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Verfahren und Vorrichtung zur Beseitigung des Festigkeitsverlustes
an der Verbindungsstelle stumpfgeschweißter stabförmiger Werkstücke In der Reihe
der hochwertigen Betonstähle sind als Sonderbetonstähle neben den naturharten auch
kaltgereckte Bietonstähle zugelassen. Unter kaltgereckten Betonstählen seien hier
solche verstanden, deren höhere Festigkeitseigenschaften, Streckgrenze und Zugfestigkei
, durch Kaltverwinden erzielt wurden.. In den Zulassungen für diese Stähle isst
ausdrücklich vermerkt, daß sie nicht geschweißt werden dürfen. Der Grund hierfür
isst das Nachlassen der Zugfestigkeit durch d.ve mit dem Schweißen auf der elektrischen
Stumpfschweißmasichine unvermeidlich eintretende Erwärmung. Es, wurde nun gefunden,
_daß die Festigkeit der Stumpfschweißstelle an kaltverformten Betonstählen, die
im ungünstigsten Fall gleich der Festigkeit des geglühten unverformten Stahles.
wird, dadurch erhöht wird, daß das, Schweißen mit hoher Stromstärke in, kürzester
Zeit durchgeführt wird. Damit ist erreichst, daß nur ein schmales Gebiet lilnks
und rechts der Schweißnaht durchglüht und an Festigkeit verliert, was aber beim
Zerreißversuch deshalb zu einer geringeren Fes.tigkeilisabnahme, bezogen auf die
Festigkeit des. kaltverformten Stahles, führt, weil durch das(unmittelbar neben
der durchglühten Stelle liegende kaltverfestigte Material eine Eins,chnürungshemmung
eintritt, die in ähnlicher Weise, wie es an gekerbten Zerre!i,ßproben zu beobachten
ist, die Festigkeit erhöht. Auf diese
Weise ist es möglich, kaltverwundene
Betonstiähle mit z. B. 5o kg/mm2 Mindestfesitliigkeit aus wei#-hiem Thomasistahl
mit etwa 37 kg/mm2 Zugfestigkeit (in geglühten Zustand) so zu schweißen, daß die
Schweißstelle eine Zugfestigkeit von etwa 9o °/o der Zugfestigkeit des kaltverformten
Stahles aufweist, d. h. 45 kg/mm2. Dieses Verfahren ist aber in der Durchführung
nicht ganz einfach. Auch ergeben mixt hoher Stromstärke und kurzer Abbrennzeit ausgeführte
elektrilsche Stumpfschweißungen nicht immer einwandfreie Schweiißnähte. Da eine
iooo/oige Zugfestigkeit, nicht zu erzielen ist, so würde auch dieses. Schweißverfahren
für kaltverwundene So.nderbetonstähle, diia dadurch, daß süe als nicht schweißbar
angesehen werden, in der Anwendung sehr behindert sind, nicht viel dienen. Erst
ein Verfahren, das iooo/oige Zugfestigkeit ergibt, würde die Anwendung der kaltverwundenen
Betonstähle auf breitester Basis ermöglichen.
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Das erfindungsgemäß durchzuführende Verfahren zur Herstellung einer
Schweißverbindung von mindestens, ioo °/o Zugfestigkeit an der Schweißstelle kaltverformter,
einsbesondere kaltverwundener Betonstähle besteht nun darin, daß solche Betonstähle
auch in Verbindung mit naturhartem Betonstahl auf einer gewöhnlichen elektrischen
Stumpfschweißmaschine, wie sie auf Baustellen gebräuchlich sind, in der gleichen
Weise geschweißt werden wie die gewöhnlichen, niicht kaltverformten Betonstähle.
Nachdem die Schweißstelle erkaltet isst, wird sie örtlich so weilt kaltverwunden,
daß de Festigkeit des Ausgangszustandes des Betonstahles erreicht oder sogar überschritten
wird. Dies geschieht dadurch, indem der geschweißte Stab nahe beiderseits seiner
geschweißten Verbindungsstelle in getrennte, gegebenenfalls in ihrem Abstand einsiteellbare
Spannungsvorrichtungen eingespannt wird, die um die Stabachse entgegengesetzt zueinander
bewegbar sind, oder es ist die eine Spannvorrichtung feststehend und nur die andere
drehbar. Im zwischen beiden Spannvorrichtungen liegenden freien Sbabteeil sind also,
die Schweißnaht und die durch die Schweißwärme in der Festigkeit veränderten Stabteia-e
enthalten. Bei so eingespanntem Stab wird unter Beobachtung einer vorher in Richtung
der Stabachse an der Oberfläche gezogenen Marke, z. B.. in. Form eines Farbstrichs,
der Stabteil mit der Schweißstelle durch Drehbewegen beider oder nur einer Einspannvorrichtung
so@ weit verwunden, bis aus, der Verlagerung der vorher gezogenem Strichmarke eine
Verformung ermitbtelt wird, die, die Festigkeit des ungeschweißte-n kaltverwundenen
Betonstahles ergibt. Auf diese Weise wird an der Schweißstelle eine iooo/o-ige Zugfesetilgkeit
erhalten. Darüber hinaus besteht aber auch die Möglichkeit, an der Schweißstelle
einte Zugfesitigkeib zu erzielen, die höher ist als die des. urgeschweißten Stabesi,
wenn die Kaltverwindung an der Schweißstelle so, weit getrieben wilrd, daß sie eine
höhere Zugfestigkeit als,die des angelieferten kaltverformten Betonstahles ergibt.
Diese hat den Vorzug, daß die Richtigkeit der Verfahrensdurchführung auch von. Personen
kontrolliert werden kann, die bei dem Verwendungsvorgang nicht zugegen waren. Weiterhin
ergibt sich, daß Schweiißungen, die nicht einwandfrei sind, bei der Verformung schon
frühzeitig einreißen. Ferner ist nach als eih Vorteil diesesi Verfahrens anzugeben,
daß gerade die Stellen in der Umgebung der Schweiißnaht am stärksten bei der Verwindung
verformt werden, deren Festigkeit durch Einfluß der Sch-#veißwärme am niedrigsten
geworden ist. Die durch die Verformung eitnbretende geringe Querschniftsverm.inderung
ist durch die Möglichkeiit der Steigerung der Festigkeit über die des angelieferten
Stahles hinaus. ausgeglichen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren läß.t sich auch für andere geschweißte
Werkstücke in Stab-, Stangen- oder Rohrform aus Strahl, Eisen oder Nichteisenmetallen
beliebiger Art vexvenden. Es ist auch dort benutzbar, wo durch die beim Schweißen
eintretende Erwärmung die Wirkung einer vorausgegangenen festigkeitserhöhenden Vergütungsbehandlung
aufgehoben oder verringert wird.
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Eine zum Verwinden geeignete Vorrichtung ist beispielsweise dargestellt,
und zwar in Abt. i in Längs- und in Abb. 2 in Stirnansicht; Abb. 3 veranschaulicht
ein Stabstück nach der Verwindung.
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Die Vorrichtung besteht aus zwei auf einem Untergestell i ruhenden,
an ihren einander zugekehrten Seiten zweckmäßig ineinandergreifenden Spannköpfen
2 und 3" in deren andere Enden Klemmbacken q. für den in einem sich über beide Spannköpfe
erstreckenden. Längsschnitz 5 einzulegenden Stab 6 eingesetzt sind. Schrauben: 7
lassen die Klemmbacken q. zum Halten des eingelegten geschweißten Stabes 6 zur Wirkung
bringen. Die Klemmbacken sind je nach der Stabdicke auswechselbar. Zweckmäßig sind
im Bereich der Stabschweißstelle noch besondere, mittels Schrauben ä feststellbare,
einerseits. offene Futterringe 9 eingesetzt. Es tragen der Spannkopf 2, einen Hebel
io und der Spannkopf 3 einen Hebel i i. Der Hebel io hät an der Stütze i2 des Untergestells
i Auflager, und an seinem Ende befindet sich ein drehbewegliches Stützlager für
die Gewindespindel 13, die in einer drehbeweglichen Mutter am Hebel i i geführt
ist. Zum Drehen. des. Spannkopfes 3 gegenüber dem ruhenden Spannkopf 2 wird die
Ge@vindespindel 13 entsprechend gedreht und dadurch die Stabverwindung an der Schweilßstelle
bewirkt. Nach dem Stabverwinden wird zweckmäßig einer der Klemmbacken q. in den
Spannkopf 3 nach Lösen der Schrauben 7 entfernt und der Spannkopf durch entsprechendes
Betätigen der Gewindespihdel 13 wieder in seine Ausgangsstellung gebrachte. Nachdem
dann die Klemmbacken q. in dem Spannkopf 2 gelöst und teils. entfernt sind, läßt
such der behandelte Stab 6 wieder herausnehmen.
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Statt der Gewindespindel 13 kann ein anderes Mittel, z. B. eiirr Kniehebel,
Anwendung finden. Es, lassen sich beide Spannköpfe 2 und 3 entgegengesetzt .drehen,
wenn beide Hebel io und ii gleichzeitig durch eine Gewindespindel od. dgl. betätigt
werden. .Vorzugsweise für Stäbe mit kleinerem Querschnitt kann unter Fortfall der
Hebel
io und i i gegenüber einem feststehenden Spannkopf der andere Spannkopf mit einem
Zahnkranz versehen sein, in den ein zu betätigendes Rützel eingreift, oder es findet
dementsprechend ein Schneckengetriebe Anwendung. Bei: Benutzung gleicher Mittel
lassen sii!eh die Spannköpfe auch so vereinigen, daß beide gleichzeitig sich entgegengesetzt
bewegen.
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Um den jeweiligen Verdrehungsgrad an eiirrer Stabschweißstelle beobachten
zu können, ist an dem Spannkopf 2 oder an einem anderen feststehenden Teileine Gradstritheinteilung
14 vorgesehen, der gegenüber sich ein Zeiger 15 am drehbeweglichen Teil befindet.
Der Verdrehungsgrad kann an dem Stah auch außerhalb der Vorrichtung gemessen werden.
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Abb. 3 läßt einen Stab nach seiner Verwindung an der Schweißstelle
durch den gekrümmten Teil der vorher geraden wie gestrichelt dargestellten Strichmarke
16 ersehen.