-
Bei dem früher allgemein üblichen Verfahren zur Herstellung von Spannbetonproffiteilen
wurde die erforderliche Anzahl der verstärkenden Stahlstäbe in bestimmten Abständen
parallel zueinander angeordnet, je nach der äußeren Gestalt des Profilteiles, beispielsweise
eines Betonpfeilers, der mit eingelagerten Stäben versehen ist. Dann werden verstärkende
Stahldrähte od. ä. wendelförmig um den äußeren Umfang der so gebildeten Stahlstäbeanordnung
herumgewunden. Um die einander berührenden Teile der Stahlstäbe und des verstärkenden
Drahtes zu befestigen und gegen Verrutschen zu sichern, werden diese mittels feiner
Stahldrähte manuell miteinander verbunden, wodurch ein;säulenartiges Stahldrahtgerippe
entsteht. Dieses Gerippe wird in die Betongießform eingepaßt, und während der Beton
in die Gießform eingegossen wird, wird auf die verstärkenden Stahlstäbe eine Zugspannung
ausgeübt.
-
In dieser Weise wurden Betonrohre, Behälter und insbesondere Spannbetonpfosten
hergestellt. Inzwischen ist man dazu übergegangen, die Stahlstabkäfige automatisch
durch Punktschweißen herzustellen. Das Verfahren des Punktschweißens hat man hauptsächlich
bei der Herstellung von Stahlstabkäfigen für verstärkte Betonpfosten angewendet.
Die bei einem Stahlstabkäfig für derartige Pfosten verwendeten Stahlstäbe haben
eine Zugspannung von 50 bis 60 kg/mm2 und einen niedrigen Kohlenstoffgehalt.
-
Sie können, wenn keine Spannung aufgebracht wird, nach dem Punktschweißen
ohne irgendeine Behandlung der Schweißverbindung verwendet werden. Man könnte vermuten,
daß auch im Falle von Stahlstabkäfigen für vorgespannte Betonpfosten, deren Schweißstellen
nach dem Punktschweißen sich in Luft abkühlen, die Punktschweißstelle zu keinerlei
Schwierigkeiten führt, wie es ja auch bei den verstärkten Betonpfosten der Fall
ist. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei Stahlstabkäfigen für vorgespannte Betonpfosten
die Stahlstäbe durch das Punktschweißen ernsthaft beeinflußt werden. Die Verschlechterung
der plastischen Verformbarkeit der Punktschweißung führt nämlich zu einer Verschlechterung
der Dehnung und zu einem Abfall der Dauerfestigkeit. Das kommt daher, daß die Stahlstäbe
für die vorgespannten Betonpfosten einen höheren Kohlenstoffgehalt haben als die.
für verstärkte Betonpfosten. Die Zugfestigkeit der Stahlståbe-für die vorgespannten
Betonpfosten ist über 150#kg/mm2. Die Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften
der Stahlstäbe durch das Punktschweißen ist daher ein schwerwiegender Mangel.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet diesen Mangel und erhält
die mechanischen Eigenschaften des Baustahlmaterials dadurch, daß der zur Umhüllung
dienende Verstärkungsdraht während des fortlaufenden Wickelprozesses unmittelbar
vor der wikkelnden Umlenkung zwischen zwei Zuleitungen durch direkten Stromdurchgang
auf 300 bis 10000 C erwärmt wird und daß der so erwärmte Draht danach sofort mit
dem nächsten Stahlstab verschweißt wird.
-
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
-
Fig. 1 a und lb zeigen einen verstärkten Stahldrahtkäfig, Fig. 2
schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
F i g. 3 die Endansicht eines Stahldrahtkäfigs, der sich mit der Vorrichtung nach
F i g. 2 und dem erfindungsgemäßen Verfahren gut herstellen läßt.
-
Die Stahlstäbe 1 werden parallel zueinander angeordnet und an ihren
Enden durch eine Halteplatte 5 gehalten. An verschiedenen räumlich getrennten Stellen
entlang der Stäbe ist innen eine Trommel 4 angeordnet. Die gruppierten Stahlstäbe
sind auf dem äußeren Umfang der Trommel 4 bewegbar und stetig drehbar. Um den äußeren
Umfang der so gruppierten Stahlstäbe ist eine umlaufende Drahtverstärkung 2 aus
Stahl gewunden. Die Stellen 3, an denen die entsprechenden Stahlstäbe 1 und die
umlaufenden Verstärkungsdrähte 2 einander berühren, werden nacheinander und automatisch
durch Punktschweißung mittels einer Punktschweißelektrode 6 miteinander verbunden,
wobei die Elektrode mit einer entsprechenden Energiequelle verbunden ist, die in
F i g. 1 a mit E bezeichnet ist.
-
Der Punktschweißvorgang verursachte bei den bisher üblichen Verfahren
eine plötzliche und schnelle Erwärmung der verschweißten Teile, worauf eine plötzliche
und schnelle Abkühlung erfolgte. Die metallographische Struktur der verschweißten
Teile wird dadurch so beeinträchtigt, daß die für eine Betonkonstruktion notwendige
Vorspannung nicht aufgebracht werden kann. Die Schwierigkeiten ließen sich vermeiden,
wenn die Stahlteile nach dem Punktschweißen auf 300 bis 4500 C erwärmt würden, z.
B.
-
durch direkte Zufuhr von elektrischem Strom. Das erfindungsgemäße
Verfahren hat im Vergleich dazu verschiedene Vorteile. Vor allem ist der Stromverbrauch
dabei geringer und die nötige Vorrichtung kleiner.
-
Fig. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
mittels direkter Stromzufuhr für den umlaufenden Verstärkungsdraht, wobei die Stahlstäbe
1 durch den umlaufenden Verstärkungsdraht 2 umgeben sind. Eine Punktschweißelektrode
6 liegt auf dem Draht 2 auf und dient gleichzeitig dazu, die umlaufenden Verstärkungsdrähte
gegen die Stahlstäbe 1 zu pressen. Ein Ende der Sekundärwicklung eines für die direkte
Stromzufuhr ausgelegten Transformators TH ist elektrisch mit einer Stromzuführschelle
7 verbunden, die näher zu der umlaufenden Drahtverstärkung 2 hin angeordnet ist
und auf dem Draht 2 verschoben werden kann.
-
Das andere Ende der Sekundärwicklung ist elektrisch mit einer anderen
ähnlichen Schelle 7' verbunden. Ein Ende der Sekundärwicklung eines Punktschweißtransformators
TW ist elektrisch mit der Elektrode 6 verbunden, während das andere Ende an die
Trommel 4 angeschlossen ist.
-
Beim Betrieb fließt ein Strom des Transformators TH über die Schellen
7 und 7' und durch den umlaufenden Verstärkungsdraht 2, bevor dieser mit den Stahlstäben
1 punktverschweißt wird. Dabei fließt der Strom über Schelle 7 durch den Draht 2
zur Schelle 7'. Dadurch ergibt sich, daß der umlaufende Verstärkungsdraht zwischen
den Schellen 7 und 7' auf die erforderliche Temperatur von 300 bis 10000 C erwärmbar
ist. In dieser Weise wird der umlaufende Verstärkungsgrad 2 auf die gewünschte Temperatur
aufgeheizt und-automatisch durch Drehung der Stahlstäbe in Pfeilrichtung um den
äußeren Umfang dieser Stahlstäbe herumgewickelt, wobei gleichzeitig entweder die
Stäbe 1 oder die Schellen 7 und 7' in Längsrichtung bewegt werden. Die Stahlstäbe
1 und der erwärmte umlaufende Verstärkungsdraht 2 werden mittels der Elektrode 6
an den einander berührenden Stellen punktverschweißt.
-
Die Tabelle zeigt einen Teil der experimentellen Ergebnisse, die
bei Verwendung der Methode der direkten Stromzufuhr erhalten wurden. Dabei werden
die mechanischen Eigenschaften der Stahlstäbe gleicher Materialbeschaffenheit miteinander
ver-
glichen, wobei die umlaufenden Verstärkungsdrähte 2 einmal ohne vorherige Erwärmung
punktverschweißt wurden, und zum anderen vor der Punktverschweißung auf verschiedene
Temperaturen erwärmt wurden.
| Vorausgehende Erwärmung Zugdehnungs- Dehnung |
| des umlaufenden Verstärkungsdrahtes belastung Bruchstelle |
| (kg)belastung Bruchstelle (%) |
| 9380 3,8 Punktschweißung |
| Keine Erwärmung . .. # 9400 6,3 Punktschweißung |
| 9500 6,4 Punktschweißung |
| 9500 6,9 Punktschweißung |
| Erwärmungstemperatur etwa 200° C .......... .. 9550 5,6 Punktschweißung |
| 9500 7,5 Punktschweißung |
| 9570 | 8,9 Parallelstelle |
| Erwärmungstemperatur etwa 300° C .. q 9480 8,3 Parallelstelle |
| 9500 8,3 Parallelstelle |
| 9520 8,8 Parallelstelle |
| Erwärmungstemperatur etwa 4000 C .. .. # 9530 8,6 Parallelstelle |
| 9500 9,0 Parallelstelle |
| 9480 9,8 Parallelstelle |
| Erwärmungstemperatur etwa 900 bis 1000° C ...... 9500 9,0 Parallelstelle |
| 9480 9,2 Parallelstelle |
| Ausgangsmaterial der armierenden Stahlstäbe .. ... 9500 9,8 |
| 9550 9,4 |
Aus obiger Tabelle ist ersichtlich, daß die Wirkung einer vor der Punktschweißung
liegenden Erwärmung der umlaufenden Verstärkungsdrähte 2 auf 300 bis 10000 C sich
dadurch auszeichnet, daß bezüglich der Zugfestigkeit, Dehnfähigkeit und der Bruchstelle
keine Unterschiede zum Ausgangsmaterial der armierenden Stahlstäbe feststellbar
sind. Ein zusätzlicher Effekt des Verfahrens der Erwärmung der umlaufenden Verstärkungsdrähte
besteht in einer Verminderung des plastischen Verformungswiderstandes der vor der
Punktverschweißung auf eine Temperatur von 300 bis 10000 C erwärmten Verstärkungsdrähte
2.
-
Dadurch können die insbesondere bei der Herstellung von Stahldrahtkäfigen
bzw. -gerippen oder -armierungen mit kleinen Abmessungen gewöhnlich auftretenden
Schwierigkeiten beseitigt werden, die dadurch entstehen, daß die Verstärkungsdrähte
zur Umschlingung um den Umfang der Stahlstäbe eine zu geringe plastische Verformbarkeit
aufweisen.
-
Nunmehr ist es beispielsweise möglich, Stahldrahtkäfige mit rechteckförmigem
Querschnitt herzustellen, wie sie etwa in F i g. 3 dargestellt sind.
-
Weiterhin ist zu erwähnen, daß mit dem aus F i g. 2 ersichtlichen
Verfahren eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften der Stahlstäbe wirkungsvoll
verhindert wird, ohne daß die Herstellung der Stahlstab- bzw. der -drahtkäfige beeinträchtigt
wird.
-
Insbesondere kann die in den F i g. 1 a und 1 b dargestellte Anordnung
ohne große Schwierigkeit bezüglich der Herstellung von relativ kleinen Stahldrahtkäfigen
verwendet werden. Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung wird der umhüllende
Verstärkungsdraht 2, während er für das Wickeln um den Umfang einer Gruppe von Stahlstäben
bei der Käfigherstellung bewegt wird, auf eine bestimmte Temperatur zwischen den
zwei Schellen 7 und 7' erhitzt. Der
auf dieser Temperatur gehaltene umhüllende Verstärkungsdraht
wird bei seiner Legung an die Stahlstäbe geschweißt. Auf diese Weise kann bei dem
Vorgang der Käfig- bzw. Gerippeherstellung ohne Wirkungsgradeinschränkung und bei
einem vernachlässigbar kleinen Energieverlust das Punktschweißen des Drahtes an
den Stab erfolgen, wobei gleichzeitig eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften
des Stahlstabs verhindert wird. Die direkte elektrische Erhitzung, wie sie in F
i g. 2 dargestellt ist, hat gegenüber der Flammenerhitzung und der Induktionsheizung
die nachstehend aufgeführten Vorteile.
-
Bei der Herstellung des Armierungskäfigs wird üblicherweise eine umlaufende
Drahtverstärkung um einen Stahlstab gewickelt, während die entsprechende Einrichtung
mit einer Geschwindigkeit von 20 bis 100 cm/s verschoben wird. Wenn man dabei die
umlaufende Drahtverstärkung in Bewegung mit einer Flamme erhitzt, ist die Wärmestromdichte
unzureichend. Verwendet man eine Induktionsheizung, so steigen die Anlagekosten
erheblich. Aus diesen Gründen sind beide Verfahren für die Praxis ungünstig. Mit
der direkten elektrischen Erhitzung, wie sie in F i g. 2 dargestellt ist, kann die
umlaufende Drahtverstärkung auf einfache Weise und bei gutem Wirkungsgrad auf die
geforderte Temperatur vor dem Punktschweißen erhitzt werden, während sich die Einrichtung
bei der genannten Geschwindigkeit bewegt.
-
Verwendet man das Verfahren der Gesamterhitzung, wie es in den Fig.
1a und 1c der Fall ist, so ist ein Bewegen von Hand des Armierungskäfigs nach seiner
Herstellung schwierig, während der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte
Käfig am Ende seiner Herstellung kalt genug ist, daß ihn der Arbeiter mit Handschuhen
anfassen kann.