DE2219295A1

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Publication number: DE2219295A1
Application number: DE19722219295
Authority: DE
Priority date: 1971-04-21
Filing date: 1972-04-20
Publication date: 1972-11-02
Also published as: IT954723B; AU469895B2; GB1334153A; AU4138672A

Description

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DBr/au Mlinchen-Pullach, 'Jti. April 1972

BRITISH STEEL CORPORATION, eine Gesellschaft nach den Bestimmungen des "Iron & Steel Act 1967", 33 Grosvenor Place, London, S.W.1., England

Verfahren zur Herstellung von Stangen oder Trägern aus Stahl für Anwendungen unter Vorspannung.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stangen oder Trägern aus Stahl, insbesondere aus Stahl hoher Zugfestigkeit, zur Verwendung bei Anwendungsfällen,in denen derartige Stangen oder Träger unter Vorspannung stehen.

Nach der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Stangen oder Trägern aus Stahl hoher Zugfestigkeit zur Verwendung unter Vorspannung, beispielsweise bei vorgespannten Bauteilen, die häufig aus Gußeisen oder vorzugsweise Beton bestehen, geschaffen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Stange oder Träger hoher Zugfestigkeit kalt bis zu einer Reduktion der Querschnittsfläche von nicht mehr als 15 % bearbeibet und anschließend ein Schraubengewinde an einem oder beiden Enden der Stange oder des Trägers kaltgewalzt wird.

Die Erfindung schafft weiterhin eine Stahlstange oder -träger zur Verwendung unter Vorspannung;, wenn diese nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt ist und gleichfalls einenvorgespannten P.nuteil, der als Vorspannelement eine derartige

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Stange oder Träger aufweist.

Die Kaltbearbeitung zur Reduktion der Querschnittsfläche kann durch Kaltziehen der Stange oder des Trägers durch ein Gesenk oder Gesenke oder durch ein Kaltwalzverfahren erfolgen, welches zu der gleichen prozentualen Reduktion über die Länge der Stange oder Träger führt und die Gesenke bei konventionellen Kaltzieheinrichtungen ersetzt.

Die Stange oder Träger hoher Zugfestigkeit, die kaltbearbeitet werden soll, sollte eine Zugfestigkeit aufweisen, die oberhalb ungefähr 8.662 kg/cm , beispielsweise zwischen 8.662 bis

10.237 kg/cm oder mehr liegt. Ein Kaltzieh- oder Kaltwalzverfahren kaltbearbeitet den Stahl und der Grad dieser Kaltbearbeitung ist vorzugsweise derart, daß die Zugfestigkeit der Stange oder des Trägers bis zu 15 oder 20 % erhöht wird, beispiels-

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weise von 9.449 bis 9.922 kg/cm auf 11.812 kg/cm .

Der als Ausgangsmaterial im erfindungsgemässen Verfahren verwendete Stahl kann seine hohe Zugfestigkeit aufgrund seiner Zusammensetzung oder aufgrund einer vorausgegangenen Wärmebehandlung aufweisen. Beispielsweise eine Zusammensetzung des Stahles zur Verwendung als Stange hoher Zugfestigkeit im gewalzten Rohzustand kann allgemein in den folgenden Bereichen liegen:

Kohlenstoff: 0,5 bis 0,7 %

Chrom: 0,5 bis 1 ,0 %

Mangan: 0,6 bis 1,0 %

und eine andere Zusammensetzung kann folgendermaßen sein:

Kohlenstoff: 0,3 bis 0,5 %

Chrom: 0,2 bLs 0,4 %

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Mangan: 1,3 bis 1,8 %.

Der Rest würde in jedem F^alle Eisen und die anderen Legierungselemente, wie beispielsweise Bor, Molybdän und Silizium, im allgemeinen in geringeren Mengen als die oben angegebenen Elemente zusammen mit zufälligen Verunreinigungen sein. Alternativ kann der Stahl in Form einer Spule oder eines Trägers vorliegen, der wärmebehandelt wurde, um die angestrebte hohe Zugfestigkeit zu ergeben, beispielsweise indem an sich bekannte Wärmebehandlungen durchgeführt wurden, z.B. Härten und Tempern von Stangen oder Trägern.

In beiden Fällen wird der Stahl durch ein Gesenk oder Gesenke kaltgezogen, um eine Reduktion der Querschnittsfläche von nicht mehr als 15 %, beispielsweise zwischen 4 und 10 % zu ergeben oder kaltgewalzt, um eine ähnliche Reduktion der Querschnittsfläche zu erzielen und der Stahl kann aufgehaspelt und wenn notwenig geradegerichtet werden, ehe der Verfahrensschritt des Gewindewalzens durchgeführt wird. Es ist fernerhin möglich, die Stange oder den Träger nach der Kaltbearbeitung und vor dem Gewindewalzen einer Wärmebehandlung zu unterziehen, um den Stahl zu stabilisieren und die Streckgrenze und die damit in Verbindung stehenden Eigenschaften einzustellen. Eine derartige Wärmebehandlung wird bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen, beispielsweise in dem Bereich zwischen 300° C bis 500° C erfolgen.

Der wirksame Durchmesser des gewalzten Gewindes ist der Durchmesser, auf den die kaltbearbeitete Stange oder Träger reduziert wurde. Zweckdienliche Durchmesser liegen innerhalb des Bereiches zwischen 12 und 50 mm, beispielsweise zwischen 12 und 25 mm oder zwischen 25 und 50 mm. Der tatsächliche gewählte Durchmesser hängt von der Last ab, die aufgebracht werden soll

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und von der gewählten Gewindeform. Die Toleranz eines jeweils gewählten Durchmessers liegt normalerweise bei - 0,1 mm oder weniger. Beispielsweise kann eine Stangengröße 25 mm + 0,00 mm - 0,10 mm betragen.

Es soll hervorgehoben werden, daß die Ausdrücke "Stange" und "Träger" sämtliche runden Stahlstangen, Träger oder Drähte einschließen sollen, die Durchmesser in den angegebenen Bereichen aufweisen.

Durch das erfindungsgemässe Vorgehen, kann die Prüfdehngrenze des Stahles hoher Zugfestigkeit vergrößert und das Verhältnis von Prüfdehngrenze zur absoluten Zugfestigkeit in einer Weise angeordnet werden, die durch den Kaltbearbeitungsprozeß gesteuert ist. Hinzu kommt, daß ein hoher Anteil der Verformbarkeit des Stahles hoher Zugfestigkeit erhalten bleibt. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß, falls die Stange oder Träger kaltgezogen wird, diese untersucht wird, indem sie einer höheren Zugbeanspruchung unterzogen wird, als sie im Betrieb in der Anwendung als Vorspannelement tragen soll. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der effektive Durchmesser der erzeugten Stange oder des Trägers über seine Länge einschließlich der Gewinde im wesentlichen konstant ist und somit das Vorhanfensein überflüssigen Metalls vermieden ist. Weiterhin kann eine positive Verankerung erzielt werden, während die volle Stärke der Stange oder des Trägers zur Anwendung gelangt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger praktischerAusführungsbeispiele näher erläutert.

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BEISPIEL 1

Eine runde Stahlstange der Zusammensetzung 0,42 % Kohlenstoff, 1,5 % Mangan und 0,25 % Chrom wurde einem Kaltziehverfahren unterzogen, wodurch die Querschnittsfläche um ungefähr 8 % verringert wurde, um einen endgültigen Durchmesser von 25 mm zu ergeben. An beiden Enden wurden mittels Kaltwalzen Gewinde erzeugt. Der fertige Träger wies eine Zugfestigkeit auf, die von

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9.764 kg/cm auf 10.552 kg/cm erhöht war und die Prüfdehngrenze

ver von 7.622 auf 9.164 kg/cm erhöht. Bei Verwendung als Vorspannsehne war dadurch die Wirksamkeit des Trägers um 6 % erhöht, berechnet auf der Basis Gewicht an Stahl für eine gegebene Vorspannkraft und zwar im Vergleich mit einer Standardsehne, die aus einem Schwarzträger mit einem Durchmesser zwischen 25 und 26 mm mittels des bekannten Verfahrens der spanabhebenden Bearbeitung beider Enden auf eine genaue Rundung und anschließendem Schneiden von Gewinden an den Enden hergestellt war.

BEISPIEL 2

Ein Stahlträger der Zusammensetzung 0,55 % Kohlenstoff, 0,65 % Mangan, 0,55 % Chrom, 1,0 % Silizium, 0,04 % Aluminium und 0,012 % Stickstoff wurde nach dem Warmwalzen durch eine 8 %-ige Reduktion kaltgezogen, um im kaltgezogenen Rohzustand eine Zug-

festigkeit von 10.552 kg/cm zu ergeben. Der Enddurchmesser des Trägers betrug ungefähr 28 mm.

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BEISPIEL 3

Eine Stange aus Stahl der Zusammensetzung 0,55 % Kohlenstoff, 0,85 % Mangan, 0,80 % Chrom, 0,025 % Aluminium, 0,20 % Silizium und 0,10 % Niob wurde wie die in Beispiel 2 beschriebene Stange bi
ben.

ge behandelt, um eine Zugfestigkeit von 10.867 kg/cm zu erge-

Die Stangen oder Träger hoher Zugfestigkeit, wie sie nach der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, werden für Anwendungsfälle unter Vorspannung in üblicher Weise verwendet. Eine aufgebrachte Spannung wird in einem Bauteil durch die Stangen oder Träger in Spannung gehalten. Die Vorspannung kann durch äussere Kräfte aufgebracht werden, indem beispielsweise der Bauteil gegen einen festgelegten Anschlag gehoben wird, ehe die Stangen oder Träger befestigt werden oder es kann diese Vorspannung durch irrere Wirkungen erzeugt werden, indem beispielsweise expandierende Zemente verwendet werden, falls Betonbauteile vorgespannt werden sollen. Ein bevorzugtes Verfahren ist es jedoch, die Vorspannungen mittels durch den Bauteil hindurchgeführten Stangen oder Trägern zu erzeugen, welche anschließend direkt angespannt und gegen oder in den Enden des Bauteiles verankert werden. So wird beim Vorspannen von Beton mittels dieses Verfahrens die Stange oder die Stangen oder Träger entweder einzeln oder in Gruppen durch Löcher oder Längsnuten in einem Bauteil geführt und entweder einzeln oder mehrere zusammen angespannt. Die Spannung wird dadurch gehalten, daf3 mit Gewinde versehene Muttern aufgeschraubt werden, die direkt oder indirekt gegen den Beton anliegen oder indem auf irgendeine andere Weise die Gewinde an den Stangen oder Trägern gegriffen werden, beispielsweise mittels eines gespaltenen Keiles, der die entsprechenden Tnnengewindegänge aufweist und in einem ko-

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nischen Loch in der Verankerung angeordnet ist.

Es ist möglich, die wirksame Länge der Stangen oder Träger zu vergrößern, indem zwei oder mehrere derartige Träger zusammengekoppelt werden. Dies kann unter Verwendung einer Kupplung erfolgen, die in Form eines mit an seinen Enden mit Innengewinde versehenen Rohres vorliegt, wobei diese Gewinde komplementär zu den Gewinden an den Stangen oder Trägern sind. Eine zweite Stange oder Träger kann an eine erste Stange mittels einer derartigen Kupplung entweder ehe beide gespannt sind oder nachdem die erste gespannt und verankert wurde und ein mit Gewinde versehenes Ende freiläßt gekoppelt werden.

Die Stangen oder Träger können unter Spannung versetzt werden, indem der mit Gewinde versehene Teil über die Mutter oder eine andere Greifeinrichtung hinausgeführt wird, um es zu ermöglichen, daß eine zweckdienliche Hubeinrichtung an die Stange oder den Träger angekoppelt werden kann.

Sämtliche der in der Beschreibung erwähnten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

J Verfahren zur Herstellung von Stangen oder Trägern aus Stahl für Anwendungen unter Vorspannung, bei welchem ein Schraubengewinde an einem oder beiden Enden der Stange oder des Trägers mittels Kaltwalzen hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stange oder Träger verwendet wird, die aus einem Stahl hoher Zugfestigkeit besteht und daß die Stange oder Träger vor dem Gewindewalzen kaltbearbeitet wird, um eine Reduktion der Querschnittsfläche von nicht mehr als 15 % zu ergeben.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange oder Träger in der Querschnittsfläche bis zu einem endgültigen Durchmesser zwischen 12 und 50 mm reduziert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange oder Träger eine Zugfestigkeit vor der Kaltbearbeitung von mindestens 8.662 kg/cm aufweist.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion der Querschnittsfläche zwischen 4 und 10 % liegt.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltbearbeitung durch Kaltziehen der Stange oder des Trägers durch ein Gesenk oder Gesenke durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltbearbeitung durch Kaltwalzen der Stange, oder des Trägers durchgeführt wird.

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_ Q —
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange oder Träger bei einer Temperatur
zwischen 300° C und 500° C nach der Kaltbearbeitung und vor dem Verfahrensschritt des Gewindewalzens wärmebehandelt wird.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stählstange oder -träger zwischen 0,5

bis 0,7 % Kohlenstoff, zwischen 0,5 bis 1,0 % Chrom und zwischen 0,6 bis 1,0 % Mangan enthält.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlstange oder -träger zwischen 0,3 bis 0,5 % Kohlenstoff, zwischen 0,2 bis 0,4 % Chrom und
zwischen 1,3 bis 1,8 % Mangan enthält.

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