton-Stahlstangen, die einen Kohlenstoffgehalt von 0,3 bis 0,5 Gewichtsprozent sowie gute mechanische Eigenschaften haben und an den Enden verformt sind, dadurch gekennzeichnet, ..daß die Stahlstange mittels Hochfrequenzerwärmung gehärtet, bei 400⁰C angelassen und danach der durch Verformung zu bearbeitende Oberflächenteil durch Hochfrequenzerwärmung auf eine über 400⁰C liegende Temperatur gebracht und verformt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen