DE3115790A1

DE3115790A1 - Verfahren zur herstellung von fachwerkstaeben

Info

Publication number: DE3115790A1
Application number: DE19813115790
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Ed Zueblin AG
Current assignee: Ed Zueblin AG
Priority date: 1981-04-18
Filing date: 1981-04-18
Publication date: 1982-11-04

Description

Verfahren zur Herstellung von Fachwerkstäben
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stäben eines Fachwerks, das aus Stäben mit kreisförmigem Querschnitt und verjüngten, vorzugsweise kegelförmig verjüngten Enden sowie Knoten und Verbindungsmitteln zwischen den Knoten und. Stäben besteht.
Bei derartigen Fachwerken treffen immer drei oder mehr Fachwerkstäbe an einem Knoten zusammen. Dabei schließen die Achsen zweier benachbarter Fachwerk stäbe oft einen spitzen Winkel ein. Um den Knoten aus wirtschaftlichen und ästhetischen Gründen klein zu halten, ist es erforderlich, die Enden der Fachwerkstäbe zu verjüngen, da nur so ein Zusammenführen auf engstem Raum möglich ist.
Die Verjüngung der Rohrenden muß aber sicherstellen, daß ausreichend Platz bleibt für die zum Anschluß der Stäbe an den Knoten benötigten Verbindungsmittel, z. B. in Richtung der Stabachse liegende Schraubenbolzen, und daß der Querschnitt auch in dem Verjüngungsbereich mindestens dem Rohrquerschnitt in der freien Länge entspricht.
Es gibt verschiedene Verfahren, um die Verjüngung bei derartigen Fachwerksta..ben herzustellen.
In einem Warm-Schmiedevorgang oder einem Kalt-Preßvorgang kann man das Rohrende so verformen, daß die gewünschte Verjüngung erzielt wird. Bei diesem Verfahren ist es jedoch sehr schwer zu erreichen, daß auch im Verjüngungsbereich immer ein ausreichend starker Querschnitt vorhanden ist und besonders in dem Bereich, in dem das#Verbindungsmittel an das verjüngte Stabende angeschlossen wird, keine Schwächung eintritt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist es, daß man für die Nachbehandlung des Stabes, also die Herstellung des Gewindes oder der Auflagerflächen für die Verbindungsmittel sowie für das exakte Ablängen immer den gesamten Stab handhaben muß, was bei größerer Länge und hohem Gewicht Schwierigkeiten bereiten kann.
Häufig angewendet wird deshalb ein Verfahren, bei dem separat als Gesenkschmiede- oder Gußteil hergestellte und schon weitgehend zur Aufnahme der Verbindungsmittel bearbeitete Endstücke an die Rohrenden mittels elektrischer Lichtbogenschweißung angeschweißt werden.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß diese Arbeit nur von qualifizierten Schweißern ausgeführt werden kann bzw. die#.Qualität der Schweißung von dem Können und der Sorgfalt des Schwei-Bers abhängig ist. im Hinblick hierauf verlangen die Vorschriften eine Abminderung der zulässigen Spannungen, was zu einer schlechten Mate#rialausnützung der Rohre führt. Bei dickwandigen Rohren schließlich verlangt die Anwendung der Lichtbogenschwei-Bung eine außerordentlich aufwendige Bearbeitung der Nahtstelle len vor dem Schweißen Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 so auszubilden, daß die verjüngten Enden an den Stäben in einfacher Weise und ohne Einsatz von Fachleuten derart angebracht werden können, daß im Verjüngungsbereich stets ein ausreichender Querschnitt vorhanden ist und dadurch der vorhandene Stabquerschnitt unter festigkeitstechnischen Gesichtspunkten voll ausgenutzt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfidnungsgemäß dadurch gelöst, daß die Enden als vorgefertigte Teile mittels Reibschweißen an den Stäben angebracht werden.
Mit dem erfindungsgemxäBen Verfahren kann die Verbindung zwischen den Stäben und den Enden in wenigen Sekunden automatisch von einer Maschine durchgeführt werden. Der Stab oder das vorgefertigte Ende wird in Rotation versetzt und gegen den anderen feststehenden Teil gedrückt. Wenn die hierbei entstehende Reibungswärme ausreichend hoch ist, werden der Drehantrieb abgeschaltet und die beiden Teile stark gegeneinander gedrückt, wobei sie miteinander verschweißt werden. Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens sind keine von Hand durchzuführenden Schweißarbeiten erforderlich, wodurch menschliche Unzulänglichkeiten ausgeschaltet werden. Trotz der maschinellen Schweißung erstreckt sich die Schweißnaht in überraschender Weise in gleichmäßiger Qualität über den ganzen Querschnitt, so daß eine Abminderung der zulässigen Spannung. nicht erforderlich und somit eine vollständige Nutzung des vorhandenen Stabquerschnittes möglich ist. Die strengen Anforderungen, die an Fachwerkstäbe hinsichtlich Festigkeit und Belastbarkeit gestellt werden, können mit. dem erfindungsgemäßen Verfahren ohne weiteres erfüllt werden. Das Verfahren ist unabhängig von der Rohrwanddicke, und eine besondere vorbereitende Bearbeitung der Nahtstelle ist nicht erforderlich. Ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der gegenüber den üblichen Schweißverfahren freizügigeren Wahl der Materialien von Rohr und Endstücken. Während bei den meisten. Anwendungsfällen Rohre aus Stahl mit Endstücken aus Stahl verbunden werden, erlaubt das erfinderische Verfahren auch das Verbinden von Rohren und Endstücken aus Aluminium, was für Fachwerke mit besonderen Anforderungen an Leichtigkeit oder Korrosionsbeständigkeit manchmal gefordert wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren las-sen sich aber audh Aluminiumrohre mit Stahlendstücken, vorzugsweise aus rostfreiem Stahl, verbinden. Dies ist von außerordentlichem konstruktiven Wert, weil dadurch für den größten Teil des Fachwerks das leichte Aluminiumrohr, an den Verbindungsstellen jedoch der höher beanspruchbare Stahl eingesetzt werden kann.
Der beim Reibschweißen an der Nahtstelle durch Austreten des aufgeschmolzenen Metalls entstehende wulstartige Schweißbart ist auf der Stabinnenseite nicht weiter störend, sieht aber auf der Stab außenseite unschön aus. In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird er daher an der Stabaußenseite abgedreht.
Das Abdrehen wird zweckmäßigerweise unmittelbar im Anschluß an den Schweißvorgang in der Reibschweißmaschine vorgenommen. Dazu wird ein Drehstahl an den rotierenden Fachwerkstab herangeführt. Um einen glatten Übergang von Stab zum Endstück zu erreichen, werden Endstücke verwendet, die sich auf der Außenseite zur Stoßstelle hin kegelförmig erweitern und an der Stoßstelle einen größeren Außendurchmesser als das anzuschweißende Rohr aufweisen. Dieser größere Durchmesser ist zweckmäßig, damit dadurch die Reibungshitze weiche Rohrende sich nicht über das Endstück schieben kann, was bei Toleranzen des Rohrdurchmessers sowie bei geringen Ausmittigkeiten beim Einspannen sonst vorkommen könnte. Der Drehstahl wird auf der Rohrseite hinter dem Wulst bis an das Rohr herangeführt. Bewegt er sich dann in Richtung auf den Wulst prallel zur Rohrachse, so entfernt er zunächst den Wulst, dann den Teil des Endstückes, der im Durchmesser größer ist als das Rohr, um kurz hinter dem Wulst wegen der Kegelform des Endstückes wieder ins Freie zu laufen. Auf diese Weise entsteht ein vollkommen glatter Übergang zwischen Rohr und Enstück.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 in einem Schnitt ein Endstück und ein Stabende vor dem Schweißvorgang, Fig. 2 in einem Schnitt das mit dem Fachwerkstab verschweißte Endstück.
Der als Rohr ausgebildete Fachwerkstab 1 hat einen Durchmesser DR, der kleiner ist als der größte Außendurchmesser DE des Endstückes 2, das sich zur Nahtstelle 3 hin kegclförmiy erweitert und zur Befestigung eines (nicht dargestellten) Verbindungsmittels ein Innengewinde 3A aufweist.
Das Endstück 2 und der Stab 1 werden auf einer Schweißmaschine eingespannt. Anschließend wird das Endstück 2 mit seiner Stirnfläche 5 an die Stirnfläche 6 des Stabendes angedrückt und um seine Längsachse gedreht. An den Berührungsflächen 5, 6 entsteht dabei eine so große Reibungswärme, daß das Material des Endstückes 2 und des Stabes 1 in diesem Bereich weich wird.
Nach Abstellen des Antriebs wird der Anpreßdruck so stark erhöht, daß zwischen beiden Teilen 1, 2 eine Verschweißung eintritt und der Stab 1 mit dem Endstück 2 an der Nahtstelle 3 fest verbunden wird. Bei diesem Schweißvorgang bildet sich an der Nahtstelle 3 innen und außen infolge des verdrängten überschüssigen Materials ein wulstartiger Schweißbart 7, 8 (obere Hälfte in Fig. 2). Da der innere Schweißbart 7 in der Regel nicht stört, wird nur der äußere Schweißbart 8 mit einem Drehstahl 4 (Fig. 2) entfernt. Er wird bis an die Stabaußenseite herangeführt und in Pfeilrichtung 9 parallel zur Stabachse bewegt, wobei er den Schweißbart auf der Außenseite entlang der gestrichelten Linie 10 in Fig. 2 abgedreht Dadurch wird im Bereich der Nahtstelle 3 eine glatte Stabaußenseite gebildet, Wie sie in der unteren Hälfte in Fig. 2 dargestellt ist. Die Dicke des Endstückes 2 im Bereich der Nahtstelle 3 ist größer als die Dicke-des Stabes 1. Dadurch wird verhindert, daß beim Zusammendrücken der beiden Teile 1, 2 das Stabende über das Endstück geschoben wird, selbst wenn diese Teile, außermittig in bezug zueinander angeordnet sein sollten, so daß eine einwandfreie Verbindung zwischen dem Stab und dem Endstück erreicht wird.
Besonders wichtig bei der Herstellung von Fachwerk stäben ist das genaue Ablängen. Bei bekannten Verfahren muß der roh etwas zu lang hergestellte Stab entweder auf einer Präzisionssäge oder auf einer Drehbank auf die gewünschte Länge sehr genau bearbeitet werden, was bei einer Massenherstellung einen erheblichen Aufwand darstellt. Beim erfindunsgemäßen Verfahren ist es hingegen. in vorteilhafter Weise möglich, die gewünschte Länge in einem Arbeitsgang zusammen mit dem Verschweißen herzustellen. Wenn nämlich das Endstück 2 und der Stab 1 zum Verschweißen unter hohem Druck gegeneinander gepreßt werden, tritt infolge der beschriebenen Materialverdrängung eine Verkürzung von-einigen Millimetern auf. Es ist dadurch möglich, diese sogenannte Stauchphase an einem vorher bestimmbaren Punkt zu begrenzen. Damit ist es aber auch möglich, eine genau einstellbare Stablänge gleichzeitig mit dem Herstellen der Verbindung zwischen dem Stab 1 und dem Endstück 2 zu-erzielen.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Fachwerk stäben Patentansprüche 1l Verfahren zur Herstellung von Stäben eines Fachwerks, das aus Stäben mit kreisförmigem Querschnitt und verjüngten, vorzugsweise kegelförmig verjüngten Enden sowie Knoten und Verbindungsmitteln zwischen Stäben und Knoten besteht, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die verjüngten Enden (2) als vorgefertigte Teile mittels Reibschweißen an den Stäben (1) angebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstoff für die Stäbe (1) und die Endstücke (2) Stahl verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstoff für die Stäbe (1) und die Endstücke (2) Aluminium verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an aus Aluminium bestehende Stäbe (1) Endstücke (2) aus vorzugsweise rostfreiem Stahl angeschweißt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der beim Reibschweißen entstehende Schweißbart (i, 8) an der Stabaußenseite abgedreht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Endstücke (2) verwendet werden, die sich auf der Außenseite zur Stoßstelle (3) hin kegelförmig erweitern und an der Stoßstelle einen größeren Außendurchmesser (DE) als der anzuschweißende Stab (1) aufweisen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch vekennzeichnet, daß beim Reibschweißen mindestens beim zweiten Endstück der Stauchweg automatisch begrenzt wird.