DE690484C - Verfahren, auf hohe Festigkeit, z. B. Dauerfestigkeit, beanspruchte Werkstuecke aus Metall oder Metallegierungen durch Kaltverwindung von Staeben, Draehten o. dgl. in sich herzustellen - Google Patents

Description

• Verfahren, auf hohe Festigkeit, z. B. Dauerfestigkeit, beanspruchte Werkstücke aus Metall oder Metallegierungen durch Kaltverwindung von Stäben, Drähten o. dgl. in sich herzustellen Im Interesse einer höchsten Beanspruchung einer Konstruktion ist man bestrebt, Werkstoffe mit einer möglichst hohen Schwingungsfestigkeit bzw. Dauerfestigkeit und sonstigen günstigen Eigenschaften zu verwenden.
• Durch eine Wärmebehandlung werden sowohl die Schwingungsfestigkeit (Dauerfestigkeit) als auch die übrigen Qualitätseigenschaften gehoben, doch ist die Behandlung bei längeren Stäben teuer und nicht in allen Fällen anwendbar.
• Viele Werkstoffe sind durch Wärmebehandhing nicht vergütbar, auch läßt sich bei weichen Kohlenstoff stählendurchVexgütungkeinewesentliche Steigerung der Qualitätswerte erzielen.
• Es ist eine bekannte Tatsache, daß durch Kaltziehen, Kaltwalzen usw. eine Steigerung der Qualitätswerte in der Nähe der Oberfläche erzielt werden kann, welche durch eine Verdichtung des Oberflächengefüges erklärlich ist, daß ferner durch entsprechende Kaltverwindung des Materiales eine fast durch den ganzen Querschnitt gehende Verdichtung des Gefüges und eine Steigerung der Schwingungsfestigkeit und der. sonstigen Qualitätswerte erreicht wird.
• Die große Schwierigkeit bei der Kaltverwindung von Stäben, Drähten usw., insbesondere von Werkstücken von größerer Länge, liegt darin, bei der Verwindung gleichmäßige Festigkeitseigenschaften in allen Teilen des Werkstückes zu erreichen. Wird bei der Kaltverwindung von runden bzw. annähernd runden Stäben, Drähten o. dgl., die sich bei der Verwindung verlängern, so vorgegangen, daß die Konstruktionsteile, welche das in sich zu verwindende Material an den Enden festhalten, dieser Verlängerung nicht folgen können, so bildet das Material Schleifen, Buckel u. dgl., was abgesehen von der dadurch entstehenden unverwendbaren Form noch den Nachteil hat, daß die durch die Verwindung beabsichtigte Festigkeitssteigerung in den Schleifen, Buckeln usw. geringer ist als in den geraden Teilen. Die durchgehend gerade Form kann bei solchen Stangen, Stäben usw. wohl nachträglich noch durch Ausrichten erreicht «-erden, der Nachteil der verschiedenen Festigkeitseigenschaften an ihren verschiedenen Stellen ist aber nicht auszumerzen.
• Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde bereits vorgeschlagen, bei Metallstäben die Verwindung in mehreren Längenabschnitten derart vorzunehmen, daß sich die einzelnen nacheinander verdrehten Abschnitte überlappen. Da aber jeder Stabteil während seiner Verwindung an seinen beiden Enden in festem Abstand zueinander festgehalten wird, entstehen infolge der bei der Verwindung auftretenden Verlängerung in den Stabteilen Materialstauchungen, welche eine gleichmäßige Verfestigung, das gesteckte Ziel, unmöglich machen. Auch ist dieses Verfahren außerordentlich umwirtschaftlich, da bei großen Werkstücklängen bis zu hundert und mehr Arbeitsstufen nötig sind. Man hat weiter vorgeschlagen, Stangen oder Profile aus Eisen oder Stahl unter gleichzeitiger Anwendung einer axialen Zugbelastung kalt zu verwinden. Bei den bekannten Verfahren wurde jedoch die axiale Zugbelastung derart gewählt, daß sie über der Fließgrenze liegt, wodurch, wie durch Versuche einwandfrei nachgewiesen wurde, die Eigenschaft des Materiales gegenüber einer unter der Fließgrenze liegenden Zugbelastung nicht verbessert, sondern viehmehr v erschlechtert,.vird. Bei einer über der Fließgrenze liegenden Zugbelastung des Stabmateriales treten vollkommen unkontrollierbare Verhältnisse ein, die eine Sicherheit hinsichtlich der Vergütung bzw. der erzielten Bruchdehnung nicht mehr gewährleisten. -Den angeführten Nachteilen wird erfindungsgemäß dadurch begegnet, daß der einzelne Stab beim Verwinden einer axialen, unter der Fließgrenze liegenden Zugbelastung ausgesetzt wird.
• Versuche, die mit 6 mm Rundeisen bei einer axialen Zugbelastung von rund r0 kg/mm= durchgeführt wurden, ergaben sehr hochliegende Werte fürFließgrenze, Bruchgrenze undDehnung. Bei Erhöhung der axialen Vorspannung über die Zufließgrenze brach der Stab bereits vor Erreichen der notwendigen Bruchverwindungszahl. Es waren also die guten Eigenschaften des Stabes, welche bei normaler Verwindung erreicht werden, wieder zunichte gemacht, da der Stab bereits vor Erreichen der notwendigen Z'envindungszalil zu Bruch ging.
• Die Verwindung bei einer über der Fließgrenze liegenden Zugbelastung bringt aber noch weitere 2#achteile mit sich. Bei der normalen Verwindung mit unter der Fließgrenze liegender Zugbelastung betrug die Fließgrenze bei einem Versuche 87°/Q der Bruchfestigkeit; bei der Verwindung mit hoher Zugbelastung stieg die Fließgrenze auf 98,q.0/, der Festigkeit. Da schon bei einer geringen Überschreitung der Fließgrenze auch die Bruchgrenze überschritten wird, so kann plötzlich ein Bruch auftreten, ohne daß sich diese Überlastung durch eine vorhergehende Durchbiegung der betreffenden Baustelle angezeigt hätte.
• Ein wiederholt betonter Vorzug, der Verwindung mit unter der Fließgrenze liegender axialer Zugbelastung liegt noch darin, daß dadurch auch die Festigkeitsunterschiede, welche jede Stange durch z. B. ungleiches Abkühleni aufweist, ausgeglichen werden und die Streuungen der Fließgrenze nur rund 20;1Q betragen. Bei hoher axialer Zugbelastung wird gerade das Gegenteil erreicht.
• Anwendungsmöglichkeiten für das erfindungsgemäß verwundene Material sind insbesönderei Schrauben und Nieten oder auch Bohrmeißel, Bohrstähle usw.; Versuche haben gezeigt, daß Schraubenverbindungen aus Schraubeneisen eine sehr niedrige Wechselfestigkeit haben. Verwendet man höher wertige Stähle, so nimmt die Schwingungsfestigkeit der Schrauben nur so unbedeutend zu, daß die dadurch verursachten höheren Kosten kaum gerechtfertigt erscheinen. Durch".eine Kaltverwindung des Schraubeneisens kann man aber ohne wesentliche Steigerung der 'Materialkosten Schrauben von bedeutend höherer Leistungsfähigkeit erzielen. zielen.
• Die Qualitätsverbesserung, die durch die Kaltverwindung erreicht wird, tritt neben Gegenständen aus Eisen auch bei Nichteisen- a metallen und deren Legierungen ein, was z. B. für den Flugzeugbau (Nieten und sonstige Verbindungselemente), für Freileitungsdrähte, Kabel, Ketten, Rohre ustv. von größtem Vorteil ist. `-" Zur Herstellung von Betoneiseneinlagen werden zweckmäßig die an sich bekannten, etwa kreisrunden, mit Längsrippen versehenen Profilstäbe verwendet, wobei erfindungsgemäß der einzelne eine oder mehrere durchgehende oder unterbrochene Rippen aufweisende Profilstab; derart in sich verwunden wird, daß ein oder mehrere möglichst flache Schraubengänge entstehen und gleichzeitig sowohl die Haftfestig-, keit als auch die Streckgrenze erhöht werden.' Ein solcher Erfolg kann mit einem Vierkant-oder Dreikanteisen nicht erreicht werden, denn bei der Verwendung dieser kaltverwundenen Profile treten, abgesehen von der Neigung zur Rißbildung in den Kanten, Sprengwirkungen auf. Zweckmäßig ist eine Ausführungsform eines runden Querschnittes mit zwei diametral gegenüberliegenden Rippen.
• Das erfindungsgemäß hergestellteArinierungs-! material ist daher mit Eigenschaften ausgestattet, die bisher durch kein anderes Verfahren erzielt wurden. Es ist dadurch im Eisenbetonbau die Möglichkeit gegeben, trotz Verwendung des billigsten Armierungsmateriales bei einer Konstruktion von gleicher Tragfähigkeit eine bedeutende Gewichts- und Kostenersparnis zu erzielen. Dem gegenständlichen Verfahren können Metalle jeder Art, bei welchen eine Steigerung der Streck- und Stauchgrenze, gegebenenfalls auch derHaftfestigkeiterwünscht .ist, unterzogen werden.
• Als vorteilhaft hat sich erwiesen, zwei oder mehrere dieser in sich kalt verwundenen Stäbe in bekannter Weise miteinander zu verdrillen bzw. zu verdrillen und zu strecken, wodurch sich eine Steigerung der Fließgrenze noch über das bisher bekannte Ausmaß verdrillter Stäbe ergibt.
• Die zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung kann auf verschiedenste Art ausgebildet sein. So können beispielsweise der eirie oder beide Einspannköpfe .verdrehbar und -gleichzeitig auch axial verschiebbar sein. Es kann aber auch die Verdrehung des Einspannkopfes unabhängig von der Einwirkungseiner Zugvorrichtung erfolgen, indem die konstante Zugbelastung direkt am Stabe und nicht am Einspannkopf angreift und dem Stabe dabei die Möglichkeit gegeben ist, während der verdrehenden Einwirkung des Einspannkopfes auf ihn wirkende Zugbelastung nachzugeben.

Claims (3)

1. PATCNTANSPRÜCFIR: i. Verfahren, auf hohe Festigkeit, z. B. Dauerfestigkeit, beanspruchte Werkstücke aus Metall oder Metallegierungen durch Kaltverwindung von Stäben, Drähten o. dgl. in sich herzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß der einzelne Stab beim Verwinden einer axialen, unter der Fließgrenze liegenden Zugbelastung ausgesetzt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i zur Herstellung von in sich kaltverwundenen Betonarmierungseinlagen aus etwa kreisrunden, mit Längsrippen versehenen Profilstäben, dadurch gekennzeichnet, daß der einzelne eine oder mehrere durchgehende oder unterbrochene Rippen aufweisende Profilstab derart in sich verwunden wird, daß ein oder mehrere möglichst flache Schraubengänge entstellen und gleichzeitig sowohl die Haftfestigkeit als auch die Streckgrenze erhöht werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß' die Stäbe mindestens einer solchen Verwindung unterworfen werden, daß die Ganghöhe das Fünfzehnfache, zweckmäßig das Zehn- bis Fünffache des Durchmessers beträgt. q.. Gemäß Anspruch i bis 3 hergestellte Stäbe, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere dieser in sich kalt verwundenen Stäbe in bekannterWeise miteinander verdrillt bzw. verdrillt und gestreckt sind.