DE19531826C2

DE19531826C2 - Process for the production of steel fibers

Info

Publication number: DE19531826C2
Application number: DE1995131826
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl Ing Kaemereit; Gerd Dipl Ing Walther
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1995-08-15
Filing date: 1995-08-15
Publication date: 1999-03-18
Anticipated expiration: 2015-08-16
Also published as: DE19531826A1; WO1997006919A2; WO1997006919A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stahlfasern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for producing steel fibers according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 27 23 382 B2 ist die Verwendung von durch Fräsen hergestellten Stahlfasern als Verstärkungsfasern für Stahlbeton bekannt, die verdrillt sind und einen annähernd dreieckigen Querschnitt aufweisen.DE 27 23 382 B2 describes the use of steel fibers produced by milling as Reinforcing fibers for reinforced concrete, which are twisted and approximate have a triangular cross section.

Stahlfasern werden benötigt zur Erzeugung faserverstärkter hydraulisch aushärtender Werkstoffe (insbesondere Faserbeton und faserverstärkter Estrich, nachfolgend vereinfachend Faserbeton genannt). Die Stahlfasern haben die Aufgabe, die Zugfestigkeit des Faserbetons zu erhöhen. Dazu ist es erforderlich, daß sie sich wirksam in die Matrix des Beton verkrallen. Daher ist eine unregelmäßige rauhe Oberfläche von Vorteil. Andererseits sollen die Stahlfasern bei der Gemischaufbereitung für den Faserbeton gut förderbar (möglichst kein Verhaken der Fasern untereinander) und gut einmischbar sein. Hinsichtlich ihrer Geometrie wird verlangt, daß das Verhältnis von Faserlänge l zur kleinsten Faserquerabmessung (Faserdicke) kleiner als 50 ist.Steel fibers are required for the production of fiber-reinforced hydraulically hardening Materials (especially fiber concrete and fiber-reinforced screed, hereinafter for simplicity called fiber concrete). The steel fibers have the task of tensile strength to increase the fiber concrete. For this it is necessary that they can be effectively integrated into the matrix of the Clawing concrete. An irregular, rough surface is therefore an advantage. On the other hand The steel fibers should be easily conveyed in the mixture preparation for the fiber concrete (if possible no interlocking of the fibers with each other) and be easy to mix. Regarding Their geometry requires that the ratio of fiber length l to the smallest Cross fiber dimension (fiber thickness) is less than 50.

Es sind eine Vielzahl unterschiedlicher Herstellverfahren zur Erzeugung solcher Stahlfasern bekannt. Eine Gruppe von Verfahren geht aus von Stahldraht als Einsatzmaterial, wobei ein Draht mit der gewünschten Faserdicke eingesetzt und auf die gewünschte Länge abgeschnitten oder abgequetscht wird. Vielfach werden die Fasern beim Ablängen gleichzeitig wellenförmig gebogen, um eine gute Verankerung im Beton zu gewährleisten (z. B. EP 0 130 191 B1, DE 34 35 850 A1). Ein wesentlicher Nachteil solcher wellenförmig oder in anderer Weise gebogenen Fasern ist ihre starke Neigung, sich untereinander zu verhaken, also schwer förder- und mischbar zu sein. There are a large number of different manufacturing processes for producing such steel fibers known. One group of processes starts with steel wire as a feed, whereby one Wire with the desired fiber thickness inserted and to the desired length is cut off or squeezed. The fibers are often cut to length curved at the same time to ensure good anchoring in the concrete (e.g. EP 0 130 191 B1, DE 34 35 850 A1). A major disadvantage of such wavy or otherwise bent fibers is their strong tendency to intertwine get caught, so to be difficult to convey and mix.

Eine andere Gruppe von Verfahren geht aus von Blech als Einsatzmaterial, wobei das Blech eine Dicke aufweist, die der gewünschten Faserdicke entspricht. Die Fasern können dabei aus im Vergleich zur Faserlänge erheblich breiteren Blechtafeln oder - streifen ausgestanzt werden. Aus der DE 43 14 008 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Fasern durch Zerhäckseln schmaler Blechstreifen mittels einer mit seinen Schneiden an einem statischen Messer vorbeirotierenden Messerwalze erzeugt werden. Ein Vorteil dieses Verfahrens ist es, daß bei unverändert breitem Einsatzmaterial ohne Austausch der Messerwalze durch Veränderung des Winkels zwischen der Schneidkante des statischen Messers und der Bandzuführrichtung die Länge der erzeugten Fasern im jeweils gewünschten Maß verändert werden kann und daß die Faserenden je nach Schrägstellung der Bandzuführung jeweils spitz auslaufen. Als nachteilig hierbei ist es anzusehen, daß eine Querabmessung der zu erzeugenden Fasern durch die Dicke des eingesetzten Bandmaterials fest vorbestimmt ist und daß die Längsform und die an sich wünschenswerte Profilierung der Faseroberfläche gelegentlich Probleme für die Verarbeitung mit sich bringen können, wenn die Fasern sich ineinander verhaken.Another group of processes starts with sheet metal as the feedstock, whereby the Sheet has a thickness that corresponds to the desired fiber thickness. The fibers can be made from sheet metal sheets that are considerably wider than the fiber length or strips are punched out. A method is known from DE 43 14 008 A1 which the fibers by chopping narrow strips of sheet metal using one with its Cutting on a static knife rotating knife roller generated become. An advantage of this method is that the width remains unchanged Feed material without changing the knife roller by changing the angle between the cutting edge of the static knife and the tape feed direction Length of the fibers produced can be changed to the desired degree and that the fiber ends are pointed depending on the inclination of the tape feed leak. The disadvantage here is that a transverse dimension of the producing fibers by the thickness of the tape material used is predetermined and that the longitudinal shape and the desirable profile the fiber surface occasionally cause processing problems can if the fibers interlock.

Schließlich sind Verfahren bekannt, bei denen die Stahlfasern durch Fräsen aus flachem Stahlvormaterial erzeugt werden, dessen Abmessungen in allen drei Längendimensionen wesentlich größer ist als die gewünschte Faserdicke. Beispielsweise ist in der DD 262 055 A1 ein Verfahren beschrieben, welches zur Faserherstellung ein Gleichlauffräsen von Stahlvorbrammen mittels Walzenfräser senkrecht zur Walzrichtung des Vormaterials vorsieht. Die Vorschubbewegung zwischen Fräswerkzeug und Vormaterial erfolgt dabei in einer rein linearen Bewegung relativ zueinander. Die Stahlfaserlänge ist bei diesem Verfahren unmittelbar an die Breite des verwendeten Fräsers gebunden, so daß zur Erzeugung unterschiedlich langer Fasern zwangsläufig jeweils das Werkzeug gewechselt werden muß.Finally, methods are known in which the steel fibers are cut by milling Flat steel raw material are produced, the dimensions of all three Length dimensions is much greater than the desired fiber thickness. For example, DD 262 055 A1 describes a method which is used for Fiber production is a synchronous milling of steel pre-slabs using a milling cutter perpendicular to the rolling direction of the primary material. The feed motion between the milling tool and the primary material takes place in a purely linear movement relative to each other. The steel fiber length in this process is close to that Bound width of the milling cutter used, so that different for production long fibers inevitably the tool must be changed.

Eine Verwendung von Stahlspänen aus der zerspanenden Bearbeitung von Maschinenbauteilen kommt für die Herstellung von Faserbeton aus mehreren Gründen nicht in Frage. Zum einen ist die Form dieser Späne in der Regel ungeeignet. Zum anderen müssen die Stahlfasern frei von Rost und frei von Fetten sein. Diese Forderung steht dem in der mechanischen Werkstückbearbeitung regelmäßig anzutreffenden Einsatz flüssiger Kühlmittel (meistens Ölemulsionen) entgegen.A use of steel chips from the machining of Machine components come for the production of fiber concrete for several reasons out of the question. First, the shape of these chips is usually unsuitable. To the others, the steel fibers must be free of rust and grease. This This is a regular requirement in mechanical workpiece machining encountered use of liquid coolants (mostly oil emulsions).

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art dahingehend zu verändern, daß ohne Notwendigkeit eines Werkzeugwechsels Stahlfasern mit unterschiedlich einstellbarer Länge und unterschiedlich einstellbaren Querschnittsabmessungen erzeugbar sind und die vorgenannten Nachteile der bekannten Verfahren weitgehend vermieden werden. Insbesondere sollen die Fasern über ihre axiale Länge (abgesehen von ihren Enden) einen weitgehend konstanten Querschnitt, eine gerade Form und eine aufgerauhte Oberfläche aufweisen.The object of the invention is to provide a method of the generic type change that with no need for a tool change using steel fibers different adjustable length and different adjustable Cross-sectional dimensions can be generated and the aforementioned disadvantages of the known Procedures are largely avoided. In particular, the fibers should be axial Length (apart from its ends) a largely constant cross section, a straight one Form and have a roughened surface.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 8.This problem is solved by a process with the characteristic features of the Claim 1. Advantageous further developments of the invention result from the Subclaims 2 to 8.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:

Fig. 1 eine Stahlfasererzeugung aus Stahlrohr mit schräg zur Rohrachse angestelltem Fräser, Fig. 1 is a steel fiber production of steel pipe with a tilted obliquely to the tube axis milling cutter,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung von Stahlfasern Fig. 2 is a perspective view of steel fibers

Fig. 3 eine Stahlfasererzeugung aus einem dickwandigen Stahlrohr mit parallel zur Rohrachse eingestelltem Fräser, Fig. 3 is a steel fiber production of a thick-walled steel pipe with adjusted parallel to the tube axis milling cutter,

Fig. 4 eine Stahlfasererzeugung aus einem Stahlrohr mit senkrecht zur Rohrachse angestelltem Fräser, Fig. 4 is a steel fiber production of a steel tube with a tilted perpendicular to the tube axis milling cutter,

Fig. 5 eine Stahlfasererzeugung gemäß Fig. 1 aus einem dünnwandigen Stahlrohr und Fig. 5 is a steel fiber production according to Fig. 1 consists of a thin-walled steel pipe and

Fig. 6 eine Stahlfasererzeugung ähnlich Fig. 1 aus einem vollzylindrischen Rundstahlblock. Fig. 6 is a steel fiber production, similar to Fig. 1 consists of a full cylindrical round steel block.

Der grundlegende Unterschied zur bekannten Erzeugung von Stahlfasern durch bahnweises Zerspanen eines Stahlblocks mittels eines Walzenfräsers gegenüber dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt darin, daß anstelle von flachem Stahlvormaterial (nachfolgend kurz Vormaterial genannt) ein Material mit bezüglich seiner Längsachse rotationssymmetrischen Querschnitt eingesetzt wird und dieses Rundmaterial während des Zerspanungsvorgangs ständig rotiert. Die Rotation des Vormaterials um die eigene Achse stellt eine Komponente der Vorschubbewegung zwischen dem eingesetzten Fräswerkzeug und dem Vormaterial dar. Die andere Komponente der Vorschubbewegung erfolgt in Richtung der Längsachse des Vormaterials. Wichtig dabei ist es, daß auf den Einsatz üblicher flüssiger Kühl- oder Schmiermittel verzichtet wird, damit einerseits eine Oxidation der Stahlfasern (z. B. bei Verwendung von Wasser) und andererseits eine Benetzung mit Fetten (z. B. bei Ölemulsionen) vermieden wird. Soweit eine Kühlung während der Fasererzeugung notwendig ist, sollte diese zweckmäßigerweise als Gaskühlung erfolgen.The fundamental difference to the known production of steel fibers by web Machining of a steel block by means of a milling cutter compared to the The inventive method is that instead of flat steel stock (hereinafter referred to as primary material) a material with respect to its longitudinal axis rotationally symmetrical cross section is used and this round material during the Machining process rotates constantly. The rotation of the primary material around its own axis represents a component of the feed movement between the milling tool used and the primary material. The other component of the feed movement takes place in Direction of the longitudinal axis of the primary material. It is important that the use more common liquid coolant or lubricant is dispensed with, so that on the one hand oxidation of the Steel fibers (e.g. when using water) and on the other hand wetting with Greasing (e.g. with oil emulsions) is avoided. As far as cooling during the Fiber production is necessary, it should be conveniently as gas cooling respectively.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Draufsicht den erfindungsgemäßen Zerspanungsvorgang. Als rotationssymmetrisches Vormaterial 3 ist hierbei ein Stahlrohr eingesetzt worden, das teilweise geschnitten dargestellt ist. Das zur Zerspanung eingesetzte Fräswerkzeug 1 ist als zylindrischer Walzenfräser ausgebildet, der an seinem Umfang eine Vielzahl von Schneiden 2 aufweist. Für das Verfahren geeignet sind auch Kegelfräser und ggf. auch Scheibenfräser. Die Schneidkante der jeweils im Eingriff befindlichen Werkzeugschneide und im Falle eines zylindrischen Fräswerkzeugs 1 auch dessen Drehachse sind in einem Winkel δ schräg zur Längsachse des Vormaterials 3 angestellt. Die Faserlänge l ergibt sich durch die Länge der Berührungszone zwischen dem Vormaterial 3 und den Schneiden 2 des Fräswerkzeugs 1. Man erkennt leicht, daß durch Veränderung des Anstellwinkels δ die Faserlänge variiert werden kann, ohne daß das Fräswerkzeug 1 ausgetauscht oder ein rohrförmiges Vormaterial mit einer anderen Wanddicke w eingesetzt werden müßte. Es gilt die Beziehung:
Fig. 1 shows the machining process according to the invention in a schematic plan view. A steel tube, which is shown partially in section, has been used as the rotationally symmetrical primary material 3 . The milling tool 1 used for machining is designed as a cylindrical milling cutter which has a plurality of cutting edges 2 on its circumference. Conical cutters and, if necessary, also disc cutters are also suitable for the process. The cutting edge of the tool cutting edge that is in engagement and, in the case of a cylindrical milling tool 1, also its axis of rotation are set at an angle δ at an angle to the longitudinal axis of the primary material 3 . The fiber length l results from the length of the contact zone between the primary material 3 and the cutting edges 2 of the milling tool 1 . It can easily be seen that by changing the angle of attack δ the fiber length can be varied without having to replace the milling tool 1 or having to use a tubular starting material with a different wall thickness w. The relationship applies:

w = l × sin δw = l × sin δ

Während der Zerspanung wird, wie durch den Pfeil 4 angedeutet ist, das Vormaterial 3 ständig um seine Längsachse gedreht. Selbstverständlich kommt es lediglich auf die entsprechende Relativbewegung zwischen Fräswerkzeug 1 und Vormaterial 3 an, so daß auch in kinematischer Umkehr eine entsprechende kreisende Bewegung des Fräswerkzeugs 1 möglich wäre. Wie zuvor bereits ausgeführt, stellt diese Drehbewegung des Vormaterials 3 eine Komponente der Vorschubbewegung dar. Die zweite Komponente der Vorschubbewegung ist durch den Pfeil 6 angedeutet, der anzeigt, daß das Fräswerkzeug 1 in Richtung der Längsachse des Vormaterials 3 vorgeschoben wird. Das bedeutet, daß das rohrförmige Vormaterial 3 insgesamt in einer schraubenlinienförmigen Vorschubbewegung zerspant wird. Die Drehung des Fräswerkzeugs 1 ist durch den Pfeil 5 angedeutet. During the machining, as indicated by the arrow 4 , the primary material 3 is constantly rotated about its longitudinal axis. Of course, all that matters is the corresponding relative movement between milling tool 1 and primary material 3 , so that a corresponding circular movement of milling tool 1 would also be possible in kinematic reversal. As already explained above, this rotary movement of the primary material 3 represents a component of the feed movement. The second component of the feed movement is indicated by the arrow 6 , which indicates that the milling tool 1 is being advanced in the direction of the longitudinal axis of the primary material 3 . This means that the tubular raw material 3 is machined in a helical feed movement. The rotation of the milling tool 1 is indicated by the arrow 5 .

Anstelle eines rohrförmigen Vormaterials könnte selbstverständlich auch, wie dies in Fig. 6 wiedergegeben ist, ein Vollmaterial in Form eines Rundstahlblocks eingesetzt werden. Die Zerspanung erfolgt hierbei allerdings in mehreren Durchläufen der schraubenlinienförmigen Vorschubbewegung entlang der Längsachse des Vormaterials. Nach jedem Durchlauf ist das Fräswerkzeug 1 näher an die Längsachse des Vormaterials 3 anzustellen, bis das Material vollständig zerspant ist. Auch hierbei kann wie in Fig. 1 durch Variation der Schrägstellung des Fräswerkzeugs 1 unabhängig vom Durchmesser des Vormaterials 3 und der Breite des Fräswerkszeugs 1 eine Veränderung der Faserlänge in der gewünschten Weise vorgenommen werden. Besonders empfehlenswert ist ein Bereich für den Schrägstellungswinkel δ in einer Größenordnung von 10° bis 60°.Instead of a tubular starting material, a solid material in the form of a round steel block could of course also be used, as shown in FIG. 6. The machining takes place in several passes of the helical feed movement along the longitudinal axis of the primary material. After each pass, the milling tool 1 is to be brought closer to the longitudinal axis of the primary material 3 until the material is completely machined. Here, too, as in FIG. 1, by varying the inclined position of the milling tool 1, the fiber length can be changed in the desired manner regardless of the diameter of the primary material 3 and the width of the milling tool 1 . A range for the inclination angle δ in the order of magnitude of 10 ° to 60 ° is particularly recommended.

in Fig. 1 weisen das Fräswerkzeug 1 und das Vormaterial 3 in ihrer Rotationsbewegung den gleichen Drehsinn auf. In der Berührungszone sind die entsprechenden Umfangsgeschwindigkeiten daher entgegengesetzt zueinander gerichtet, so daß ein Gegenlauffräsen stattfindet. Dieses hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen. In Fig. 6 sind dagegen die Drehrichtungen von Fräswerkzeug 1 und Vormaterial 3 entgegengesetzt zueinander, so daß sich der Zerspanungsvorgang in umgekehrter Weise als Gleichlauffräsen ergibt. Da während des Fräsens starke Kräfte auf das Vormaterial ausgeübt werden, kann es zweckmäßig sein, auf der bezüglich der Längsachse des Vormaterials dem Fräswerkzeug 1 gegenüberliegenden Seite eine radiale Stützkraft durch eine Stützrolle aufzubringen, um ein Ausweichen des Vormaterials zu vermeiden. Zu diesem Zweck kann aber auch ein zweites Fräswerkzeug auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet werden. Grundsätzlich ist es möglich, auch mehr als zwei Fräswerkzeuge einzusetzen, die möglichst gleichmäßig über den Umfang des Vormaterials zu verteilen sind. Hierdurch kann die Zerspanungsleistung entsprechend gesteigert werden.in Fig. 1 have the milling cutter 1 and the starting material 3 in its rotary movement to the same direction of rotation. In the contact zone, the corresponding peripheral speeds are therefore directed in opposite directions to one another, so that reverse milling takes place. This has proven to be particularly useful. In FIG. 6, on the other hand, the directions of rotation of milling tool 1 and primary material 3 are opposite to one another, so that the machining process results in the reverse manner as synchronous milling. Since strong forces are exerted on the primary material during milling, it may be expedient to apply a radial supporting force on the side opposite the milling tool 1 with respect to the longitudinal axis of the primary material by means of a support roller in order to avoid the primary material from evading. For this purpose, however, a second milling tool can also be arranged on the opposite side. In principle, it is possible to use more than two milling tools, which should be distributed as evenly as possible over the circumference of the primary material. As a result, the cutting performance can be increased accordingly.

In Fig. 3 ist ein Extremfall der Anstellung des Fräswerkzeugs 1 gegenüber der Längsachse des Vormaterials 3 dargestellt. In diesem Fall liegt eine parallele Anordnung der Drehachse des Fräswerkzeugs 1 zur Längsachse des Vormaterials 3 vor. Die Rotationsbewegung des Vormaterials 3 wird in entsprechender Weise wie z. B. in Fig. 1 ausgeführt, so daß bezüglich der ersten Komponente der Vorschubbewegung die gleichen Verhältnisse vorliegen. Die zweite Komponente der Vorschubbewegung ist durch den Pfeil 8 angedeutet. Dieser ist radial auf die Längsachse des Vormaterials 3 gerichtet. Dadurch wird erreicht, daß das rohrförmige Vormaterial 3 in Abschnitten, die der Faserlänge entsprechen, zerspant wird. Sobald ein Abschnitt vollständig zerspant ist, erfolgt jeweils ein Teilschritt einer dritten Komponente der Vorschubbewegung, die durch den Pfeil 6 angedeutet ist und wie in Fig. 1 in Richtung der Längsachse des Vormaterials 3 gerichtet ist. Dieser schrittweise Vorschub erfolgt jeweils um die Länge der zu erzeugenden Faser. Man erkennt leicht, daß auch bei dieser Verfahrensweise eine Variation der Faserlänge unabhängig von der Breite des verwendeten Fräswerkzeugs 1 und der Wanddicke w des verwendeten Vormaterials möglich ist. Diese Vorgehensweise eignet sich insbesondere für sehr dickwandige Rohre, die als Vormaterial 3 verwendet werden. Alternativ kann selbstverständlich auch eine Zerspanung erfolgen, wie sie in Fig. 6 für das Vollmaterial dargestellt ist. FIG. 3 shows an extreme case of the milling tool 1 being set in relation to the longitudinal axis of the primary material 3 . In this case, there is a parallel arrangement of the axis of rotation of the milling tool 1 to the longitudinal axis of the primary material 3 . The rotational movement of the primary material 3 is in a corresponding manner such. B. in Fig. 1, so that the same conditions are present with respect to the first component of the feed movement. The second component of the feed movement is indicated by arrow 8 . This is directed radially onto the longitudinal axis of the primary material 3 . It is thereby achieved that the tubular primary material 3 is machined in sections which correspond to the fiber length. As soon as a section is completely machined, a partial step of a third component of the feed movement takes place, which is indicated by the arrow 6 and, as in FIG. 1, is directed in the direction of the longitudinal axis of the primary material 3 . This step-by-step feed takes place around the length of the fiber to be produced. It is easy to see that even with this procedure a variation of the fiber length is possible regardless of the width of the milling tool 1 used and the wall thickness w of the primary material used. This procedure is particularly suitable for very thick-walled tubes that are used as primary material 3 . Alternatively, machining can of course also take place, as is shown in FIG. 6 for the solid material.

Fig. 4 zeigt als zweiten Extremfall eine senkrechte Einstellung der Drehachse des Fräswerkszeugs 1 zur Längsachse des Vormaterials 3. Bei dieser Einstellung ergibt sich eine Länge der Stahlfasern, die der Wanddicke w des rohrförmigen Vormaterials 3 entspricht. Fig. 4 shows a second extreme case a vertical adjustment of the rotational axis of the milling tool to the longitudinal axis 1 of the raw material. 3 With this setting, the length of the steel fibers results, which corresponds to the wall thickness w of the tubular primary material 3 .

In Fig. 5 ist der Fall dargestellt, daß ein vergleichsweise dünnwandiges Rohr zur Fasererzeugung verwendet werden soll. Um eine ausreichende Faserlänge zu erzielen, muß der Anstellwinkel δ zwischen der Drehachse des Fräswerkzeugs 1 und der Längsachse des Vormaterials 3 relativ klein gewählt werden. Grundsätzlich besteht jedoch kein Unterschied zu der Vorgehensweise, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist.In Fig. 5 shows the case that a relatively thin-walled tube to be used for fiber production. In order to achieve a sufficient fiber length, the angle of attack δ between the axis of rotation of the milling tool 1 and the longitudinal axis of the primary material 3 must be chosen to be relatively small. In principle, however, there is no difference from the procedure as shown in FIG. 1.

Fig. 2 gibt in perspektivischer Ansicht das typische Aussehen einer Stahlfaser 7 wieder, wie sie etwa bei einem Zerspanungsvorgang gemäß Fig. 1 erzeugt wird. Die Faser mit der Länge l weist, wie dies aus dem im unteren Teil dargestellten Schnitt hervorgeht, eine etwa quadratische Querschnittsform auf. Die Kantenlänge, d. h. die Dicke der Stahlfaser 7 ist mit d bezeichnet. Die Querschnittsfläche der Stahlfaser 7 ist über die Länge weitgehend konstant, so daß die Zugfestigkeit ebenfalls eine entsprechende Gleichmäßigkeit über die Länge aufweist. Die Oberfläche ist infolge der Spanstauchung während des Zerspanungsvorgangs relativ rauh, so daß sich eine hervorragende Haftung der Stahlfasern 7 im Faserbeton ergibt. Die Form der Stahlfasern 7 ist weitgehend gerade. An ihren Enden laufen sie begünstigt durch die Schrägstellung des Fräswerkszeugs 1 bei der Herstellung spitz aus. Dies ist von ganz besonderem Vorteil beim Aushärten des Faserbetons, der mit einer Schrumpfung der Betonmasse, also des Matrixwerkstoffs verbunden ist. Bei Stahlfasern mit sehr stumpfen oder sogar verdickten Enden kommt es relativ leicht zu Mikrorissen im Betonwerkstoff. Durch den spitzen Auslauf der Stahlfasern 7 wird die Neigung zur Bildung von Mikrorissen infolge des sanfteren Übergangs zwischen den unterschiedlichen Werkstoffen erheblich reduziert. FIG. 2 shows a perspective view of the typical appearance of a steel fiber 7 , such as is generated during a machining process according to FIG. 1. The fiber with the length l, as can be seen from the section shown in the lower part, has an approximately square cross-sectional shape. The edge length, ie the thickness of the steel fiber 7 is designated by d. The cross-sectional area of the steel fiber 7 is largely constant over the length, so that the tensile strength also has a corresponding uniformity over the length. The surface is relatively rough due to the chip compression during the machining process, so that there is excellent adhesion of the steel fibers 7 in the fiber concrete. The shape of the steel fibers 7 is largely straight. At their ends, they run sharply, favorably due to the inclined position of the milling tool 1 during manufacture. This is of particular advantage when curing the fiber concrete, which is associated with a shrinkage of the concrete mass, i.e. the matrix material. With steel fibers with very blunt or even thickened ends, micro-cracks in the concrete material are relatively easy. Due to the pointed outlet of the steel fibers 7 , the tendency to form microcracks due to the gentler transition between the different materials is considerably reduced.

Die Dicke der Stahlfasern läßt sich über eine Variation der Rotationsgeschwindigkeit des Fräswerkzeugs 1 und des Vormaterials 3 sowie ggf. der Vorschubgeschwindigkeit in Richtung der Längsachse des Vormaterials (Fig. 1 und 4 bis 6) bzw. senkrecht zur Längsachse (Fig. 3) in an sich bekannter Weise beeinflussen. Die Schneidengeometrie des Fräswerkzeugs hat einen wesentlichen Einfluß auf die Ausbildung der Stahlfaseroberfläche. Eine Vergrößerung des sog. Keilwinkels der Schneide bewirkt eine stärkere Spanstauchung und somit eine rauhere und unregelmäßigere Oberfläche.The thickness of the steel fibers can be varied by varying the rotational speed of the milling tool 1 and the primary material 3 and, if necessary, the feed speed in the direction of the longitudinal axis of the primary material ( FIGS. 1 and 4 to 6) or perpendicular to the longitudinal axis ( FIG. 3) to influence oneself in a known manner. The cutting geometry of the milling tool has a significant influence on the formation of the steel fiber surface. An increase in the so-called wedge angle of the cutting edge causes a greater chip compression and thus a rougher and more irregular surface.

Embodiment

In der in Fig. 1 dargestellten Weise wurden Stahlfasern hergestellt. Als Vormaterial wurde ein Stahlrohr aus dem Werkstoff St50 mit einem Durchmesser von 89 mm und einer Wanddicke von 12 mm eingesetzt. Als Fräswerkzeug stand ein Kegelfräser mit den Abmessungen 100 mm × 25 mm × 60° zur Verfügung. Die Drehzahl des rohrförmigen Vormaterials wurde auf 3 min^-1 und die Drehzahl des Fräswerkzeugs auf 45 min^-1 eingestellt. Der Vorschub des Fräswerkzeugs in Richtung der Rohrlängsachse betrug 0,54 mm pro Umdrehung. Der Schrägstellungswinkel δ der Fräserschneiden zur Stahlrohrachse war auf 60° eingestellt. Unter diesen Bedingungen wurden Stahlfasern erzeugt, die eine Form aufwiesen, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, also Stahlfasern mit angespitzen Enden. Die Form war gerade, die Querschnittsfläche etwa quadratisch. Die Faserdicke lag bei etwa 0,6 mm. Die Länge betrug etwa 14 mm. Die Oberfläche war rauh. In der Verarbeitung zeigten diese Stahlfasern hervorragende Eigenschaften, da es in keiner Weise zu einer Verhakung einzelner Fasern untereinander kam und eine hervorragende Mischbarkeit mit dem Betonwerkstoff gegeben war. Auch im Hinblick auf die Verdichtbarkeit des Betons erwies sich diese Faser als sehr vorteilhaft. Steel fibers were produced in the manner shown in FIG. 1. A steel tube made of St50 with a diameter of 89 mm and a wall thickness of 12 mm was used as the primary material. A conical milling cutter with the dimensions 100 mm × 25 mm × 60 ° was available as a milling tool. The speed of the tubular starting material was set to 3 min ^-1 and the speed of the milling tool to 45 min ^-1 . The feed of the milling tool in the direction of the pipe longitudinal axis was 0.54 mm per revolution. The inclination angle δ of the milling cutters to the steel tube axis was set to 60 °. Under these conditions, steel fibers were produced which had a shape as shown in FIG. 2, that is, steel fibers with pointed ends. The shape was straight, the cross-sectional area was approximately square. The fiber thickness was about 0.6 mm. The length was about 14 mm. The surface was rough. In processing, these steel fibers showed excellent properties, since there was no interlocking of individual fibers and there was excellent miscibility with the concrete material. This fiber also proved to be very advantageous with regard to the compressibility of the concrete.

Das Erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung von Stahlfasern mit außerordentlich guten Eigenschaften im Hinblick auf die Verarbeitbarkeit und auf die Wirkungen im eingebauten Zustand im Faserbeton. Die Herstellung ist einfach und gleichzeitig außerordentlich flexibel im Hinblick auf die gewünschten geometrischen Abmessungen der einzelnen Fasern. Ein wesentlicher Vorteil ergibt sich daraus, daß als Vormaterial ohne weiteres der bei der Stahlrohrproduktion anfallende Ausschuß, also ein preiswert erhältliches Abfallmaterial eingesetzt werden kann. Aufgrund der Flexibilität im Hinblick auf die Einstellung einer bestimmten Fasergeometrie ist die Verarbeitung unterschiedlicher Rohrabmessungen (Durchmesser und Wanddicke) völlig unproblematisch.The method according to the invention enables the production of steel fibers extraordinarily good properties with regard to processability and Effects when installed in fiber concrete. The manufacture is simple and at the same time extremely flexible with regard to the desired geometric Dimensions of the individual fibers. A major advantage results from the fact that as a raw material, the committee incurred in the production of steel tubes, So an inexpensive waste material can be used. Due to the Flexibility with regard to the setting of a certain fiber geometry is the Processing of different pipe dimensions (diameter and wall thickness) completely unproblematic.

Claims

1. A method for producing steel fibers with a length / diameter ratio of less than 50 for fiber concrete by machining a steel raw material by means of a rotating milling tool which is advanced in the direction of the longitudinal axis of the steel raw material, characterized in that
that the steel raw material has a rotationally symmetrical cross section with respect to its longitudinal axis that
the steel raw material constantly rotates around its longitudinal axis during milling,
that milling is carried out without the use of liquid coolants or lubricants
and that the milling tool is oriented relative to the steel stock at an inclination angle δ between the respective cutting edge of the milling tool in engagement and the longitudinal axis of the steel stock so that the resulting chip length corresponds to the desired length of the steel fibers to be produced.

2. The method according to claim 1, characterized, that a steel tube is used as the steel raw material.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that is milled with a cylindrical, disc or cone milling cutter.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized, that the inclination angle δ is less than 90 °.

5. The method according to claim 4, characterized, that the inclination angle δ is 10 ° to 60 °.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized, that the rotation of the steel stock relative to the rotation of the milling tool in Counter rotation milling is set.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized, that on the milling tool with respect to the longitudinal axis of the steel stock opposite side applied a radial support force by a support roller becomes.

8. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized, that with each other with respect to the longitudinal axis of the steel stock opposite milling tools is milled.