DE1812195A1

DE1812195A1 - Verfahren zum Herstellen von geschweissten Gittern aus Stahl

Info

Publication number: DE1812195A1
Application number: DE19681812195
Authority: DE
Inventors: Ritter Dipl-Ing Dr Gerd; Goett Dipl-Ing Hans; Ritter Dr-Ing Josef; Ritter Dipl-Ing Klaus
Original assignee: EVG Entwicklungs und Verwertungs GmbH
Current assignee: EVG Entwicklungs und Verwertungs GmbH
Priority date: 1968-09-20
Filing date: 1968-12-02
Publication date: 1970-06-25
Also published as: YU31671B; GB1191390A; US3617677A; DE1812195B2; CH486953A; FI50481B; NL156335B; NL6818173A; FR1600302A; BE726405A; LU57433A1; YU298468A; AT298203B; NO127847B; FI50481C; SE359755B; ES361921A1; DE1812195C3; DK136635C; DK136635B

Description

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Dipl.-I-n. W. PAAP 36856

«Hpl. - Ing. H. rilTSCHEIUICH ,_a

tip!.-l.:g. K. G U NSCHM ANN ²· Dezember 1968

Dr. rar. not. W. KURBER MÖNCHEN 22, StHnsdoriHr. 10 1812195

EVG Entwicklunps- u. Verwertungsgesellschaft m.b.H. in Graz (Steiermark, Österreich), Vinzenz-Muchitach-Straße 36

Patentanmeldung Verfahren zum Herstellen von geschweißten Gittern aus Stahl

Die -Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von geschweißten Gittern aus Stahl durch elektrische Widerstandsschweißung gekreuzter Stabscharen an ihren Kreuzunr.spunkten.

Zur Herstellung geschweißter Gitter konnten bisher nur Stäbe bzw. Drähte aus unlegiertem oder nur schwach legiertem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt verwendet werden, weil Stäbe aus Stahl mit relativ hohem Kohlenstoffgehalt oder aus anderen stärker legiertem, insbesondere hochlegiertem Stahl durch vViderstands-Gchweißung nicht einwandfrei miteinander verschweißt sind. Es zeigt sich nämlich, daß bei der Schweißung von Steven dieser Stahlqualität eine Versprödung der Stäbe an der Schweißstelle auftritt und daß überdies die Schweißstelle selbst leicht reißt. Diese Schwierigkeiten werden noch durch die Zunderschicht erhöht, die normalerweise an warmgewalzten Stäben vorhanden ist.

Um den Stäben aus unlegierten oder nur schwach legierten, kohlenstoffarmen Stählen, die bisher einwandfrei zu Gittern verschweißt werden können, die für viele Verwendungszwecke, insbesondere für die Verwendung als Bewehrungsgitter im Stahlbetonbau, erforderlichen hohen Festigkeitseigenschaften zu verleihen, muß eine Kaltbearbeitung, beispielsweise durch Kaltziehen, angewendet werden; wenn diese Kaltbearbeitung nicht gleichzeitig zur Entfernung der Zunderschicht führt, muß ferner auch eine besondere Entzunderung der Staboberflächen vor dem Verarbeiten der Stäbe erfolgen.

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Im Hinblick auf diese zusätzlichen, kostenverursachenden Arbeitsvorgänge und insbesondere auf die Schwierigkeiten,.die sich beim Kaltziehen oder sonstigen Kaltbearbeiten von Stäben großen Durchmessers ergeben, wäre es in vielen Fällen erwünscht, für die Gitterschweißung naturharte, nicht entzunderte Walzstähle mit einer entsprechenden Legierungszusammensetzung zu verwenden, welche die jeweils gewünschten Festigkeitseigenschaften.ergibt. Da aber solche naturharte legierte Stähle, wie schon erwähnt, bisher nicht befriedigend durch Widerstandsschweißung su Gittern zu verarbeiten sind, hat man sich bisher damit beholfen, gekreuzte Stabscharen durch ßödeldrähte oder durch Verbindungsmuffen aus Kunststoff od.dgl. zu Gitterwerken zn verbinden, um wenigstens die Handhabung der Gitterwerke au erleichtern. Das Verbinden der Stäbe mit Hödeldrähten oder Verbindungsmuffen aus Kunststoff od.dgl. ist eine mühsame Arbeit, und das Ergebnis ist schon deshalb unbefriedigend, weil sich dann an den Kreuzungspunkten der Stäbe über die Gitterebene vorstehende Draht- bzw. Muffenteile ergeben, welche die Handhabung der Gitter, etwa das Abziehen eines Gitters von einem Gitterstapel, behindern. Auf keinen Fall vermögen Rödeldrähte oder Verbindungsmuffen aus Kunststoff Scherkräfte aufzunehmen, wie dies beispielsweise bei BewehruT'gsgittern an den Kreuzungspunkten der Stäbe erwünscht ist.

Um die Nachteile der geschilderten bekannten Verfahren zum Verbinden von Stäben aus naturhart eau 3fcaj.il zu vermeiden, ist schon vorgeschlagen worden, der Versprödung der Stäbe, die sich bei der Widerstandsschweißung ergibt, dursh. eine zusätzliche Erhitzung der Masse der Stäbe unmittelbar vov dem Schweiß-Vorgang oder während desselben vorzubeugen. Hleduroh soll eine au rasche Abkühlung der Stäbe an den Schweißpunktess verhindert werden. Es ist auch möglich» die durch eine rasche Abkühlung bewirkte Versprödung der Stäbe durch nachträgliches Ausglühen wieder zu beheben. Eine zusätzliche Erhitzung der Masse der Stäbe unmittelbar vor dem Schweißvorgang bzw. während desselben erfordert nicht nur einen hohen Energieaufwand, sondern auch teure Zusatzeinrichtungen an der Schweißmaschine, Ein nachträgliches Ausglühen der bereits fertig geschweißten Gitter erfordert ebenfalls einen hohen Energieaufwand und überdies einen zusätzlichen Glühofen sowie einen zusätalichen Arbeits- und Zeitaufwand.

Es wurde nun gefunden, daß unter Vermeidung der geschilderten Nachteile des älteren Vorschlages geschweißte Gitter aus Stäben, welche aus legiertem Stahl, insbesondere aus Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, bestehen, dadurch auf einwandfreie Weise hergestellt werden können, daß an den Kreuzungspunkten der Stäbe in die Schweißetrecke Je ein Verbindungskörper aus einem mit den Stäben aus legiertem Stahl gut verschweißbaren Material eingefügt und unter Anwendung von Druck durch den Schweißstrom auf Schweißtemperatur erhitzt wird, so daß das Material des Verbindungskörpers eine mittelbare Verbindung der gekreuzten Stäbe' herbeiführt· Zweckmäßig werden bei dieser Verfahrensweise die Dicke dee Verbindungskörpers, der Schweißdruck und die Schweißstromstrecke so aufeinander abgestimmt, daß nach erfolgter Schweißung zwischen den einander zugekehrten Oberflächen der gekreuzten Stäbe im gesamten Kreuzungsbereich Material des Verbindungskörpers verbleibt, so daß eine' unmittelbare Berührung der gekreuzten Stäbe vermieden wird*

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf handelsübliche naturharte Bewehrungsstähle, insbesondere Torstahl, Sternstahl und hochlegierten,verzunderten Walzstahl unter Einfügung eines Verbindungskörpers aus weichem Eisen hohen Heinheitsgrades «wischen den gekreuzten Stäben wird an den Kreuzungspunkten der Stäbe eine Festigkeit erzielt, die ausreicht, um in hohem Maße Scher- und Biegebeanspruchungen aufnehmen zu können.

Bevorzugt werden Im Rahmen der Erfindung Verbindungskörper verwendet, deren Abmessungen über die zur Herstellung der Schweißverbindung erforderlichen Abmessungen hinaus überdimensioniert sind, so daß jeder Verbindungskörper beim Schweißvorgang als Wärmespeicher wirkt und nach dem Schweißvorgang durch Wärmeabgabe an die gekreuzten Stäbe eine zu rasche Abkühlung dieser Stäbe und damit selbst bei sehr harten Stäben eine Versprödung derselben verhindert*

Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Fig. 1 zeigt zunächst die Anordnung der Schweißelektroden bezüglich der zu verschweißenden Stäbe und des Verbindungskörpers an einer Stabkreuzungsstelle bei der Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine Schweißstelle. Die Fig. 3 bis 7 erläutern verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungen des Verbindungskörpers.

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Die in Fig, 1 gezeigte Elektrodenanordnung entspricht der bei Widerstands-Punktschweißmaschinen für die Gitterherstellung üblichen Anordnung. Auf der unteren Elektrode 1 liegt ein Draht, beispielsweise ein Längsdraht 3 einer gekreuzten Drahtschar auf, während die obere Elektrode 2 den Querdraht 4- gegen den Längsdraht 3 drückt. Erfindungsgemäß wird an der Stabkreuzungsatelle zwischen dem Längsdraht 3 und dem Querdraht M- ein Verbindungskörper 5 eingefügt, der aus einem mit dem legierten Stahlmäterial der Stäbe 3? 4 gut verschweißbaren Material, beispielsweise aus weichem Eisen hohen Reinheitsgrades besteht. Dieser Yerbinduiigskörper wird beim Schweißvorgang von dem zwischen den Elektroden 1 und 2 fließenden Schweißstrom I durchsetzt und auf Schweißtemperatur erhitzt, d.h. erweicht bzw. geschmolzen. Durch die Druckausübung mittels der Elektroden im Sinne der Pfeile P-.wird der erweichte Verbindungskörper 5 so deformiert, daß er sich mit seinen Basisflächen den anliegenden Stäben anpaßt und sich unter oberflächlichem Anschmelzen des Grundmaterials der Stäbe 39 4- mit diesen Stäben verschweißt»

Bevorzugt werden die Dicke d des Verbindungskörpers 5, der Schweißdruck P und die Schweißstromstrecke I so aufeinander abgestimmt, daß nach erfolgter Schweißung, wie der durch die Schweißstelle geführte querschnitt nach Pig«, 2 zeigt, im gesamten ft-reussungsbereich der Stäbe 3s 4· zwischen diesen Stäben noch Material des nunmehr verformten Verbindungslcörpers 5" verbleibt, so daß die gekreuzten und miteinander verschweißten Stäbe- 5» 4· einander -nicht unmittelbar berühren·

Bei Stäben aus besonders leicht versprödendem Stahl empfiehlt es sich ferner, die Abmessungen des YerbindUDgskörpers 5 über die zur Herstellung der Schweißverbindung erforderlichen Abmessungen hinaus so stark überdimensioniert zu wählen, daß der beim Sciiweißvorgang auf hohe Temperatur erhitzte Verbindungskörper 5 eine hohe Wärmekapazität hat und daher als 7/ärmespeicher wirkt« Die im verformten Verbindungskörper 5* gespeicherte Wärme wird dann, wie durch Pfeile W in Fig. 2 angedeutet worden ist, allmählich vom Verbindungskörper an die benachbarten Teile der Stäbe 3, 4 abgegeben, so daß sich diese Stabteile nur langsam abkühlen, wodurch eine Versprödung vermieden wird.

Unter Umständen ist es zweckmäßig, Verbindungskörper zu verwenden, die gemäß Fig. 3 bombierte oder gemäß Fig. 4 konische bzw.

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pyramidenförmige Basisflächen haben, so daß sich beim Einfügen des Verbindungskörpers zwischen den gekreuzten Drähten im wesentlichen punktförmige Kontakte ergeben. Dadurch wird bei Beginn des Schweißvorganges an der Kontaktstelle eine hohe Stromdichte und Erhitzung erzielt, wodurch das Durchschlagen der Zunderschicht und das Aufschmelzen des Verbindungskörpers begünstigt wird.

Aus ähnlichen Überlegungen heraus kann ein Verbindungskörper mit gerippten oder sonstwie längsprofilierten Basisflächen verwendet werden, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist; die Rippungen verlaufen gemäß Fig. 5 an den beiden Basisflächen des Verbindungskörpers senkrecht zueinander und der Verbindungskörper 5 wird so zwischen den gekreuzten Stäben 3 und 4 eingefügt, daß die Rippung der Basisfläche quer zur Längsachse des jeweils anliegenden der g zu verschweißenden Stäbe verläuft. \uf diese Weise wird wieder eine erhöhte Gtromdichte an den Kontaktstellen erzielt und zugleich durch mechanische Einwirkung der Rippen auf die Stäbe unter dem Schweißdruck das Durchschlagen der Zunderhaut begünstigt. Wenn für die gekreuzten Stabscharen Stäbe 3a, 4-a stark unterschiedlicher Dicke verwendet werden, wie dies in Fig.6 angedeutet ist, wo der Längsdraht 3a wesentlich dicker als der .^uerdraht 4-a ist, wird zweckmäßig ein kegel- oder pyramidenstumpfförmiger Verbindungskörper 5a verwendet, dessen kleine Basisfläche dem schwächeren Stab 4a und dessen größere Ba3isfläche dem stärkeren Stab 3a angepaßt ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die Verbindungskörper 5 gemäß der in Fig» 7 gezeigten Draufsicht auf i einen Stabkreuzungspunkt die Form von Scheiben haben, deren Umriß größer ist als der Deckungsbereich der gekreuzten Stäbe 3» 4-· Hiedurch ergibt sich nach der Schweißung eine Verstärkung der Kreuzungsstelle, ähnlich wie dies durch die Knotenbleche bei Stahlkonstruktionen der Fall ist.

Wie schon erwähnt, kann für den Verbindungakörper weiches Eisen hohen Reinheitsgrades verwendet werden. Es ist aber auch möglich, andere Metalle bzw. Legierungen zu verwenden, die mit dem legierten Stahl der zu verschweißenden Stäbe gut schweißbar sind. Soll der Verbindungskörper, wie dies häufig erwünscht ist, noch höhere Kräfte aufnehmen, kann er aus Stahl mit sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt hergestellt werden, der zur Erhöhung seiner Festigkeitseigenschaften Legierungskomponenten wie Mn, Cr, Ni, Mo, Nb, Si, Al₁ Cu oder Co enthält. Es ist schließlich auch

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möglich, den Verbindungskörper aus Sintermetall herzustellen.

Durch geeignete Formgebung des Verbindungskörpers kann ferner erreicht werden, daß der Verbindungskörper nach dem Schweißvorgang knickfrei in die verschweißten Stäbe übergeht, so daß örtliche Überbeanspruchungen nach Art der Kerbwirkung vermieden werden und so das dynamische Verhalten des Gitters verbessert wird. ' ₍

Die Verbindungskörper können auf einfache Weise durch Abtrennung von Band-, Draht- oder Stabmaterial oder durch Ausstanzen aus Blechmaterial in gewünschter Größe und Form angefertigt werden, u»zw, entweder in einem getrennten Arbeitsgang oder unmittelbar an der Schweißstelle und im Rhythmus des Arbeitstaktes der Schweißmaschine. Es ist natürlich auch möglich, die Verbindungskörper durch Gießen bzw. durch Pressen (Sintermetall) herzustellen.

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Claims

18121S5 Ansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von geschweißten Gittern aus Stahl durch elektrische Widerstandsschweißung gekreuzter Stabacharen an ihren Kreuzungspunkten, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Stäben aus legiertem Stahl, insbesondere Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, an den Kreuzungspunkten der Stäbe in die Schweißstrecke je ein Verbindungskörper aus einem mit den Stäben aus legiertem Stahl gut verschweißbaren Material eingefügt und unter Anwendung von Druck durch den Schweißstrom auf Schweißtemperatur erhitzt wird, so daß das Material des Verbindungskörpers eine mittelbare Verbindung der gekreuzten Stäbe herbeiführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Dicke des Verbindungskörpers, der Schweißdruck und die * Schweißstromstärke so aufeinander abgestimmt werden, daß nach erfolgter Schweißung zwischen den einander zugekehrten Oberflächen der gekreuztön Stäbe im gesamten Kreuzungsbereich Material des Verbindungskörpers verbleibt, so daß eine unmittelbare Berührung der gekreuzten Stäbe vermieden wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungskörper verwendet werden, deren Abmessungen über die zur Herstellung der Schweißverbindung erforderlichen Abmessungen hinaus überdimensioniert sind, so daß jeder Verbindungskörper als Wärmespeicher wirkt und nach dem Schweißvorgang durch Wärmeabgabe an die gekreuzten Stäbe eine zu rasche Abkühlung dieser Stäbe in ihrem Kreuzungsbereich verhindert. λ

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungskörper mit bombierten oder konischen baw. pyramidenförmigen Easlsflachen verwendet werden, so daß sich beim Einfügen der Verbindungskörper zwischen den gekreuzten Stäben praktisch punktförmige Kontakte ergeben (Fig. 3,4).

5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1- bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungskörper mit gerippten oder sonstwie in einer Richtung profilierten Basisflächen verwendet werden, wobei die Rippungen oder sonstigen Profilierungen vorzugsweise an den beiden gegenüberliegenden Basisflächen senkrecht zueinander verlaufen (Fig. 5).

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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» zur Schweißung von Gittern mit unterschiedlicher Stabstärke in den beiden gekreuzten Stabscharen, dadurch gekennzeichnet, daß kegel- oder Pyramiden3tumpfförmige Verbindungskörper verwendet werden, deren kleinere Basisfläche der kleineren Stabstärke und deren größere E'jsißflache der größeren Stabstärke angepaßt ist (Fig. 6).

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungskörper in Form von Scheiben verwendet werden, deren Umriß größer als. der Deckungsbereich der gekreuzten Stäbe ist (Fig. 7)·

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Verbiridungskörper aus weichem Eisen hohen Reinheitsgrad verwendet werden.

9« Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungskörper aus legiertem Stahl mit
niedrigem Kohlenstoffgehalt verwendet werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9i dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungskörper aus Sintermetall verwendet

Der Patentanwalt

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