DE19642331C2

DE19642331C2 - Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einer Ankerschiene und einem Ankerbolzen

Info

Publication number: DE19642331C2
Application number: DE1996142331
Authority: DE
Inventors: Daniel Maechtle; Eberhard Koch
Original assignee: Individual
Current assignee: Leviat GmbH
Priority date: 1996-10-14
Filing date: 1996-10-14
Publication date: 2000-10-26
Anticipated expiration: 2016-10-15
Also published as: DE19642331A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mit Ankerbolzen versehenen Ankerschienen, die an bzw. in Betonbauteilen befestigbar sind, wobei der Ankerbolzen auf seiner der Ankerschiene zugekehrten Stirnfläche eine Ringwulst aufweist und durch Schweißen mit der Ankerschiene verbunden wird.

Im Baugewerbe werden Ankerplatten, Ankerschienen oder dergl. mit angeschweißten Ankerbolzen versehen, um sie an oder in einer Betonplatte zu befestigen. Die bekann ten im Handel befindlichen Ankerbolzen bestehen aus einem Profilabschnitt oder aus einem Stab aus Stahl mit einem an seinem einen Ende angeformten Fuß, der auch eine aufgeschraubte Sechskantmutter sein kann, und einem an seinem anderen Ende angeformten Ankerkopf.

Der Fuß des Ankerbolzens ist entweder mit einer um seinen Außenrand gelegten Schweißnaht oder unter Anwen dung des Punktschweißverfahrens auf dem Rücken einer beispielsweise im Querschnitt c-förmigen Ankerschiene aufgeschweißt. Die Ankerschiene dient zu Führungs zwecken von Bauteilen oder zur Aufnahme von Transport haken und dergl.

Das Anbringen einer Schweißnaht um den Außenrand des Ankerfußes führt in gleichem Maße wie das Durchführen einer Punktschweißung infolge der schwierig zu steuern den und somit zu großen bzw. zu kleinen Wärmemenge bei den gewählten Schweißverfahren zu ungenügenden Verbin dungen zwischen dem Fuß des Ankerbolzens und der Anker schiene. Auch kann die bei diesem Verfahren entstehende großflächige Wärmeentwicklung zum Verbiegen der im Werkstoffquerschnitt dünnen Ankerschiene führen, wo durch dieselbe unbrauchbar wird.

Vor allem ist eine homogene den im Einsatz auftretenden Belastungen gewachsene Verschweißung aufgrund der großen Auflagefläche des Fußes und der geringen Dicke der Ankerschiene nicht gewährleistet.

Das bedeutet, daß die Verbindung zwischen dem Anker bolzen und einer Ankerschiene mangelhaft ist und die erforderliche Zug- und Scherfestigkeit nicht erreicht wird. Dies kann im Baubetrieb zu nicht zuverlässig ge haltenen oder befestigten Betonplatten und damit zu Un fällen und Zerstörungen des Baukörpers führen.

Aus dem Japanischen Abstract 08 141 755 A ist ein Reib- Schweiß-Verfahren zum Zusammenfügen zweier Bolzen mit gleich großen Werkstoffvolumina bekannt. Dabei ist le diglich offenbart, daß ein Bolzen stirnseitig mit Rillen zur Aufnahme überschüssigen Gratmaterials ver sehen ist. Bei derartig gleichen, massiven und volumi nösen Bauteilen bereitet das Abführen der Schweißwärme keine Schwierigkeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine Verbindung zwischen einem Ankerbolzen und einer Ankerschiene geschaffen wird, die eine saubere, zuverlässige und deformationsfreie Ver bindung der Bauteile ermöglicht und eine hohe Zug- und Scherfestigkeit gewährleistet.

Hinzu kommt, daß die in Betonbauteilen eingesetzten mit Ankerbolzen versehenen Ankerschienen eine korrosions beständige Oberfläche aufweisen sollen, so daß ein Rostangriff auf Ankerbolzen und Ankerschiene vermindert oder sogar vermieden wird und damit eine sichere Trag fähigkeit und Tragfestigkeit der Ankerbolzen-Anker schienen-Baueinheit gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ankerbolzen stirnflächig mit einer einzigen sich axial erstreckenden Ringwulst bestimmter Querschnitts form versehen ist, die im Bereich des Außendurchmessers des Kopfes des Ankerbolzens angeordnet ist und daß mittels des Reibschweißverfahrens zwischen dem Anker bolzen und der Ankerschiene eine homogene Schweißver bindung sowie eine werkstoffausgefüllte bündige Schweißnaht herstellbar ist.

In bevorzugter und vorteilhafter Weise ist das Ver fahren so eingerichtet, daß der Ankerbolzen in eine mo torisch angetriebene Drehvorrichtung eingespannt und mit seiner Ringwulst mit werkstoffabhängig vorbestimm barem Druck und werkstoffabhängig vorbestimmbarer Dreh zahl bis zu einem vorbestimmbaren Abstand gegen die An kerschiene zur Verschweißung mit derselben vorgeschoben wird.

Um eine Fugenbildung zwischen dem Kopf des Ankerbolzens und der Ankerschiene zu vermeiden und damit das Ein dringen von Korrosion verursachender Feuchtigkeit bzw. die Bildung eines galvanischen Elements bei der Ober flächenbehandlung von Bauteilen unterschiedliche Werk stoffe zu verhindern, werden der Druck, die Drehzahl und der Abstand so gewählt, daß bei fertiggestellter Verbindung die Fuge zwischen der Ankerschiene und dem Ankerbolzen mit der Mantelfläche des Ankerbolzens werk stoffgefüllt bündig geschlossen ist.

Um eine derartige Ausbildung der Schweißverbindung zu erreichen, ist der Durchmesser der Berührungslinie bzw. der Berührungsfläche der Ringwulst mit der Ankerschiene kleiner bemessen als der Außendurchmesser des Anker bolzens.

Dabei ist die Ringwulst in zweckmäßiger Weise zentrisch zur Ankerbolzenmittelachse angeordnet. Durch eine der artige Anordnung und eine entsprechende Ausbildung des Querschnitts der Ringwulst wird ein definierter ring förmiger Raum geschaffen, in den der infolge der Rei bungswärme geschmolzene Werkstoff der Ringwulst hinein fließen kann.

In Abhängigkeit vom jeweiligen Anwendungszweck und der davon abhängigen Werkstoffwahl für den Ankerbolzen und der Ankerschiene kann die Ringwulst im Querschnitt

- dreieckförmig,
- halbkreisflächenförmig,
- kreissegmentflächenförmig,
- halbtropfenförmig
- quadratisch oder rechteckförmig oder dergl.

ausgebildet sein.

Selbstverständlich ist es auch denkbar, daß der Anker bolzen an seinem der Ankerschiene zugekehrten Ende einen kreisscheibenförmig ausgebildeten Ankerfuß auf weist, dessen Außendurchmesser größer als der Außen durchmesser des Ankerbolzens ist, wobei der Durchmesser der Berührungslinie bzw. der Berührungsfläche der Ring wulst kleiner ist als der Außendurchmesser des Anker fußes.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der dazu ange paßten Ausbildung der Ankerbolzen ist eine genau defi nierte Schweißzone bestimmt, die einen erforderlichen Abstand von der Mittelachse des Ankerbolzens aufweist, so daß eine hohe Standfestigkeit des Ankerbolzens sowie eine genaue Definition der statischen und der dynami schen Tragfähigkeit der Verbindung Ankerbolzen-Anker schiene gewährleistet ist.

Darüberhinaus wird bei der Anwendung dieses Verfahrens die Wärmeentwicklung gering und örtlich begrenzt gehal ten, was ein Verbiegen oder Verwinden der im Quer schnitt dünnen Ankerschiene verhindert.

Vor allem bei der Verwendung von Edelstahl-Werkstoff wird infolge der geringen Wärmeentwicklung das Anlaufen der Oberflächen vermieden.

Durch die Form und Anordnung der Ringwulst wird eine fugenlose Schweißverbindung zwischen dem Ankerbolzen und der Ankerschiene erreicht, so daß das Eindringen insbesondere von Säure zwischen die Bauteile beim Ab beizen zum Zwecke der Oberflächenbehandlung, wie Ver zinken, Verchromen oder dergl. nicht möglich ist. Eine Zerstörung von Ankerbolzen und/oder Ankerschiene werden ausgeschlossen und deren Lebensdauer und Betriebszuver lässigkeit wesentlich erhöht.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine kontroll bare Serienfertigung möglich, bei der die Werte der notwendigen Parameter wie Last-, Zug- und Scherfestig keit der Ankerbolzen-Ankerschiene-Baueinheit eingehal ten werden.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispiels wird die Erfindung beschrieben. Die Zeichnung zeigt in der

Fig. 1 eine Drehvorrichtung mit einem eingespannten Ankerbolzen in schematischer Darstellung,

Fig. 2 ein Ankerbolzen mit im Querschnitt halbkreis flächenförmiger Ringwulst und eine Ankerschie ne vor dem Verschweißen,

Fig. 3 die Anordnung gemäß Fig. 2 im verschweißten Zustand,

Fig. 4 ein Ankerbolzen mit im Querschnitt dreieckför miger Ringwulst und eine Ankerschiene vor dem Verschweißen,

Fig. 5 die Anordnung gemäß Fig. 4 im verschweißten Zustand und

Fig. 6 bis Fig. 9 weitere Ausführungsformen von Ringwulste mit verschiedenen Querschnitten.

Das zuverlässige und vor allem an die jeweilige Be lastung angepaßte Verbinden eines Ankerbolzens mit einer Ankerschiene ist schwierig und die bekannten Me thoden führen oft zu unbefriedigenden Ergebnissen. Des halb wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, diese Verbin dung mittels des Reibschweißverfahrens durchzuführen. Es hat sich gezeigt, daß mit diesem Verfahren herge stellte Verbindungen sauber, zuverlässig und anforde rungsgerecht an die spezifischen Belastungsfälle aus führbar sind.

Wie in der Fig. 1, 2 und 3 dargestellt, wird ein Anker bolzen 11 in eine Drehvorrichtung 12 eingespannt. Die Drehvorrichtung 12 weist eine variable Drehzahleinstel lung sowie eine Vorschubmöglichkeit in Richtung der Mittelachse des Ankerbolzens auf. Auf diese Weise kön nen die Drehzahl und der Vorschub des Ankerbolzens 11 an die für den Ankerbolzen 11 und eine mit demselben zu verbindende Ankerschiene 13 entsprechend dem gewählten Werkstoffen optimal eingestellt werden.

Wenn der sich drehende Ankerbolzen 11 mit der Anker schiene 13 in Kontakt kommt, entwickelt sich lediglich im ringförmigen Auflagebereich die erforderliche Wärme, die eine an der der Ankerschiene 13 zugekehrten Stirn fläche 14 des Ankerbolzens 11 ausgebildete Ringwulst 15 zum Schmelzen bringt.

Die Form und die Lage der Ringwulst 15 ist so bemessen, daß bei fertiggestellter Verschweißung die Fuge 17 zwi schen dem Ankerbolzen 11 und der Ankerschiene 13 bündig zur Mantelfläche 16 des Ankerbolzens 11 ausgefüllt ist. Dadurch wird jedes Eindringen von Feuchtigkeit oder Säure in die Fuge 17 unterbunden.

Je nach ausgewähltem Werkstoff für den Ankerbolzen und die Ankerschiene wird gegebenenfalls auch der Werkstoff der Ankerschiene angeschmolzen.

Die Ringwulst 15 ist vorzugsweise mittig zur Mittel achse des Ankerbolzens 11 auf der Stirnfläche 14 ange ordnet, derart, daß der Durchmesser der Berührungslinie 18 bzw. Berührungsfläche kleiner ist als der Außen durchmesser des Ankerbolzens 11. Auf diese Weise ergibt sich ein ringförmiger Raum 19, in dem der geschmolzene Werkstoff der Ringwulst, und gegebenenfalls der Anker schiene 13, sich verteilt.

Die Form und die Anordnung der Ringwulst 15 können in Abhängigkeit von dem eingesetzten Werkstoff gestaltet und gewählt werden.

Die Fig. 4 zeigt einen Ankerbolzen 11', der ankerschie nenseitig mit einem zylinderförmigen Fuß 20 versehen ist, dessen Durchmesser größer als der Außendurchmesser des Ankerbolzens 11 ist, und der individuell an die Breite der Ankerschiene 13 anpaßbar ist. Die Quer schnittsform der Ringwulst 15 ist dreieckförmig und spitzwinklig. Auch hierbei ist der Durchmesser der Be rührungslinie 18' der Ringwulst 15 kleiner als der Außendurchmesser des Fußes 20, so daß sich ein ringför miger Raum ergibt.

Die Fig. 5 zeigt die fertiggestellte Schweißverbindung. Aufgrund der ringförmigen Verschweißung, die einen gro ßen radialen Abstand zur Mittelachse des Ankerbolzens 11' aufweist, ergibt sich eine hohe Standfestigkeit.

Die Fig. 6 zeigt einen Ankerbolzen 11' mit einem Fuß 20, der mit einer Ringwulst 15 mit dreieckigem Quer schnitt und stumpfen Dreieckswinkel versehen ist.

Die Fig. 7 zeigt einen Ankerbolzen 11' mit einem Fuß 20 mit im Querschnitt halbkreisflächenförmiger Ringwulst 15, die derart angeordnet ist, daß zwischen der Ring wulst 15 und der Mantelfläche 21 des Fußes 20 eine ringförmige Bundfläche 22 gebildet ist.

Die Fig. 8 zeigt einen Ankerbolzen 11' mit einem Fuß 20, der mit einer im Querschnitt kreissegmentflächen förmigen Ringwulst 15 versehen ist.

Die Fig. 9 zeigt einen Ankerbolzen 11' mit einem Fuß 20, der mit einer im Querschnitt halbtropfenförmigen Ringwulst 15 versehen ist.

Mit dieser Auswahl an Formen und Anordnungen von Ring wulste 15, die anforderungsabhängig erweiterbar ist, soll veranschaulicht werden, daß in Abhängigkeit von der Belastung einer Ankerbolzen-Ankerschiene-Baueinheit am Bau und von den eingesetzten Werkstoffen stets eine optimale Schweißverbindung zwischen einem Ankerbolzen und einer Ankerschiene geschaffen werden kann.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von mit Ankerbolzen ver sehenen Ankerschienen, die an bzw. in Betonbau teilen befestigbar sind, wobei der Ankerbolzen auf seiner der Ankerschiene zugekehrten Stirnfläche eine Ringwulst aufweist und durch Schweißen mit der Ankerschiene verbunden wird, dadurch ge kennzeichnet, daß der Ankerbolzen (11, 11') stirnflächig mit einer einzigen sich axial er streckenden Ringwulst (15) bestimmter Querschnitts form versehen ist, die im Bereich des Außendurch messers des Kopfes des Ankerbolzens angeordnet ist und daß mittels des Reibschweißverfahrens zwischen dem Ankerbolzen (11, 11') und der Ankerschiene (13) eine homogene Schweißverbindung sowie eine werk stoffausgefüllte bündige Schweißnaht herstellbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerbolzen (11; 11') in eine motorisch an getriebene Drehvorrichtung (12) eingespannt und mit seiner Ringwulst (15) mit werkstoffabhängig vorbe stimmbarem Druck und mit werkstoffabhängig vorbe stimmbarer Drehzahl bis zu einem vorbestimmbaren Abstand gegen die Ankerschiene (13) zur Verschwei ßung mit derselben vorgeschoben wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Druck, die Drehzahl und der Abstand so gewählt werden, daß bei fertiggestellter Verbindung die Fuge (17) zwischen der Ankerschiene (13) und dem Ankerbolzen (11; 11') mit der Mantel fläche (16) des Ankerbolzens (11) werkstoffgefüllt bündig geschlossen ist.

4. Ankerbolzen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durch messer der Berührungslinie (18) bzw. der Berüh rungsfläche der Ringwulst (15) mit der Ankerschiene (13) kleiner ist als der Außendurchmesser des Ankerbolzens (11).

5. Ankerbolzen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß derselbe an seinem der Ankerschiene (13) zugekehrten Ende einen kreisscheibenförmig ausge bildeten Ankerfuß (20) aufweist, dessen Außendurch messer größer als der Außendurchmesser des Anker bolzens ist.

6. Ankerbolzen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß der Durchmesser der Berührungslinie (18') bzw. der Berührungsfläche der Ringwulst (15) kleiner ist als der Außendurchmesser des Ankerfußes (20).

7. Ankerbolzen nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringwulst (15) im Quer schnitt dreieckförmig ausgebildet ist.

8. Ankerbolzen nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringwulst (15) im Quer schnitt halbkreisflächenförmig ausgebildet ist.

9. Ankerbolzen nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringwulst (15) im Quer schnitt kreissegmentflächenförmig ausgebildet ist.

10. Ankerbolzen nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringwulst (15) im Quer schnitt halbtropfenförmig ausgebildet ist.

11. Ankerbolzen nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringwulst (15) im Quer schnitt quadratisch bzw. rechteckförmig ausgebildet ist.