DE641905C

DE641905C - Nietstahl

Info

Publication number: DE641905C
Application number: DEV29088D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Herbert Buchholtz; Dr-Ing Ernst Hermann Schulz
Original assignee: Kohle und Eisenforschung GmbH
Current assignee: Kohle und Eisenforschung GmbH
Priority date: 1933-01-22
Filing date: 1933-01-22
Publication date: 1937-02-22

Description

Nietstahl I-Iochb;eanspruchte Bauwerke, z. B. Brücken, aus St 52 (also einem Stahl, mit seiner Zugfestigkeit von, über 5o undeiner Streckgrenze von mindestens 36 kg/mm2 bei guter Dehnung und Zähigkeit) bedürfen zur Verbindung der Bauelemente Niet.- mit einer dem zu verbindenden Werkstoff angepaßten Scherfestigkeit, wenn die Tragfähigkeit des Stahlen voll und gleichzeitig wirtschaftlich ausgenutzt werden soll. Dieses Ziel läßt sich nach den bisherigen Erfahrungen, allerdings nur unter Inkaufnahme anderer Nachteile, durch die Wahl eines Nietenstahles terreichen, der ähnlich wie der jeweilige Stahl St 52 zusammengesetzt ist, jedoch eine Festigkeit von nur etwa 48 kg/mm2 besitzt.
So werden z. B. als Nietstähle Stähle mit etwa i o/o Silicium, aber mehr als o, 5 % Mangan, bzw. solche mit etwa i,2 % Mangan und normalem Siliciumgehalt, bzw. Chromkupferstähle mit etwa o,7% Kupfer -und o,4ofo Chrom, gegebenenfalls auch Stähle mit einem Mangangehalt von :etwa i%, normalem Siliciumgehalt und einem geringen Molybdängehalt verwendet.
Untersuchungen haben nun hergeben, daß die nach diesen Gesichtspunkten aufgebauten legierten Nietstähle. eine verhältnismäßig geringe Klemmkraft erzeugen. Werden als derartig legierte Nietstähle z. B. Nickel- oder Manganstähle verwendet, so weisen die Nietverbindungen infolge Klemmkraft legierter Nietstähle seinen sehr geringen Gleitwiderstand auf; wodurch die Gefahr entsteht, daß die Verbindungen besonders bei auftretender Wechselbeanspruchung sehr bald locker werden. Darüber hinaus verfahren Niete aus Stählen mit der ob@engenannten Zusammensetzung durch den Nietvorgang infolge der mehr ioder weniger großen Härtbarkeit erhebliche Steigerungen der Festigkeit auf über 65 und solche der Scherfestigkeit auf über 45 kg/mm2; die, geschlagenen Niete sind also merklich härter als der sie umgebende Blechwerkstoff, dessen Festigkeit 62 kg/mm2 im allgemeinen nicht übersteigt, was der herechtigten Forderung nach möglichst gleichmäßigen- Festigkeitseigenschaften in allen Teilen des Bauwerks, also auch in den Nietverbindungen, widerspricht. Wählt man dagegen unlegierte Nietstähle mit 34 ,oder q.2 kg/mm2 Zugfestigkeit, so ist zwar die Klemmkraft befriedigend hoch, jedoch liegt bei Nieten aus St 34 die Scherfestigkeit unter der des Blechwerkstoffs, bei Nieten aus St 42 dagegen ist die Zähigkeit niedriger als bei Nieten aus legiertem Stahl.
Erfindungsgemäß gelingt @es nun, den verschiedenen sich widersprechenden Anforderungen, die somit ,an einen hochwertigen Nietstahl für hochbeanspruchbare Bauwerke gestellt werden müssen, durch die Wahl solcher Stähle zu genügen, bei denen der y/a-Umwandlungspunkt bei hohen Temperaturen liegt. Diese Stähle müssen einen niedrigen Kohlenstoff- und Mangang@ehalt und solche Legierungselemente ,aufweisen, die die Y/a-Umwandlung bei geringer Hysteresis der Umwandlung nicht oder nur unwesentlich herabsetzen und gleichzeitig die Warmdehngrenze im Bereich zwischen 45o und 65o' C erhöhen. Derartige Legierungselemente sind z. B. Silicium, Molybdän, Kupfer, Vanadin, die einzeln, zu mehreren oder gemeinsam vorhanden sein können.
Ein hochliegender Umwandlungspunkt führt dazu, daß der Schrumpfungsvorgang, dem der Niet nach Beendigung des Nietvorganges überlassen wird, nicht durch eine Umwandlung gestört wird. Die hohe Warmdehngrenzeermöglicht gleichzeitig die Bildung einer hohen Klemmkraft sowohl bei höheren Temperaturen als auch nach Abkühlung des Nietes. Auf Grund von Versuchen des Erfinders sind die vorgenannten Legierungselemente in Mengen von bis zu je i 0'o zu wählen, wenn sie einzeln vorliegen, wenn sie zu mehreren oder gemeinsam vorliegen, bis zu etwa 20,'o, während C (unter 0,i30/0) und Mn (unter o, 5 0,'o ), wie erwähnt, niedrigzuhalten sind. Der Siliciumgehalt soll 0,70;ö nicht übersteigen, während der Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen an Phosphor und Schwefel ist.
Geschlagene Niete aus derartigen Nietstählen besitzen bei mittlerer Festigkeit (5o bis 6o kg/mm2) hohe Dehnung und hohe Kerbzähigkeit. Zur Kennzeichnung der wichtigsten Eigenschaften .eines gemäß der Erfindung legierten Nietstahles sind als Beispiel nachstehende Zusammensetzung und Festigkeitseigenschaften sowie die Klemmkraft von 25 mm starken Nieten nach dem Schlagen mitgeteilt

Zusammensetzung

C 5i Mn Cu Mo Rest Eisen mit

°% °% °(o

den üblichen Ver-

o,og 0,58 0,43 0,38 oJI5 unreinigungen

Ein Blechpaket aus fünf Blechen' von je 25 mm Dicke wurde mit Nieten dieses Stahles unter Verwendung :eines Lufthammers bei 6,5 Atm. Luftdruck m einer Nietzeit von etwa 18 Sekunden vernietet. - An geschlagenen Nieten wurde nach C. B a c h die Klemmkraft bestimmt; sie lag zwischen 33 und 4okg/mm2, im Mittel bei 37 kg/mm2. Die Festigkeitseigenschaften der geschlagenen Niete wurden an Zerreißproben mit iomm Durchmesser und 5omm Meßlänge, die Scherfestigkeit an doppelschnittigen Scherproben, die Kerbzähigkeit an Proben mit den Abmessungen i o h i o >; 6o mm mit 3 mm tiefem Rundkerb von 2 mm Durchmesser geprüft. Die mittleren Ergebnisse sind nachstehend aufgeführt:

Streck- Zug- Deh- Ein- Scher- Kerb-

grenze festigkeit nung schnitt festigkeit zähigkeit

kg,?mm= lcg(mmz 0(o "In hg/mm" mkg/cm=

42 56 28 65 44 22

Die Ergebnisse der Festigkeitsprüfung kennzeichnen die geschlagenen Niete als einen Bauteil mit hoher Streckgrenze und Scherfestigkeit, mittlerer Zugfestigkeit bei gleichzeitig hoher Dehnung und Kerbzähigkeit. Die Klemmkraft liegt mit 37 kg/mm2 im Mittel nahe der Streckgrenze und etwa um 4o bis 5o% höher als bei Nieten aus St,34, die unter gleichen Nietbedingungen hergestellt werden. Andere günstige Nietstähle nach der Erfindung hatten folgende Zusammensetzung

C 5i Mn Cu Mo

0,o8 bis 0J3 0,35 bis o,6 0,35 bis 0,45 0,25 bis 0,4o o,i bis o,3.

Die hohe Klemmkraft der Niete wirkt sich naturgemäß auch auf den Gleitwiderstand i von Nietverbindungen ,aus. Sio wurden im Feinmeßversuch an zweireihigen Nietverbindungen ,aus Stahl mit 55 kg/mm2 Zugfestigkeit bei Verwendung des neuen Nietstahls ein Gleitwiderstand von 14 bis 16 kg/mm2, bei Verwendung von Nieten aus St 34 nur 7 bis 8 kg/mm2ermittelt. Dauerversuche mit Nietverbindungen, die unter Verwendung von Nieten gemäß der Erfindung hergestellt waren, ergaben bei schwellender Dauerbeanspruchung .eine um 250jö höhere Ursprungsfestigkeit als Nietverbindungen, die unter sonst gleichen Bedingungen bei Verwendung von Nieten aus St 34 hergestellt waren. Wurden an Stelle der weichen Niete aus. St 34 harte Niete, z. B. aus 3%igem Nickeleinsatzstahl, gewählt, so waren Klemmkraft und Ursprungsfestigkeit wesentlich kleiner ,als bei Nieten gemäß der Erfindung.
Es hat sich weiter die geringe überhitzungs-,empfindlichkeit und die verhältnismäßig geringe Zunderbildung des gemäß Erfindung zu verwendenden Nietstahles als .ein hoher Vorteil ierwiesen.
Die zu verwendenden Stähle sind an sich bekannt. Gegenstand der Erfindung ist lediglich die Verwendung dieser bekannten Stähle für den angegebenen Sonderzweck, nämlich als Baustoff für hochwertige Niete.

Claims

PATENTANSPRÜCHE-i. _ Die Verwendung seines Stahles mit unter 0,130/0 Kohlenstoff, unter o, 5 % Mangan, bis 0,70/0 Silicium, bis i % Kupfer, Phosphor, Schwefel normal, Rest Eisen .als Baustoff für hochwertige Niete.
2. Die Verwendung,eines Stahles gemäß Anspruch i, der statt Kupfer Molybdän bis i % tenthält, für den Zweck nach Anspruch i.
3. Die Verwendung seines Stahles gemäß Anspruch i, der statt Kupfer Vanadin bis i % enthält, für den Zweck nach Anspruch i.
4. Die Verwendung eines Stahles mit unter o, i 3 % Kohlenstoff, unter o, 5 % Mangan, bis o,7% Silicium, bis 2% Kupfer, Molybdän, Vanadin, zu mehreren ioder gemeinsam, Rest Eisen - für den Zweck nach Anspruch i.
5. Die Verwendung eines Stahles mit o,o8 bis o,i3% Kohlenstoff, o,35 bis o,6% Silicium, 0,35 bis o,45% Mangan, 0,25 bis 0,40% Kupfer, Rest Eisen für den Zweck nach Anspruch i.
6. Die Verwendung eines Stahles mit o,o8 bis o, i 3 % Kohlenstoff, o,35 bis o,6% Silicium, o,35 bis o,45% Mangan, 0,25 bis 0,40% Kupfer, -o,i bis o,3% Molybdän, Rest Eisen für den Zweck nach Anspruch i.