DE2214941A1

DE2214941A1 - Verfahren zur herstellung eines kaltverformten betonbewehrungsstabes

Info

Publication number: DE2214941A1
Application number: DE2214941A
Authority: DE
Inventors: Georg Bielau; Heinz-Peter Discher; Emil Dr Ing Elsner; Dieter Dr Ing Ksinsik
Original assignee: Korf Industrie und Handel GmbH and Co KG
Current assignee: Korf Industrie und Handel GmbH and Co KG
Priority date: 1972-03-27
Filing date: 1972-03-27
Publication date: 1973-10-11
Also published as: DE2214941C3; BE797390A; AT335395B; FR2177986A1; SE380988B; CH563814A5; GB1405067A; FR2177986B1; DE2214941B2; NL7303989A; IT980020B; ES412992A1; IL41889A; LU67297A1; IL41889A0

Description

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72/0101

Korf Industrie und Handel GmbH + Go KG 757 Baden-Baden

Verfahren zur Herstellung eines'kaltverformten Betonbewehrungsstabes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines kaltverformten Betonbewehrungsstabes, bei dem ein durch Warmwalzen erzeugter Stahlstab zunächst in eine dreieckähnliche Querschnitt sform gebracht und sodann der verformte Stab mit schräggestellten Querrippen vermittels Kaltprofilwalzen, welche auf den Ecken über die gesamte Länge des Dreieckstabes angreifen und wobei Anfang und Ende der Querrippen in der Mantelfläche des Dreieckstabes flach auslaufen, so daß die Projektion der Umhüllenden in Achsrichtung des Stabes nahezu, kreisförmig ist, versehen wird.

Verfahren dieser Art sind durch die DI-OS 1 777 052 bekanntgeworden. Bei ihnen wird durch einen Vorstich ein glatter Hundstab in eine dreieckähnliche Querschnittsform gebracht, wobei eine gleichmäßige Verdichtung des Materials angestrebt ist, und dann werden durch einen Rippstich an den Ecken des Quer-

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scimitts Rippenreihen einte waist. Wird nach, .dem dort beschriebenen Verfahren im Vorstich ein glatter Rundstab in eine dreieckähnliche Querschnittsforin übergeführt, go hat dieses einerseits eine relativ starke Verfestigung des haterials zur i'olge, so daß sich als .Einsatzmaterial nur Stahlsorten niedriger Festigkeit eignen, und andererseits wird der Hippenreihenabstand im Kippstich verhältnismäßig groß. Durch die starke Verfestigung im Vorstich ist das Formänderungsvermögen "bei weiteren Verformungen verminderx und damit die erzielbare Hippenhöhe stark begrenzt. In Verbindung mit dem großen Rippenreihenabstand ist es oft schwierig, die erforderliche bezogene Hippenfläche zu erzielen.

Durch die DT-AS 1 cO9 605 ist es bekanntgeworden, einen kalibrierten Runds·".:·' an drei Seiten in einer Breite von etwa 10 ^u/o bis 30 7° des Stabdurchmessers anzuflachen, bevor die Rippen zwischen diesen Bereichen eingewalzt werden. Hit diesem Verfahren läßt sich zwar ein Rippenstahl stab herstellen, dessen Rippenreihenabstand ausreichend klein ist, doch genügt auch hier die durch die materialbedingte zulässige Verformung im Rippstich erzielbare Rippenhöhe nictfc allen Ansprüchen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, es zu ermöglichen, bei im Vergleich zu den bekannten Verfahren gleicher Querschnitt sabnahme im Rippstich eine größere Rippenhöhe oder bei einer vergleichsweise kleineren Querschnittsabnahme eine gleich große Rippenhöhe zu erzielen, so daß als Einsatzmaterialien auch Stahlsorten höherer festigkeit verwendbar sind. Hierbei

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soll der Bippenreihenabstand klein gehalten werden können, so daß eine hohe bezogene Eippenflache entsteht.

Ausgehend von einem Verfahren der einleitendgenannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Querschnitt des Stabes beim ersten Kaltverformungsvorgang (Yorstich) zu einem Dreieck mit bombierten Seiten verformt wird, daß das Verhältnis des Krümmungsradius r-y- eier bombierten Seiten des Dreiecks zum Itadius r-rp. des einbeschriebenen Kreises dieses Dreiecks

-¹-¹- = 1,6 bis 2,0 - vorzugsweise 1,7 ^rV2

beträgt, und daß der Eadius r-^ des e inb er-^rri ebenen ICreises dieses Dreiecks höchstens gleich dem Abstand k-n des Quersemiittsmittelpunktes vom Eand des Eippstiches zwischen den Eollenöffnungen der Eippwalzen ist.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß entgegen der in der DT-AS 1 609 605 geäußerten Auffassung das Material beim Einwalzen der Eippen nicht in die Ausnehmungen der Walzen einfließt, sondern daß es an der Stelle, an der die Eippe entsteht, allenfalls stehen bleibt, in der Eegel jedoch in Eichtung auf die Stabmittelachse zu fließt. Ausgehend von dieser Erkenntnis haben die Erfinder nach einer Querschnittsform des Yorstiches gesucht, die bei einer bestimmten prozentualen Verformung im Eippstich

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eine maximale theoretische Rippenhöhe und abhängig hiervon auch eine maximale tatsächliche Rippenhöhe ergibt. Die gefundene Form ermöglicht es, mittels eines kleineren Verformungsgrades gleich hohe Rippen wie bei den bekannten Verfahren herzustellen, und erschließt hierdurch den Einsatz von Stahlsorten höherer Festigkeit als Vormaterial. Außerdem hat sich gezeigt, daß die spezielle Querschnittsform auch hinsichtlich der Abmessungen des Ausgangsmaterials einen größeren Toleranzbereich zuläßt, so daß in der Regel ein Egalisierstich überflüssig ist.

Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel anhand von zwei Figuren näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 den Vorstich und

Fig. 2 den Rippstich eines Betonrippenstahls.

In Fig. 1 stellt die schraffierte Fläche den Vorstich eines Stahlstabes dar. Das Ausgangsmaterial hatte den mittels einer gestrichelten Linie 1 angedeuteten Querschnitt. Es wurde mittels dreier um 120° gegeneinander versetzter Walzrollen 2 bis 4 in die schraffiert dargestellte Querschnittsform eines Dreiecks mit bombierten Seiten 5 ois 7 gebracht. Das Verhältnis des Krümmungsradius r-yp der bombierten Seiten des Dreiecks und damit des Kalibereinschnittes des Vorstiches zum Radius ry,. des einbeschriebenen Kreises dieses Dreiecks beträgt im vorliegenden Fall 1,66. Mit dem Bezugszeichen iy ist die Öffnung der Walzrollen bezeichnet, mit dem Bezugszeichen Sy die Sehne des Kalibers für den Vorstich. Durch

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die Rollenöffnung i^ ist zugleich, die Größe der Sehne s-y bestimmt

Unter Verwendung des Vorstichs nach Jfig. 1 wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der in E"ig. 2 dargestellte Hippstich hergestellt. Zu diesem Zweck greifen drei gegenüber dem Vorstich um 60° versetzte Rippwalzen an den Ecken des Querschnittes des Vorstiches an, der in Fig. 2 strichpunktiert eingezeichnet ist. Der Abstand des Querschnittsmittelpunktes M des Kippstichs vom Ecind des Rippstiches zwischen der Rollenöffnung ist mit kg, der Radius des den Kernquerschnitt des gerippten Stahlstabes bestimmenden Kalibereinschnittes der Ripprollen mit IW)» der Radius des einbeschriebenen Kreises des Rippstiches mit 3?^, die Projektion des Radius der Ausnehmungen für die Rippen im Kaliber auf eine Ebene senkrecht zur Stabachse mit r-r,-,, der Abstand der

Rp

Ripprollen mit i-n und die Länge der Kalibersehne mit s-p bezeichnet. Neben den durch gestrichelte Linien 11 bis 13 angedeuteten Rippen ist noch eine Fläche F-gp durch Schraffur kenntlich gemacht, die zur Erleichterung der weiter unten erläuterten Berechnung eingeführt wird. Besonders hervorzuheben ist von den genannten Größen der Abstand k-n, der bei der Bemessung des Vorstiches zu berücksichtigen ist. Damit im Rippstich Überfüllungen vermieden werden, darf der Radius r-rr,. des einbeschriebenen Kreises des in Pig. 2 strichpunktiert angedeuteten Vorstichs nicht größer als der Abstand k^ sein.

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Bekanntlich stehen warmgewalzte Eundstäbe nur in einer begrenzten Anzahl verschiedener Abmessungen zur Verfügung. Es kann deshalb erforderlich sein, für die Herstellung von gerippten Stahlstäben mit stark von dem verfügbaren Durchmesser des Ausgangsmaterials abweichenden Durchmesser zunächst den Durchmesser des Ausgangsmaterials zu reduzieren. Dieses geschieht vorzugsweise mittels eines Egalisierzuges bzw. Egalisierstichs ebenfalls in Form eines Dreiecks mit bombierten Seiten. Nach Durchführung des Egalisierzuges bzw. Egalisierstichs erfolgt der Vorstich in der beschriebenen Weise, wobei die Kalibrierrollen des Vorstichs an den Ecken des durch den Egalisierzug hergestellten Dreieckquerschnitts angreifen.

Es wird nvn ru · ":. anhand eines konkreten Ausführungsbexspiels gezeigt, wie die Kalibrierung für einen Betonrippenstahl eines bestimmten Nenndurchmessers zu berechnen ist. Dem Beispiel wird ein Nenndurchmesser von 8 mm zugrunde gelegt. Die Berechnung wird ausgehend vom gewünschten Endprodukt entgegengesetzt zu den Verfahrensschritten der Herstellung durchgeführt, d.h. es werden zunächst die Kaliber und Abmessungen für den Rippstich und dann die für den Vorstich bestimmt. Hieraus berechnet sich der erforderlicheDurchmesser des Ausgangsmaterials, und falls der Sprung zum nächst größeren als Handelsware vorliegenden warmgewalzten Eundstahlstab zu groß ist, können danach die Angaben für einen etwaigen Egalisierzug ermittelt werden.

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1) Kalibrierung der Kernquer schnitte für die Rippstiche Bei der Ausbildung der Kernquerschnitte der Rippstiche wurde ein Gewichtsanteil der Sippen von 7 % "berücksichtigt. Dieser Wert ergab sich durch Abfeilen sowie durch theoretische Berechnungen von gut ausgeprägten Hippen an Stäben der Abmessung 8 mm Durchmesser. Die Querschnittsfläche des Kerns entspricht also der Nennquerschnittsfläche vermindert um 7 %·

die Gestaltung der Kernquer schnitte wurden folgende geometrische Beziehungen abgeleitet;

a) Die Kernfläche, d. h. die Fläche des Nennquerschnitts abzüglich 7 %i setzt sich au? der IP- Seht 5¹ - des einbeschriebenen Kreises mit dem Eadius r-p,« und aus der lläche JW, der drei schraffierten Abschnitte IVjo zusammen. Dabei ist das Verhältnis 3

fgi « 9.

Diese Angaben dienen zur Berechnung des Eadius T^, des einbeschriebenen Kreises.

b) Das Verhältnis des Eadius r-oo des Kalibereinschnittes zu dem Eadius des einbeschriebenen Kreises r^ beträgt

^rE2 ^rE1

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Hieraus ermittelt sich der Radius r^p des Kalibereinschnittes.

c) Das Verhältnis des Radius des einbeschriebenen Kreises zu der Rollenöffnung i_p wurde

4,08
gewählt. Hieraus wurde i-^ gewonnen.

¹R

d) Die Länge der Kalibersehne s„ läßt sich aus den obigen Angaben bestimmen.

2) Kalibrierung der Rippen

Die Rippenabstände müssen so gewählt werden, daß sie den Angaben in den Vorschriften in etwa entsprechen und zusammen mit der Ausbildung der Rippenhöhe hinreichende bezogende Rippenflächen ergeben.

Mehrere Messungen an gerippten Stäben der Nennabmessung 8 mm Durchmesser ergaben, daß bei einer 24 %igen Querschnittsabnahme im Rippstich der mittlere Rippenabstand im Stab ungefähr 1,09 mal so groß wie der Abstand der in die Rollen eingeschnittenen Rippen ist. Als Grund dafür ist ein Fließen des Materials in Längsrichtung in Nähe des Walzspaltausgangs anzuseheno Der Streckfaktor von 1,09 wurde bei der Wahl dee Ab-

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Standes der in die Rollen eingeschnittenen·Rippenformen "berücksichtigt.

Der Neigungswinkel o*> der Rippen zur Stabachse soll nach den Vorschriften zwischen 4-5 und 60° liegen, er wurde mit 50° angesetzt.

Der .Flankenwinkel /3 soll nach den Vorschriften « 4-5 "betragen. Da ebenso Vorschriften für die mittlere Kopfbreite b der Kippen bestehen, kann der Iflankenwinkel/$ nicht zu flach gewählt werden (etwa 4-5°)» da sonst

entweder die Höhe h der ßxppenformen zu niedrig wird, d. h. die Rippen erhalten beim Walzen Druck auf den Kopf und werden so in der Ausbildung ihrer maximalen Höhe behindert,

oder die Rippen zu breit werden, d. h. die mittlere Kopfbreite b wird wesentlich breiter als die Vorschriften und das Rippengewicht zu groß* Da die Rippen nur zum Teil mittragen, bedeutet ein zu großes Rippengewicht verschenktes Material.

Zudem ist mit größeren fflankenwinkeln eine größere Eippenhöhe zu erwarten. Zu große Flankenwinkel jedoch erhöhen die Kerb» wirkung der Rippen, so daß Biegeeigenschaften und Sauerschwingfestigkeit zurückgehen. Als gute Kompromisslösung bot sich ein Flankenwinkel von 55° an.

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Die in den behördlichen Vorschriften vorgesehenen Maße für die Eippen und ihre Anordnung sind nicht stetig. Beispielsweise beträgt die minimale Rippenhöhe je nach Abmessung 5,6 bis 7»5 % vom Nenndurchmesser. Das ist dadurch bedingt, daß die minimalen Eippenabstände für Gruppen verschiedener Durchmesser gleich bleiben.

Deshalb wurde bei der vorliegenden Kalibrierung die Tiefe der in das Kaliber eingeschnittenen Eippenformen so gewählt, daß bei maximaler theoretischer Eippenhöhe a,, die Eippen ohne Druck auf den Kopf entstehen, d. h. die Tiefe der fiippenformen entspricht der theoretischen Hippenhöhe a,, vermehrt um einen Sicherheitszuschlag von S jb.

Die Kcpfbreite der eingeschnittenen Eippenformen wurde wie folgt gewählt:

I) Nennabmes surig 4,0 bis 6,5 nun 0J 0,15 nim II) Nennabmessung ?»0 bie 12 mm 0 : 0,20 mm. Somit können mit zwei Werkzeugformen die Bippen für alle Abmessungen geschnitten werden.

5) Kalibrierung der Vorstiche (Dreieck mit bombierten Seiten) Die Querschnittsflächen der Vorstiche ergeben sich aus den Flächen der Nennabmessungen der gerippten Stäbe (7 % Rippenanteil enthaltend) vermehrt um die geforderte 24 %ige QuerSchnittsabnähme im Rippstich.

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Der Radius des einbeschriebenen Kreises r,™ muß so gewählt werden, daß er etwa gleich oder kleiner als die Strecke k-r, im Hippstich ist. Wenn er größer k_R wird, treten beim Rippstich tiberfüllungen auf. Für die vorliegende Kalibrierung wurde fol gende Beziehung verwendet:

I'ür den Vorstich sollte das Verhältnis des Radius des Kalibereinschnittes r-rrp zu dem Radius des einbeschriebenen Kreises r-yv. möglichst groß sein, damit auch Walzdraht mit größeren Toleranzabweichungen ohne Überfüllungen verformt werden kann. Denn hier äst wieder die Bedingung zu erfüllen, daß der größte Radius des Walzdrahtes etwa gleich oder kleiner als die Strecke k-y- im Vorstich ist. Für den Vorstich wurde ^"Igendes Verhältnis gewählt:

« 1, 66.

Daraus läßt sich ryp berechnen.

Die Rollenöffnung iy kann wieder in Abhängigkeit vom Radius des einbeschriebenen Kreises ry. festgelegt werden zu

iy - ^rV1 .
Die Kalibersehne Sy läßt sich aus den obigen Angaben ermitteln.

4) Egalisieren und Stichfolgen

Die Kalibrierung wird so ausgelegt, daß möglichst· auf ein Ka-

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librieren des Walzdrahtes verzichtet werden kann. Die normale Stichfolge sieht wie folgt aus:

I) Walzdraht » Vorstich > Rippstich.

Vorstich und Rippstich müssen in direkt aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen vorgenommen werden.

Die Walzdrahtabmessungen wurden so gewählt, daß sich zum gerippten Draht eine Gesamtquerschnittsabnahme von etwa 30 % ergibt. Bei einigen Abmessungen stimmen jedoch, wie bereits erwähnt, die Durchmesser der Walzdrähte und der kaltgerippten Drähte nicht im geforderten Verhältnis überein, so daß ein Egalisieren notwendig oder bedingt notwendig wird. Meist dient das Egalisieren nur dazu, eventuelle Plustoleranzen des Walzdrahtes zu beseitigen.

Mir das Egalisieren kann ein Ziehstein verwendet werden. Dann soll der Eadius des Ziehsteins der Strecke ky des Vorstiches entsprechen . Die £tichfolge würde wie folgt aussehen:

II a) Walzdraht ^ Egalisierzug· » Vorstich——»Rippstich.

Es wären zwei Ziehtrommeln erforderlich, einmal nach dem Egalisierzug und einmal nach Vorstich und Rippstich. Für die Abmessungen, bei denen ein Egalisieren nur bedingt erforderlich ist, genügt auch eine Ziehtrommel nach dem Rippstich.

Grundsätzlich empfiehlt es sich aber, anstelle des Egalisier-

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zuges Egalisierstiche mit zum Vorsticii um 60° versetzten Dreirollenständern vorzunehmen. Dank der Wahl des "bombierten Dreiecks als Vorstich genügt bei der erfindungsgemäßen Kalibrierung ein einziger Dreirollenständer als Kalibrierstich. Kalibrierungen, die mit einem angeflachten Rund als Yorstich arbeiten, benötigen dagegen zum Egalisieren zwei Stiche, da das anzuflachende Hund nur über ein Zwischendreieck hergestellt werden kann, z.B.:

Walzdraht p-Dreieckstich * Rundstich f Anf lachstich——f Ripp-

stiich.

Bei der erfindungsgemäßen Kalibrierung wird auch als Egalisierstich ein Dreieck mit bombierten Seiten gewählt. Der Radius des einbeschriebenen Kreises des KalibrierStiches muß wieder der Strecke k-y des Vorstiches entsprechen« Die Stichfolge sieht dann wie folgt aus:

lib) Walzdraht—^ Egalisierstich > Yorstich——*HIppstich.

Es wurde versucht, Äbmessungsgruppen zusammenzufassen, die mit denselben Egalisierrollen durch Anstellen verarbeitet werden können. Dabei wurde berücksichtigt, daß das Verhältnis des Radius r·^ des in die Egalisierrollen eingeschnittenen Kalibers zu dem Radius T^ des einbeschriebenen Kreises des Egalisierstichs etwa zwischen 1,7 und 2,0 liegt. Die Kalibersehne s_E entspricht dem Radius r-gp· Die Rollenöffnung wurde auf

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die kleinste Abmessung der Reihe ausgerichtet. Sie wird mit größer werdenden Abmessungen größer, i'olgende fünf Gruppen wurden zusammengefaßt:

Gruppe 1: Betonstaillabmessungen 4,0 bis 4,6 0

Gruppe 2: Betonstahlabmessungen ^₁O bis 6,0 0

Gruppe 3: Betonstahlabinessungen 6,5 bis 7>5 0

Gruppe 4: Betonstahlabinessungen 8,0 bis 9>5 0

Gruppe 5: Betonstahlabmessungen 10,0 bis 12,0

Wichtig für die Kalibriex'ung ist, daß die drei Stiche direkt hintereinander vorgenommen wex-den. Es sind eine Ziehtrommel nach dem Eippsticr;. ocl ? r angetriebene Rollen im Rippstich erf order Lic {* τ

1 Anspruch

2 Figuren

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Claims

JS

Patentanspruch

Verfahren zur Herstellung eines kaltverformten Betonbewehrmigsstabes, "bei dem ein durch Warmwalzen erzeugter Stahlstab zunächst in eine dreieckähnliche Querschnittsform gebracht und sodann der verformte Stab mit schräggestellten Querrippen mittels Kaltprofilwalzen versehen wird, welche auf den Ecken über" die gesamte Länge des Dreieckstabes angreifen und wobei iaifang und Ende der Querrippen in der Mantelfläche des Dreieckstabes flach auslaufen, so daß die Projektion der Umhüllenden in Achsrichtung des Stabes nahezu kreisförmig ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Querschnitt des Stabes beim ersten Kaltverformungsvorgang (Yorstich) zu einem Dreieck sit bombierten Seiten verformt wird, daß das Verhältnis dss SJdra— mungsradius r-y^ der bombierten Seiten des Dreiecks zvm. Bsäxus Ty,, des einbeschriebenen Kreises dieses Dreiecks

« 1,6 bis 2,0 - vorzugsweise 1,7 -

^rV2

beträgt, und daß der Radius Ty* des einbeschriebenen Kreises dieses Dreiecks höchstens gleich dem Abstand k^ des Querschnittsmittelpunktes vom Rand des Rippstiches zwischen den Hollen-Öffnungen der Rippwalzen ist.

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