DE968319C

DE968319C - Verfahren zur Erhoehung des Streckgrenzenverhaeltnisses und der Biegefaehigkeit von laenglichen Werkstuecken

Info

Publication number: DE968319C
Application number: DEG2451D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Theodor Suess
Original assignee: Huettenwerk Oberhausen AG
Current assignee: Huettenwerk Oberhausen AG
Priority date: 1942-02-20
Filing date: 1942-02-20
Publication date: 1958-02-06

Description

Verfahren zur Erhöhung des Streckgrenzenverhältnisses und der Biegefähigkeit von länglichen Werkstücken Es ist bekannt, die Festigkeit von stangen- oder rohrförmigen Körpern durch Kaltverformung zu steigern. Die Steigerung der Festigkeit ist aber zwangläufig mit einer Verminderung der Dehnung verbunden, die die Gebrauchseignung der Stücke begrenzt. Es kann z. B. Thomas-Rundstahl von größerem Durchmesser, etwa 40 mm, wenn er durch Ziehen kaltverfestigt wird, schon bei geringer Ziehabnahme so spröd werden, daß ein Biegen des Rundeisens nicht mehr möglich ist, ohne daß mit der Gefahr des Auftretens spröder, d. h. verforrnungsloser Brüche zu rechnen ist. Es ist zur Erzeugung höherer Festigkeitseigenschaften durch Kaltverformung auch bereits schon der Werkstoff einer Kaltverdrehung und Kaltverwindung unterworfen worden. Durch das Kaltverdrehen (Verwinden) wird eine Steigerung der Festigkeit und gegenüber der Verformung durch Ziehen eine geringere Neigung zu Sprödbrüchen erreicht. Die geringere Neigung zu Sprödbrüchen ist darauf zurückzuführen, daß die Oberflächenschicht kaltverdrehter oder -verwundener Körper wesentlich weniger von örtlichen Kaltverformungen betroffen wird, als dies bei gezogenen Stücken der Fall ist, wo die örtlich starke Kaltverformung der Oberfläche ursächlich die Neigung zu Sprödbrüchen auslöst.
Wenngleich durch die Anwendung des Kaltverdrehens (Verwindens) eine Verbesserung der Verformbarkeit (der Zähigkeit) der Gebrauchsstücke gegenüber den gezogenen erzielt wird, so reicht sie dennoch für eine Reihe von Verwendungszwecken, nämlich dort, wo von den Stücken eine hohe Festigkeit und gleichzeitig hohe Verformbarkeit und Sicherheit gegen das Auftreten von Sprödbrüchen verlangt wird, nicht aus. Ein Fall, in dem hohe Verformbarkeit gefordert wird, liegt z. B. im kaltverformten Betonbewehrungseisen vor, von dem nicht nur gefordert wird, daß sich die zur Verankerung notwendigen Haken bruchlos biegen lassen, sondern in der Praxis auch, daß sich ein an einer falschen Stelle gebogener Halten wieder aufbiegen läßt, ohne daß das Stück dadurch unbrauchbar wird. Bei der Verwendung kaltverformter Betonstähle hat sich als Mangel herausgestellt, daß die Hakenbiegefähigkeit nicht immer den Anforderungen entspricht, namentlich dann nicht, wenn z. B. Thomasstahl, der bekanntlich etwas sprödigkeitsanfällig ist, verwendet wird.
Der Erfindungsgedanke ist der, die Verformbarkeit von Stangen, Rohren u. dgl., deren Festigkeit durch Kaltverdrehen oder Kaltverwinden gesteigert werden soll, dadurch zu verbessern, daß die Werkstücke von ihrer Glühtemperatur vorzugsweise in Wasser abgeschreckt und alsdann kaltverwunden werden. Beim Verdrehen wasserabgeschreckter Stangen wurde eine nicht vorauszusehende Erhöhung des Streckgrenzenverhältnisses, das ist das Verhältnis zwischen Streckgrenze und Zugfestigkeit, gegenüber walzrohem oder geglühtem Stahl beobachtet. Diese Verbesserung wird offenbar, wenn man gleichverformte Stähle gegenüberstellt, die im Walzzustand und im abgeschreckten Zustand das gleiche Streckgrenzenverhältnis besaßen. Es ergibt sich nach gleicher Kaltverwindung bei den wasserabgeschreckten (7ooodergoo° C) Stählen einhöheres Streckgrenzenverhältnis als bei den nicht abgeschreckten Stählen. Beispielsweise findet man nach einer Verdrehung von ao D im Walzzustand ein Streckgrenzenverhältnis von 7q.0/0, im abgeschreckten Zustand ein Streckgrenzenverhältnis von 85 0/0.
Gleichzeitig wird beobachtet, daß die Dehnung, die im Ausgangszustand bei den abgeschreckten Stählen niedriger ist als bei den gewalzten Stählen mit steigernder Kaltverformung, langsamer absinkt und daher bei gleicher Festigkeit an abgeschreckten und verdrehten Stäben wesentlich höher liegt als an gewalzten und verdrehten Stäben. So ist z. B. eine Festigkeit von 6o kg/mm2, die beim gewalzten Stab nach einer Drehverformung von 5 D Ganghöhe erzielt wird, bei abgeschreckten Stäben aus dem gleichen Stahl nach einer geringeren Verformung von 3o bis 5o D Ganghöhe zu erreichen. Die Dehnung d10 liegt dann beim gewalzten und verdrehten Stab bei 11%, wogegen sie bei den abgeschreckten und verdrehten Stäben um 16% liegt.
Aus der unerwarteten Tatsache, daß abgeschreckte und verdrehte Stähle ein höheres Streckgrenzenverhältnis nach Verformung aufweisen, und der Erscheinung, daß bei gleicher Kaltverformungsfestigkeit die Dehnung der abgeschreckten und verformten Stähle größer ist, ergeben sich bei dem neuen Verfahren erhebliche Ersparnisse an Verwindungsarbeit, unter gleichzeitiger Steigerung der Behandlungswirkung. Abgeschreckte Stäbe brauchen wesentlich weniger verformt zu werden, um bestimmten Festigkeitsanforderungen, wie sie z. B. an hochwertige Betonstähle gestellt werden, zu genügen.
Wird nach bekanntem Verfahren ein gewalzter Rundstahl verdreht, so tritt bei der für Betonstahl erforderlichen Festigkeit infolge des notwendigen hohen Verdrehmaßes eine Verlängerung des Stabes ein, die durch besondere Maßnahmen (beweglicher, unter Zugkraft stehender Spannkopf) ausgeglichen werden muß, wenn der behandelte Stab gerade bleiben soll. Bei Anwendung abgeschreckter Stäbe für den gleichen Zweck genügt eine so geringe Verdrehverformung, daß die dabei auftretenden geringen Längenänderungen keine besonderen Maßnahmen mehr erforderlich machen, um den Stab geradezuhalten.
Ein wesentlicher Vorzug des neuen Verfahrens ist weiter der, daß die Biegefähigkeit um ein Bedeutendes gesteigert wird. Bei gewalzten und verdrehten Stäben geht im Bereich der z. B. für Betonstahl geforderten Festigkeit die Biegefähigkeit sehr stark zurück, so daß es nicht immer möglich ist, einen gebogenen Haken wieder aufzubiegen oder gar nach der anderen Seite zu biegen. Praktische Versuche haben ergeben, daß beiden abgeschreckten und verdrehten Stäben das Auf- und Rückbiegen der Haken ohne weiteres möglich ist, auch dann, wenn die Zusammensetzung des Stahles, z. B. durch höheren Phosphorgehalt oder Stickstoffgehalt, Sprödigkeit vermuten läßt. Das neue Verfahren erlaubt daher die Verarbeitung von in der Zusammensetzung sonst nicht ganz entsprechenden Stählen zu einem hochwertigen Werkstoff, und zwar ohne Begrenzung des Durchmessers für die Herstellung von Betonsonderstahl wie auch für andere Verwendungszwecke, z. B. Schrauben, Niete, Seildrähte, Drahtseile, Kettenstäbe und Werkzeuge.
Vornehmlich als Betonbewehrung zu verwendende Stahlstäbe können das hierfür jeweils geeignete Profil besitzen, wie es z. B. in runder Form mit seitlichen, durchgehenden oder abgesetzten Rippen oder Ansätzen bekannt ist.
Ferner lassen sich zwei oder mehrere erfindungsgemäß behandelte Stäbe schraubenförmig miteinander verwinden. Dabei kann zur Erreichung der geschilderten Festigkeit nur das Verwinden der vorher wärmebehandelten Stäbe genügen.
Auch Nichteisenmetalle können hinsichtlich ihrer Festigkeitseigenschaft durch das erfindungsgemäße Verfahren verbessert werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Erhöhung des Streckgrenzenverhältnisses und der Biegefähigkeit von länglichen, im Querschnitt runden oder ähnlich profilierten kaltverwundenen Werkstücken aus Stahl, Metall oder Metallegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke von ihrer Glüh- oder Walztemperatur vorzugsweise in Wasser abgeschreckt und alsdann kaltverwunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ganghöhe der Kaltverwindung mehr als das Fünfzehnfache des Werkstückdurchmessers beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Stäbe oder Drähte miteinander verwunden werden.
4. Verwendung von nach den Verfahren gemäß Anspruch i bis 3 behandeltem Werkstoff aus Stahl zur Herstellung von Stäben oder Drähten als Betonbewehrung, von Schrauben, Nieten, Rohren, Seildrähten, Seilen, Ketten usw. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 575 001; österreichische Patentschriften Nr. 142 868, 149 879; Stahl und Eisen, 52 (I932), S.433 bis 439; 63 (1943) S. 321, 322; Pomp, »Der Stahldraht«, 1941, S.210; Archiv für das Eisenhüttenwesen, 3 (1929), S. 721 bis 730; Rapatz, »Die Edelstähle«, 3. Auflage, 1942, S. 20; Werkstoffhandbuch Stahl und Eisen, 2. Auflage, 1937, C ii-ro, T:2-i; Die Bautechnik, 26. Jahrgang, 1949, S. 253, 254.