EP0504219A1 - Stahldraht zur verstärkung des einbettungsmaterials, insbesondere beton, sowie das verfahren zur herstellung des stahldrahts. - Google Patents

Stahldraht zur verstärkung des einbettungsmaterials, insbesondere beton, sowie das verfahren zur herstellung des stahldrahts.

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EP0504219A1
EP0504219A1 EP91900314A EP91900314A EP0504219A1 EP 0504219 A1 EP0504219 A1 EP 0504219A1 EP 91900314 A EP91900314 A EP 91900314A EP 91900314 A EP91900314 A EP 91900314A EP 0504219 A1 EP0504219 A1 EP 0504219A1
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EP
European Patent Office
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steel wire
circle
section
diameter
cross
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EP91900314A
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Gyula Czomba
Cs Laszlo Kov
K Andor Lipt
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December 4 Drotmuvek
Original Assignee
December 4 Drotmuvek
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Publication date
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Publication of EP0504219B1 publication Critical patent/EP0504219B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C1/00—Manufacture of metal sheets, metal wire, metal rods, metal tubes by drawing
    • B21C1/003—Drawing materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special drawing methods or sequences
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/04—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of bars or wire
    • B21C37/045—Manufacture of wire or bars with particular section or properties
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/01—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings
    • E04C5/02—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings of low bending resistance
    • E04C5/03—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings of low bending resistance with indentations, projections, ribs, or the like, for augmenting the adherence to the concrete

Definitions

  • the invention relates to a steel wire for reinforcing an embedding material, in particular for reinforcing concrete, and to the method for producing the
  • the steel wire according to the invention not only serves to reinforce the concrete or for prestressing, but it is also possible to use the steel wire in other areas. So e.g. the use of steel wire had also spread to the rubber industry, with some products being reinforced with steel wire, e.g. for conveyor belts, for rubber tires of vehicles. With regard to the fact that the largest amount of steel wire is used in reinforced concrete structures, we will describe the application of the solution according to the invention in connection with the concrete, the viewpoints of the application - analogously - also referring to other areas.
  • the steel wires commonly used to reinforce concrete structures are obtained directly by rolling or by further processing rolled wires.
  • the steel wires used for prestressing the concrete with a high crack resistance / R m 1600-2000 MPa / are cold drawn products.
  • the steel wire prestressing the concrete is assigned the task that the concrete structure embedding the steel wire can also be loaded with the force that results in it, which causes tensile stress.
  • the framework of the known steel wires that occurs during prestressing, reinforcement of the concrete either has a discontinuous or periodic format, or it has a spiral configuration.
  • the cross section of the steel wire with the periodic skeleton is by no means
  • the periodic skeleton is designed or the cross-section deformed in separate work steps, as a result of which in the material of the steel wire the fiber texture - which was created earlier during the drawing process - and the secondary fibrousness is destroyed during the later work steps, as a result of which the mechanical parameters of the steel wire / bending number , Stretching / impaired.
  • the known solutions we would like to mention the Hungarian patent specification HU-PS 159 837, in which steel wire and the method for the production are described.
  • the wire rod is drawn cold, after which the gradually expanding and disappearing sloping skeleton is brought about with a cylinder group for flattening and rib design.
  • the other disadvantage is that the service life of the cylinders is short due to the high load.
  • R m 1600-2000 MPa / the lifespan of the cylinders is so short due to the increased use that the application seems inappropriate.
  • the Hungarian patent HU-PS 158 074 proposes a solution for the production of high-strength steel wires.
  • the invention sets the goal of eliminating the errors, imperfections and other disadvantages of the known, same-purpose solutions, more precisely, to create a cold-drawn steel wire that has an equivalent framework in all cross sections, none in the foot ends of the framework there are sharp corners, furthermore, which has a characteristic fibrous texture and secondary fibrousness.
  • the aim of the method according to the invention was that it should not essentially deviate from the customary method of cold drawing, the method should include one simple and cheap means, no additional operations and means should be claimed, in summary, the production should be possible in a single operation, furthermore the usual fibrous texture and secondary fibrousness of the cold drawn wires should not be destroyed.
  • the set goal is achieved in that the cross section is delimited by a three-armed epitrochoid contour line and has a spiral-like skeleton which has fins which gradually emerge and blur along three production strips.
  • the method according to the invention ensures that the set goal is achieved by removing from the wire with a circular cross section in the course of a cold drawing
  • the method according to the invention expediently represents a plurality of work steps forming a process. It can happen that the wire serving as the starting piece has to be subjected to a preforming in order to obtain a steel wire with the appropriate surface quality and good dimensions for the work steps according to the invention, which are taken in the narrower sense . A material in such a state is called a preformed steel wire. This designation is also understood if the preforming is unnecessary in the course of implementing the method according to the invention, at least within the course of the method according to the invention, taken in the narrower sense.
  • the preformed steel wire which has a cylindrical or circular cross section, is pulled through a stationary drawing tool, the drawing hole of which determines a cross section with a three-armed epitrochoid contour line.
  • the circle that can be written on the cross section has the diameter d k / the radius r k /.
  • the cross section of the semi-finished steel wire obtained during the above-mentioned shaping is around 16-30% smaller than that of the preformed steel wire. This means that in the course of pulling on the stationary drawing tool there is a reduction in the cross-section of 16-30%.
  • the semi-finished steel wire with the cross section with the epitrochoid contour line is pulled through a rotating pulling tool - likewise in the cold state.
  • the drawing hole of the rotating drawing tool has a hexagonal cross section with rounded tips, and has a distorted spiral surface, which results in the skeleton, with a constant thread pitch.
  • This rotating, known pulling tool is free-running and supported in the usual way.
  • the product that leaves the rotating drawing tool is considered to be a finished steel wire.
  • the finished steel wire can be wound onto the drum.
  • the mutual distance between the ribs is 1.6 - 2.5 times the mean diameter, in the contour line of the cross section of the steel. interpreted wire, ie
  • Step designed by pulling on the drawing tools.
  • the tools required for any preforming, the rollers deflecting and moving the steel wire, as well as the stationary drawing tool and the rotating drawing tool are expediently arranged in such a way that the steel wire can be designed in a single production process.
  • the system must be provided with other necessary means known per se, for example for lubrication and cooling, furthermore for the storage of the rotating tool, provide for the organs that absorb axial and radial loads.
  • the design of the peculiar drawing holes of the drawing tools can expediently be carried out using the spark erosion. procedure.
  • the to the spark erosion process. required electrode can be generated with the system according to the Hungarian patent specification 156 607.
  • the epitrochoid determination in question is possible according to the following:
  • r e the radius of the one that derives the trochoid
  • the area of the cross section of the steel wire according to the invention delimited by epitrochoid curves, can be replaced by the area of the circle with the central radius.
  • the essential characteristic of the steel wire according to the invention can therefore be seen in the fact that the contour line of the cross section is a three-armed epitrochoid, the maximum depth of the frame corresponding to the difference in the radius of the inscribing circle of the cross section, along three generative strips and the radius of the inscribed circle, the skeleton gradually unfolds and disappears and is designed with a constant thread pitch.
  • the quotient of the radius of the writable circle of the cross section and the radius of the writable circle is at most 1.15, the thread pitch of the ribs being 10-15 times the mean diameter of the cross section.
  • the essential characteristic of the method according to the invention can be seen in that the steel wire serving as the output with a circular cross section or a possibly preformed steel wire is pulled through a stationary drawing tool, whereby the cross section is reduced by 16-30% and a semi-finished steel wire with a three-armed epitrochoid contour line is created , after which the semi-finished steel wire is drawn through a free-running but supported drawing tool, which has a constant thread pitch, a distorted spiral surface and a drawing hole with a sexagonal cross-section with rounded tips, in which the Area of the hexagon corresponds to the diameter of the circle, which can be inscribed as an inner tangent to the contour line of the finished steel wire, while the width of the hexagon corresponds to the diameter of the marking circle, which corresponds to the contour of the finished one
  • the steel wire according to the invention and the method used for the production are based on the enclosed
  • FIG. 3 shows the cross section of the steel wire following the preforming and the cross section of the semi-finished steel wire, drawn on top of one another;
  • Figure 4 shows the cross section of the drawing hole of the rotating drawing tool and the cross section of the semi-finished steel wire, drawn on top of each other.
  • Geometric ratios are expediently chosen so that the maximum height of the framework 5 corresponds to the 4 to 7% of the mean diameter.
  • the sketch according to FIG. 2 represents a possible embodiment of the plant for the production of the steel wire according to the invention.
  • the method according to the invention is described in detail.
  • the emerging steel wire 1 represents the material entered as an example.
  • the material must be subjected to a heat treatment, depending on the particular need Surface preparation is required, the cross-section can possibly be changed with the preparatory tools 11.
  • the rollers 10 secure the movement, guidance and deflection of the steel wire 1.
  • the operations previously mentioned are known per se and do not belong to the scope of the invention.
  • the cross section of the material gradually decreases, the strength increases.
  • the steel wire is produced, the shaping of which takes place using the method according to the invention - in the narrower sense - taken. This means that the individual preforming operations can take place in separate processes.
  • the preformed steel wire - which is in the cold state - is pulled through the stationary drawing tool 2.
  • the pull hole has a three-armed epitrochoid cross section.
  • the steel wire 6 entering the stationary drawing tool has a circular cross section, the emerging semi-finished steel wire 8 - as can be seen in FIG. 3 - being profiled.
  • the cross section of the steel wire - depending on the material quality - decreases by about 16-30%.
  • the preformed steel wire 6 also has a circular cross section, which can be characterized by the diameter D 'following the preforming. /
  • the diameter D 'the eventu following preforming operations is smaller than the initial diameter D.
  • the semi-finished steel wire 8 - which is created after the stationary drawing tool 2 - has a cross section with a three-armed epitrochoidal contour line 4.
  • the semi-finished steel wire 8 is transformed into the finished steel wire 9 with the aid of the rotating drawing tool 3.
  • the rotating drawing tool 3 has a drawing hole, the cross section of which represents a hexagon with rounded tips.
  • the cross-section has the contour line 7.
  • the drawing hole shows a uniform thread pitch in the axial direction, it has a distorted spiral surface.
  • the rotating drawing tool is supported in a manner known per se, it is free-running. In the case of the hexagon with the contour line 7 and chipped off points, this corresponds to
  • Point width 1 the diameter d k of the writable circle with the cross section of the semi-finished steel wire 8 with the contour line 4, at the same time the area width 1 corresponds to the diameter of the writable circle / d b /.
  • the rotating drawing tool 3 is also designed using the spark erosion.
  • the finished steel wire 9 can be wound onto the drum 12 / FIG. 2 /.
  • the required force can be pulled in part by the Drum 12 are exercised.
  • the skeleton is designed without any separate technological phase, simply by pulling it on the drawing tools.
  • Another advantageous characteristic is that the steel wire retains the fiber texture created during the cold drawing, the secondary fiberiness, as a result the mechanical properties will be favorable, e.g. the number of bends and the elongation.
  • Another advantage of the steel wire according to the invention is that slipping out of the embedding material, e.g. Concrete, and torsion through the skeleton is prevented by the epitrochoid shape. With such a geometric design, there are no sharp corners, as a result of which stress-collecting parts in the finished steel wire are avoided.
  • the steel wire according to the invention can be used as an independent strand or twisted in strands.

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Description

Stahldraht zur Verstärkung des Einbettungsmaterials, insbesondere Beton, sowie das Verfahren zur Herstellung des Stahldrahts
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Stahldraht zur Verstärkung einese Einbettungsmaterials, insbesondere zur Verstärkung von Beton , sowie das Verfahren zur Herstellung des
Stahldrahts.
Der erfindungsgemässe Stahldraht dient nicht nur zur Verstärkung des Betons, bzw. zur Vorspannung, sondern es besteht die Möglichkeit auch auf sonstigen Gebieten den Stahϊdraht zu verwenden. So z.B. hatte sich die Verwendung des Stahldrahts auch in der Gumiindustrie verbreitet, wobei einige Produkte mit Stahldraht verstärkt werden, z.B. bei Transportbändern, bei Gummireifen von Fahrzeugen. Mit Hinsicht darauf, dass die grösste Menge der Stahldrähte in Eisenbetonkonstruktionen verwendet wird, werden wir die Anwendung der erfindungsgemässen Lösung im Zusammenhang mit dem Beton beschreiben, wobei die Standpunkte der Anwendung - sinngemäss - sich auch auf andere Gebiete beziehen.
Die zur Verstärkung der Betonkonstruktionen üblichen Stahldrähte werden unmittelbar durch Walzen oder durch die Weiterverarbeitung von gewalzten Drähten gewonnen. Die zur Vorspannung des Betons dienenden Stahldrähte mit einer hohen Rissfestigkeit /Rm=1600-2000 MPa/ sind kalt gezogene Produkte.
Dem den Beton vorspannenden Stahldraht wird die Aufgabe zugeteilt, dass die den Stahldrahteinbettende Beton - konstruktion auch mit der darin entstehenden Kraft, die eine Zugspannung hervorruft, belastet werden könne.
Zusammenarbeit zwischen Stahldraht und Beton wird durch die Verankerung gewährleistet, die durch das Gerippe auf dem Stahldraht weitgehend gefördert wird. Demnach wird dem Gerippe die Aufgabe zugeteilt die Kraft zwischen Beton und Stahldraht zu übertragen. Stand der Technik
Das bei der Vorspannung, Verstärkung des Betons vorkommende Gerippe der bekannten Stahldrähte weist entweder ein diskontinuierliches oder periodisches Format auf, oder es ist spiralförmig ausgestattet. Der Querschnitt des Stahldrahts mit dem periodischem Gerippe ist keinesfalls
konstant, da auf dem Aussenteil des Stahldrahts ent - stehende verschiedene Eindrücke - sich wiederholend - das Gerippe bilden, woraus es hervorgeht, dass bei den Eindrücken der Querschnitt offensichtlich geringer ist. Der Stahldraht mit dem spiralem Gerippe tendiert sich auf Einwirkung der Belastung im Beton zu verdrehen. Beseitigung bzw. Verhinderung der Verdrehung wird z.B. durch Verzerrung des Kreisquerschnittes des Stahldrahts erreicht, z.B. durch Abschlag an beiden Seiten, oder wird das Gerippe zerrissen oder werden Gerippestreifen mit entgegengesetzter Gewindesteigung ausgestaltet. Sowohl bei dem periodischen Gerippe, als auch bei spiralen Gerippen sind starke Übergänge, Ecken vorhanden, und es ist wohlbekannt, dass diese spannungssammelnde Stellen sind, wo infolge der Ausstaltung der Spannungsspitzen Risse entstehen können. Die hier geschilderten Nachteile treten im Laufe des Gebrauchs auf, wobei das bei bekannten Stahldrahten vorkommende periodische Gerippe, bzw. die Verzerrung des Kreisquerschnittes auch aus dem Standpunkt der Verfertigung als nachteilig betrachtet werden. Im Laufe der Herstellung des Stahldrahts wird nämlich dem Ziehen des
Drahts folgend, in separaten Arbeitsgängen das periodische Gerippe ausgestaltet bzw. der Querschnitt deformiert, wodurch in dem Werkstoff des Stahldrahts die - während des Ziehvorgangs - früher entstandene Fasertextur, die sekundäre Faserigkeit während der späteren Arbeitsgänge zerstört wird, wodurch die mechanischen Parameter des Stahldrahts /Biegezahl, Dehnung/ beeinträchtigt werden. Als Beispiel für die bekannten Lösungen möchten wir die ungarische Patentschrift HU-PS 159 837 erwähnen, in der Stahldraht und das Verfahren zur Herstellung geschildert sind. Die hier vorgeschlagene Lösung dient zur Herstellung von Stahldrähten mit niedriger Festigkeit /Rm=1200 MPa/. Im Sinne dieser Lösung wird der Walzdraht kalt gezogen, wonach das sich allmählich ausstaltende und verschwindende schräge Gerippe mit einer Zylindergruppe für Verflachung und Rippengestaltung zustandegebracht wird.
Einer der Nachteile des erwähnten Verfahrens zeigt sich darin, dass die Bearbeitung der profilierten Zylinder der das Gerippe ausstaltenden Zylindergruppe äusserst kostaufwendig ist.
Der andere Nachteil zeigt sich darin, dass die Lebensdauer der Zylinder infolge der hohen Inanspruchnahme gering ist. Bei der Herstellung der Spannstahldrähte mit hoher Festigkeit /Rm= 1600-2000 MPa/ ist die Lebensdauer der Zylinder infolge der erhöhten Inanspruchnahme so kurz, dass die Anwendung unsinngemäss scheint. Die ungarische Patentschrift HU-PS 158 074 schlägt eine Lösung zur Herstellung von hochfesten Stahldrähten vor.
Im Sinne der Patentschrift verflachen zwei einander gegenüberliegende Zylinder - als ein Zylinderpaar - den
Draht mit dem Kreisquerschnitt, wonach auf dem derweise erzeugten profilierten Draht das spirale deformierte Gerippe mit konstanter Gewindesteigung ausgestaltet wird, undzwar mit einem freilaufenden Ziehwerkzeug, mit einem Ziehloch mit verzerrter- spiraler Fläche. Die Verflachung wird bei dieser Lösung darum erfordert, da die spirale Rippe an sich keine befriedigendere Haftung an dem Beton - infolge der Verdrehung, der "Drillung" - gewährleistet, als die glatte Zylinderfläche.
Auch bei diesem Stahldraht ist beim Treffen des verflachten Teils und des zylindrischen Mantelteils eine Kante vorhanden, an dieser Stelle tendiert das Produkt zu Rissen. Ein weiterer Nachteil zeigt sich darin, dass wegen der hohen Festigkeit die glatten Zylinder nur mit Schwierig keit in den Ziehprozess eingepasst werden können. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass bei kleinen Dimensionen die Lagerung keinesfalls mit voller Sicherheit realisiert werden kann. Der guten Ordnung halber soll es noch bemerkt werden, dass mit glatten, oder mit ausschliesslich spiralem Gerippe versehenen Drähten erst, dann eine befriedigende Verankerung erreicht werden kann, wenn diese in Litzen verdrallt werden. Die Litze kann sich weder verdrehen, noch auseinander gedrallt werden. Hingegen, wenn in den Litzen mehrere Stahldrähte ange- wendet werden, entstehen Mehrkosten, die auch durch das Verdrallen erhöht werden, da es einen separaten Arbeitsgang darstellt.
Das Wesen der Erfindung
Der Erfindung wird das Ziel gesetzt, die Fehler, Mangelhaftigkeiten und sonstige Nachteile der bekannten, zu selben Zwecken dienenden Lösungen zu eliminieren,noch genauer, einen kalt ziehbaren Stahldraht zu schaffen, der in allen Querschnitten ein gleichwertiges Gerippe aufweist, in den Fussenden des Gerippes keine einen scharfen Übergang ergebenden Ecken vorhanden sind, desweiteren, der eine charakteristische faserige Textur und sekundäre Faserigkeit aufweist.
Dem erfindungsgemässen Verfahren wurde das Ziel gesetzt, dass es im wesentlichen nicht von der üblichen Methode des Kaltziehens abweiche, das Verfahren soll mit ein fachen und billigen Mitteln realisiert werden, es sollen keine akzessorischen Arbeitsgänge und Mittel beansprucht werden, zusammengefasst, es soll die Herstellung in einem einzigen Arbeitsgang ermöglicht werden, desweiteren die übliche faserige Textur und sekundäre Faserigkeit der kaltgezogenen Drähte keinesfalls zerstört seien.
Bei dem erfindungsgemässen Stahldraht wird das gesetzte Ziel dadurch erreicht, indem der Querschnitt von einer dreiarmigen epitrochoiden Konturlinie begrenzt ist und ein spiralartiges Gerippe aufweist, die entlang drei Erzeugungsstreifen graduell entstehende und verschwimmende Rippen aufweist.
Im wesentlichen sichert das erfindungsgemässe Verfahren das Erreichen des gesetzten Ziels dadurch, indem aus dem Draht mit Kreisquerschnitt, im Laufe eines Kaltzieh -
Prozesses, mit einem Zugwerkzeug der Querschnitt mit der epitrochoiden Konturlinie ausgestaltet wird, darauffolgend, auf einem sich drehenden Werkzeug ein Kaltzugarbeitsgang vor sich geht, im Laufe dessen das eigenartige Ziehloch das spiralartige Gerippe des Drahts und den endgültigen Querschnitt des Stahldrahts bestimmt, und ausstaltet.
Aufgründe unserer Prüfungen haben wir es festgestellt, dass zwischen den Radien des umlaufbaren Kreises der den Querschnitt des Stahldrahts bestimmenden epitrochoiden Konturlinie und des einschreibbaren Kreises ein Ver - hältnis von höchstens 1,15 bestehen kann. Gleichzeitig ist die Gestaltung als vorteilhaft betrachtet, wenn die Gewindesteigung der Rippen das 10-15-fache des Durchmessers des Mittelkreises zwischen den vorhererwähnten Kreisen beträgt, und innerhalb sich sechs Rippen befinden. Übrigens ist dieses Gerippe spiralartig und periodisch.
Zweckmässig stellt das erfindungsgemässe Verfahren mehrere, einen Prozesses bildende Arbeitsgänge dar. Es kann vorkommen, dass der als Ausgangstück dienende Draht einer Vorformung ausgesetzt werden muss, damit man zu den im engeren Sinne genommenen, erfindungsgemässen Arbeitsgängen einen Stahldraht mit entsprechender Flächenqualität und mit guten Abmessungen erhält. Ein Werkstoff in solchem Zustand wird als vorgeformter Stahldraht bezeichnet. Diese Benennung wird auch dann verstanden, wenn im Laufe der Realisierung des erfindungsgemässen Verfahrens die Vorformung sich erübrigt, wenigstens innerhalb des Verlaufs des im engeren Sinne genommenen erfindungsgemässen Verfahrens.
Der vorgeformter Stahldraht, der einen Zylindrischen, bzw. kreisförmigen Querschnitt aufweist, wird im kalten Zustand hindurch ein stationäres Ziehwerkzeug gezogen, dessen Ziehloch einen Querschnitt mit dreiarmiger epitrochoider Konturlinie bestimmt. Der den Querschnitt anschreibbare Kreis weist den Durchmesser dk /den Radius rk / auf. Der während der vorerwähnten Formung erhaltene Querschnitt des halbfertigen Stahldrahts ist um 16-30% kleiner, als jener des vorgeformten Stahldrahts. Das bedeutet, dass im Laufe des Hindurchziehens auf dem stationären Ziehwerkzeug eine Verringerung bei dem Quer - schnitt um 16-30% entsteht.
Demnach wird der halbfertige Stahldraht mit dem Querschnitt mit der epitrochoiden Konturlinie hindurch ein sich drehendes Zugwerkzeug - gleicherweise in kaltem Zustand - hindurchgezogen. Das Ziehloch des sich drehenden Ziehwerkzeuges weist einen hexagonalen Querschnitt mit abgerundeten Spitzen auf, und hat eine, das Gerippe ergebende, verzerrte-spirale Fläche, mit ständiger Gewindesteigung. Dieses sich drehende, an sich bekannte Ziehwerkzeug ist freilaufend und auf die übliche Weise unterstützt. Das Produkt, das das sich drehende Ziehwerkzeug verlässt, wird im Sinne der Erfindung als fertiggestellter Stahldraht betrachtet. Am Ende des Fertigungsprozesses kann der fertiggestellte Stahldraht auf die Trommel aufgewickelt werden.
Die Spitzenweite lk des Sechsecks mit der abgeschlagenen Spitze in dem Querschnitt des rotierenden Ziehwerkzeugs ist mit dem Durchmesser des anschreibbaren Kreises dk der epitrochoiden Konturlinie /lk= dk/ übereinstimmend, gleichzeitig entspricht die Flächenweite lb des Sechsecks dem Durchmesser db des einschreibbaren Kreises der epitrochoiden Konturlinie /lb= db/. Auf diese Weise wird auf dem Stahldraht durch Hindurchziehen über das rotierende Ziehwerkzeug ein Gerippe zustandegebracht, das im Ver - hältnis zu der Längsachse des Stahldrahts schräg verläuft, mit sechs Anschnitten, entlang dreier Erzeugendenstreifen allmählich sich gestaltet und verschwindet, wobei die Höhe der Rippen den Unterschied zwischen dem
Radius rk des anschreibenden Kreises und dem Radius rb des einschreibbaren Kreises darstellt, d.h. rk-rb. Innerhalb des Gerippes beträgt der gegenseitige Abstand zwischen den Rippen das 1,6 - 2,5-fache des Mitteldurchmessers, in der Konturlinie des Querschnitts des Stahl-. drahts gedeutet, d.h.
1,6 d - 2,5 d , wobei
Die maximale Höhe der Rippen beträgt 4-7% des nun gedeuteten Mitteldurchmesser "d". Das derweise entstehende Gerippe wird ohne irgendwelchen weiteren technologischen
Schritt, durch Hindurchziehen auf den Ziehwerkzeugen ausgestaltet.
Bei der Anlage zur Realisierung des erfindungsgemässen Verfahrens werden die für eine eventuelle Vorformung erforderliche Werkzeuge, die den Stahldraht ablenkenden und bewegenden Rolen, sowie das stationäre Ziehwerkzeug und das rotierende Ziehwerkzeug zweckmässig so angeordnet, dass der Stahldraht in einem einzigen Fertigungsprozess ausgestaltet werden könne. Selbstverständlich muss die Anlage mit ansonsten erforderlichen, an sich bekannten Mitteln versehen werden, z.B. für Schmieren und Kühlung, desweiteren muss man für die Lagerung des rotierenden Werkzeugs, für die axiale und radiale Belastungen aufnehmenden Organe sorgen.
Die- Gestaltung der eigenartigen Ziehlöcher der Ziehwerkzeuge kann zweckmässig unter Anwendung des Funkenerosiv-. verfahrens vorgenommen werden. Die zu dem Funkenerosiv- verfahren. erforderliche Elektrode kann mit der Anlage nach der ungarischen Patentschrift 156 607 erzeugt werden. Im Zusammenhang mit der erfindungsgemässen Lösung ist die in Frage kommende Epitrochoidbestimmung laut den folgenden möglich:
x = 4.re . cos φ - l . re . cos 4 y = 4.re . sinφ -l . re . sin 4
wobei
re = der Radius des die Trochoide ableitenden
abrollenden Kreises,
φ = Parameter.
Radius des die Trochoide anschreibenden Kreises:
rk = / 4 +l / . re
Radius des einschreibbaren Kreises der Trochoide:
rb = / 4- l / . re
Der Mittelradius r = 4.re
Die Fläche des mit epitrochoiden Kurven begrenzten Querschnitts des erfindungsgemässen Stahldrahts kann für die Praxis mit der Fläche des Kreises mit dem Mittel- radius ersetzt werden.
Der Wert des Parameters l beträgt l= 0,28, es scheint zweckmässig den Wert 0,18 - 0,19 zu wählen. Die wesentliche Charakteristik des erfindungsgemässen Stahldrahts zeigt sich daher darin, dass die Kontur - linie des Querschnitts eine dreiarmige Epitrochoide ist, wobei die maximale Tiefe des Geripps der Differenz des Radius des anschreibenden Kreises des Querschnitts, entlang dreier Erzeugendenstreifen und des Radius des einschreibenden Kreises entspricht, das Gerippe allmählich sich ausstaltet und verschwindet und mit ständiger Gewindesteigung ausgestaltet ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführung des vorgeschlagenen Stahldrahts beträgt der Quotient des Radius des anschreibbaren Kreises des Querschnitts und des Radius des einschreibbaren Kreises höchstens 1,15, wobei die Qewindesteigung der Rippen das 10-15-fache des Mitteldurchmessers des Querschnitts beträgt.
Die wesentliche Charakteristik des erfindungsgemässen Verfahrens zeigt sich darin, indem der als Ausgang dienende Stahldraht mit einem Kreisquerschnitt oder ein eventuell vorgeformter Stahldraht hindurch ein stationäres Ziehwerkzeug gezogen wird, wodurch der Querschnitt um 16-30% sieht verringert und ein halbfertiger Stahldraht mit dreiarmiger epitrochoider Konturlinie entsteht, wonach der halbfertige Stahldraht hindurch ein freilaufendes aber unterstütztes Ziehwerkzeug gezogen wird, das eine konstante Gewindesteigung, eine verzerrte-spirale Fläche aufweist und ein Ziehloch mit einem sexagonalen Querschnitt mit abgerundeten Spitzen hat, bei dem die Flächenweite des Sechsecks dem Durchmesser des Kreises, der als innerer Tangens zu der Konturlinie des fertigen Stahldrahts eingeschrieben werden kann, entspricht, - während die Spitzweite des Sechsecks dem Durchmesser des anschreibender Kreises - der die Kontur des fertigen
Stahldrahts tangiert - entspricht und bei dem der Durchmesser des letzterwähnten anschreibbaren Kreises dem
Durchmesser des konzentrischen, die Spitzen des Sechs¬ecks abschlagenden Kreises entspricht.
Kurze Erleuterung der Zeichnungen
Der erfindungsgemässe Stahldraht und das zur Herstellung dienende Verfahren werden aufgrund der beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 den Querschnitt einer Ausführung des erfindungsgemässen Stahldrahts,
Figur 2 die wichtigeren Bestandteile der Anlage zur
Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, Figur 3 stellt den Querschnitt des Stahldrahts der Vorformung folgend und den Querschnitt des halb- fertigen Stahldrahts, aufeinander gezeichnet, dar;
Figur 4 zeigt den Querschnitt des Ziehlochs des rotierenden Ziehwerkzeugs und den Querschnitt des halbfertigen Stahldrahts, aufeinander gezeichnet.
Bevorzugte Verwirklichung der Erfindung
Bei dem in Figur 1 dargestellten erfindungsgemässen Stahl draht 9 mit dem veranschaulichten Querschnitt sind das Gerippe 5 und die epitrochoide Konturlinie 4 wohl ersichtlich. Der rundum die Konturlinie 4 anschreibbare Kreis ist mit einer dünnen Linie dargestellt. Der Durchmesser dk des anschreibbaren Kreises, sowie der Durchmesser db des einschreibbaren Kreises sind eingezeichnet. Unter Anwendung dieser Bezeichnung kann der Mitteldurchmesser folgenderweise bestimmt werden: d =
wobei der Mittelradius r dem Wert r = entspricht.
Von der Figur 1 geht es eindeutig hervor, dass die Höhe des Gerippes 5 der Differenz zwischen dem Radius des anschreibbaren Kreises rk und dem Radius rb des einschreibbaren Kreises entspricht, d.h. rk - rb, wobei rk = £ und rb =
Zweckmässig werden geometrische Verhältnisse so gewählt, dass die Maximalhöhe des Gerippes 5 dem 4 - 7% des Mitteldurchmessers entspreche.
Die Skizze laut Figur 2 stellt eine mögliche Ausführung der zur Herstellung des erfindungsgemässen Stahldrahts dienenden Anlage der, im Zusammenhang mit Figur 2 wird das erfindungsgemässe Verfahren in Einzelheiten be - schrieben. Der austretende Stahldraht 1 stellt den insals Beispiel dienende Verfahren eingegebenen Werkstoff dar. Dem jeweiligen Bedarf entsprechend muss das Material einer Wärmebehandlung unterworfen werden, eine Flächevorbereitung ist erforderlich, eventuell kann man mit den vorbereitenden Werkzeugen 11 den Querschnitt verändern. Im Laufe der Arbeitsgänge sichern die Rollen 10 die Bewegung, Führung und Ablenkung des Stahldrahts 1. Die bisher erwähnten Arbeitsgänge sind an sich bekannt , sie- gehören nicht zum Gegenstandskreis der Erfindung.
Im Laufe dieser Umformung nimmt der Querschnitt des Materials allmählich ab, die Festigkeit nimmt zu. Einer eventuellen Vorformung folgend entsteht der Stahldraht, dessen Umformung unter Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens - im engeren Sinne genommen - vor sich geht. Das bedeutet, dass die einzelnen Arbeitsgänge der Vorformung in separaten Prozessen stattfinden können.
Der vorgeformte Stahldraht - der sich in kaltem Zustand befindet - wird hindurch das stationäre Ziehwerkzeug 2 gezogen. Das Ziehloch weist einen dreiarmigen epitrochoiden Querschnitt auf. Der in das stationäre Ziehwerkzeug eintretende Stahldraht 6 weist einen Kreisquerschnitt auf, wobei der austretende halbfertige Stahldraht 8 - wie es in Figur 3 ersichtlich ist - profiliert ist. Im Laufe des Hindurchziehens auf dem stationären Ziehwerkzeug 2 nimmt der Querschnitt des Stahldrahts - in der Abhängigkeit der Materialqualität - um etwa 16 - 30% ab. Aus der Figur 3 geht es hervor, dass der vorgeformte Stahldraht 6 noch einen Kreisquerschnitt aufweist, der durch den Durchmesser D' der Vorformung folgend charakterisiert werden kann. /Der Durchmesser D' den eventu eilen vorformenden Arbeitsgängen folgend ist kleiner, als der Ausgangsdurchmesser D./ Der halbfertige Stahldraht 8 - der nach dem stationären Ziehwerkzeug 2 entsteht - weist einen Querschnitt mit dreiarmiger epitrochoidaler Konturlinie 4 auf. Unter Zuhilfenahme der Figur 4 wird das Verfahren weiter erLäutert. Der halbfertige Stahldraht 8 wird unter Zuhilfenahme des rotierenden Ziehwerkzeugs 3 in den fertigen Stahldraht 9 umgestaltet. Das rotierende Ziehwerkzeug 3 weist ein Ziehloch auf, dessen Querschnitt einen Sechseck mit abgerundeten Spitzen darstellt. Der Querschnitt verfügt über die Konturlinie 7. Das Ziehloch zeigt eine gleichmassige Gewindesteigung in axialer Richtung, es hat eine verzerrte-spirale Fläche. Das rotierende Ziehwerkzeug ist auf an sich bekannte Weise unterstützt, dabei ist es freilaufend. Bei dem Sechseck mit der Konturlinie 7 und abgeschlagenen Spitzen entspricht die
Spitzenweite 1, dem Durchmesser dk des anschreibbaren Kreises bei dem Querschnitt des halbfertigen Stahl - drahts 8 mit der Konturlinie 4, gleichzeitig entspricht die Flächenweite 1, dem Durchmesser des einschreibbaren Kreises /db/. Gestaltung des rotierenden Ziehwerkzeugs 3 erfolgt ebenfalls durch Anwendung des Funkenerosiv.
Verfahrens.
Zuletzt kann der fertiggestellte Stahldraht 9 auf die Trommel 12 aufgewickelt werden /Figur 2/. Die zum
Ziehen erforderliche Kraft kann teilweise durch die Trommel 12 ausgeübt werden.
Der erfindungsgemässe Stahldraht, der im Laufe des erfindungsgemässen Verfahrens hergestellt wird, kann eine hohe Festigkeit aufweisen, z.B. bei einem Stahldraht ∅ 5 mm beträgt die Festigkeit Rm= 1600 - 2000 MPa.
Ein Vorteil der Erfindung zeigt sich darin, dass das Gerippe ohne etwaige separate technologische Phase, bloss durch Hindurchziehen auf den Ziehwerkzeugen ausgestaltet wird. Eine weitere vorteilhafte Charakteristik besteht darin, dass der Stahldraht die während des Kaltziehens entstehende Fasertextur, die sekundäre Faserigkeit behält, als Erfolg werden die mechanischen Eigenschaften günstig sein, wie z.B. die Biegezahl und die Dehnung.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Stahldrahts besteht darin, dass Ausrutschen aus dem Einbettungsmaterial, z.B. Beton, und Torsion durch das Gerippe durch die epitrochoide Form verhindert wird. Bei einer derartigen geometrischen Gestaltung sind keine scharfen Ecken vorhanden, wodurch spannungssammelnde Teile bei dem fertigen Stahldraht vermieden werden.
Der erfindungsgemässe Stahldraht kann als selbständiger Strang oder in Litzen gedrallt verwendet werden.

Claims

Patentansprüche:
1. Stahldraht zur Verstärkung von Einbettungsmaterialien, insbesondere Beton, da d u r c h g e k e nn z e i c hn e t , dass die Konturlinie /4/ des Querschnitts eine dreiarmige Epitrochoide ist, desweiteren allmählich sich ausstaltendes und verschwindendes, entlang dreier Erzeugendestreifen liegendes Gerippe /5/ mit konstanter Gewindesteigung aufweist, dessen maximale Tiefe der Differenz zwischen dem Radius /rk/ des anschreibbaren Kreises des Querschnitts und dem Radius /rb/ des einschreibbaren Kreises entspricht.
2. Stahldraht nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Quotient des Radius /rk/ des anschreibbaren Kreises des Querschnitts und des Radius des einschreibbaren Kreises /rb/, d.h. der Quotient höchstens 1,15 sein kann, wobei die
Gewindesteigung des Gerippes /5/ das lo-15-fache des
Mitteldurchmessers /d/ des Querschnitts beträgt. -
3. Verfahren zur Herstellung des Stahldrahts nach Anspruch 1 oder 2, da d u r c h g e k e n n z e i c hn e t , dass der Ausgangsstahldraht /1/ mit einem Kreisquerschnitt oder ein vorgeformter Stahldraht /8/ hindurch ein stationäres Ziehwerkzeug /2/ gezogen wird, wodurch ein halbfertiger Stahldraht /8/ mit dreiarmiger epitrochoider Konturlinie /4/ und mit einem um 16-30% verringerten Querschnitt entsteht, wonach der halbfertige Stahldraht /8/ durch ein unterstütztes, aber freilaufendes Ziehwerkzeug /3/ hindurchgezogen wird, das mit einem Ziehloch mit einem sechskantigem und bei den Spitzen abgerundeten Querschnitt, mit kon- stanter Gewindesteigung und verzerrter-spiraler Fläche versehen ist, bei dem die Flächenweite des Sechsecks /lb/ dem Durchmesser des, als innerer Tangens zu der Konturlinie /4/ des fertigen Stahldrahts /9/ einschreib- baren Kreises entspricht, während die Spitzenweite /lk/ dem Durchmesser des, als äusserer Tangens zu der Konturlinie des fertigen Stahldrahts /9/ anschreibbaren Kreises entspricht, wobei der Durchmesser /dk/ des letzterwähnten anschreibbaren Kreises mit dem Durchmesser des damit konzentrischen, die Spitzen des Sechsecks abschlagenden Kreises übereinstimmt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Gestaltung in halbfertigen Stahldraht /8/ und fertiggestellten Stahldraht /9/, zusammen mit einer eventuellen Vorformung in einem einzigen Arbeitsgang vor sich geht.
A U S Z U G
Stahldraht zur Verstärkung des einbettenden Materials, insbesondere Beton, sowie das Verfahren zur Herstellung des Stahldrahts Die Erfindung bezieht sich auf einen Stahldraht zur Verstärkung des einbettenden Materials, insbesondere Beton, sowie auf das Verfahren zur Herstellung eines derartigen Stahldrahtes.
Der erfindungsgemässe Stahldraht kann dadurch gekennzeichnet werden, dass die Konturlinie des Querschnitts eine dreiarmige Epitrochoide darstellt und entlang der drei erzeugenden Streifen sich allmählich ausstaltende und verschwindende Gerippe /5/ mit konstanter Gewindesteigung vorhanden sind, deren maximale Tiefe der Differenz zwischen dem Radius /rk/ des ansehreibbaren.
Kreises des Querschnitts und dem einschreibbaren Radius /rb/ entspricht. Desweiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung des Stahldrahts; die wesentliche Charakteristik zeigt sich darin, indem der Ausgangsstahldraht mit einem Kreisquerschnitt /1/ oder eventuelle der vorgeformte Stahldraht /6/ hindurch ein stationäres Ziehwerkzeug /2/ gezogen wird, wodurch ein halbfertiger Stahldraht /8/ mit einer dreiarmigen epitrochoiden Konturlinie /4/ und mit einem um 16-30% ver- ringertem Querschnitt entsteht, darauffolgend wird der halbfertige Stahldraht /8/ hindurch ein unterstütztes aber freilaufendes Ziehwerkzeug /3/ gezogen; das mit einem Ziehloch mit ständiger Gewindesteigung, mit einer verzerrten-spiralen Fläche ausgestaltet ist und einen sechseckigen Querschnitt mit abgerundeten Spitzen aufweist, bei dem die Flächenweite /lb/ dem Durchmesser /db/ des zu der Konturlinie des fertigen Stahldrahts /9/ als innere Tangente einschreibbaren Kreis entspricht, während die Spitzenweite /lk / des Sechsecks dem Durchmesser /dk/ des anschreibenden Kreises - der die Kontur /4/ des fertigen Stahldrahts /9/ tangiert, - entspricht, und bei dem der Durchmesser des anschreibenden Kreises /dk/ mit dem Durchmesser des damit konzentrischen, die Spitze des Sechsecks abschlagende Kreises gleich ist.
LISTE DER REFERENZNUMMERN 1 ausgehender Stahldraht
2 stationäres Ziehwerkzeug
3 rotierendes Ziehwerkzeug
4 Konturlinie
5 Gerippe
6 vorgeformter Stahldraht
7 Konturlinie
8 halbfertiger Stahldraht
9 fertiger Stahldraht
10 Roller
11 vorformendes Werkzeug
12 Trommel
D Ausgangsdurchmesser
D' Durchmesser der Vorformung folgend dk Durchmesser des anschreibenden Kreises rk Radius des anschreibenden Kreises db Durchmesser des einschreibenden Kreises rb Radius des einschreibenden Kreises d Mitteldurchmesser
r Mittelradius
1k Spitzenweite
1b Flächehweite
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