HU198769B - Süveggerenda - Google Patents

Abstract

A találmány szerinti süveggerenda teste (111 olyan, önmagában ismert módon túlöregített AIZnMg típusú aluniiniumötvözel-ből van kialakítva, amelyben a Zn 4,3-5,5 tömeg% között, a Mg 0,8-1,4 l.ömeg%, a Zr 0,08-0,2 töineg% között van, és emellett vagy 0,2-0,5 tömeg% Mn-t vagy 0,1-0,3 lömeg% Cr-t tartalmaz, és a hosszanti üreg (14) hosszirányra merőleges síkban vett keresztmetszete nyújtott, célszerűen álló téglalap alakú. A süveggerendához a végek közelében célszerűen aluminiumótvözetból sajtolt, talppal ellátott billenőcsap (12) van hegesztve. A két oldalfelület célszerűen párhuzamos egymással és merőleges a hordfelületekre. (3-4. ábrák)

Description

A találmány tárgya olyan süveggerenda, amelynek alumíniumötvözetből sajtolt hosszúkás teste, a testben kialakított hosszanti ürege, valamint a test két, egymással szemközti hosszanti oldalán kiképzett és egymással párhuzamos hordfelületűi vannak, amelyek kétoldalt hosszanti peremmel vannak ellátva.

, Ilyen süveggerendákat általánosan használnak a bányászatban különféle föld alatti térségek biztosítására. Az élet- és vagyonvédelem szempontjai a föld alatti alkalmazásnál különleges követelményeket, támasztanak a süveggerendákkal szemben. Lehetőség szerint ki kell zárni a hirtelen töréseket, mivel ezek katasztrófákhoz vezethetnek. A süveggerendának tehát törés előtt képlékeny alakváltozást kell szenvednie, hogy ezáltal mintegy jelezze a túlterhelést és a tőrésveszélyt.

A megfelelő teherbírás (szilárdság) és képlékenység egymásnak ellentmondó követelményeit az eddigi gyakorlatban oly módon próbálták kielégíteni, hogy a süveggerenda profiljának geometriáját .rogyásra hajlamossá ' tették. A hazai gyakorlatban általánosan alkalmazott KS 120 típusú süveggerendák testében kör keresztmetszetű hosszanti üreget alakítanak ki, és a profil kétoldalt ennek megfelelően kihasasodó. A süveggerenda anyaga AlMgSil típusú nemesített alumíniumötvözet, amelynek szakítószilárdsága R« = - 280 MPa, folyáshatára Rpo,2 = 210 MPa. A süveggerenda névleges h&jlitónyomatéki teherbírása Mh = 35 kNm és egyirányú nyomóteherbírása Fny - 1200 kN. Fajlagos tömege mf = 17,5 kg/m.

Ennél a süveggerendánál a keresztirányban szétnyomódó profil hivatott biztosítani a megfelelő képlékenységet, és a keresztmetszet egyéb helyeinek növelt falvastagsága a kívánt Leherbiróképességet. A gyakorlatban azonban megmutatkozott ennek a megoldásnak az a hiányossága, hogy nagy főterheléseknél, valamint nagyobb fesztávoknál, amikor két süveggerendát egymáshoz toldanak, a süveggerendák normál üzemi körülmények között is deformálódnak, és néhányszor! egyengetés után ridegen tőrnek.

További hiányosságot jelent, hogy az alkalmazott alumíniumötvözeL nem hegeszthető, tehát a kapcsolóhidak csatlakoztatásához szükséges billenőcsapok és védősaruk csak külön kötőelemek segítségével erősíthetők fel. Ez nagy mértékben megnöveli a gyártási költségeket.

Hiányosság az is, hogy a folyómétersúly az elérhető szilárdsághoz viszonyítva nagy.

Hiányosságként kell említenünk még, hogy nagy főteterhelések esetén a süveggerenda .dugózására ’ van szükség (a hosszirányú üregbe legalább a két végén tömör aluminiumhengert dugnak be.)

A találmány célja a fenti hiányosságok kiküszöbölése.

A tulálmány feladata olyan süveggerenda létrehozása, amely azonos anyagfelhasználás mellett lényegesen teherbíróbb az ismertnél, ugyanakkor üzemi körülmények között kevésbé hajlik he, tehát kevesebb egyengetést igényel, következésképpen csökken a felkeményedés és a kifáradásos törés veszélye.

A találmány alapja a2 a felismerés, hogy a süveggerenda anyagául eddig általánosan alkalmatlannak tartott AlZnMg típusú ötvözetekkel az eddiginél sokkal előnyösebb kompromisszum hozható létre a szilárdság és képlékenység egymásnak ellentmondó követelményei LekinteLében, ha az ötvözetet sajtolás és edzés után fúlöregítésnek vetjük alá, és a súveggerenda keresztmetszetét úgy alakítjuk ki, hogy a hosszanti üreg hosszirányra melóleges keresztmetszete nyújtott (pl. téglalap alakú).

Fz a megoldás azért meglepően újszerű, mert két vonatkozásban is ellentétes az eddigi általános műszaki felfogással, ugyanis olyan típusú öLvözetet alkalmazunk, amelyet eddig kifejezetten alkalmatlannak tartottak süveggerendák gyártásához, másrészt olyan keresztmetszetei., amelyet eddig éppen azért kerültek, meri. rogyásra nem hajlamos, tehát nem alkalmas a Lörésveszély .előrejelzésére’. Hogy megoldásunk a várakozással ellentétben nemhogy megfelelő, hanem több vonatkozásban előnyösebb az ismertnél, annak köszönhető, hogy az általunk kiklsérletezett összetételű és túlöregítéssel kezelt aluminiumőtvőzet a megerősített keresztmetszet ellenére is biztosítja a behajlással történő .előrejelzést’, tehát nem szükséges rogyásra hajlamos (következésképpen kisebb teherbiróképességű) keresztmetszetet alkalmazni, amely ráadásul nehezebben is gyártható.

A találmány szerinti süveggerenda azonos befoglaló inéreLek és azonos anyagfelhasználás mellett mintegy 70%-kal nagyobb névleges teherbírás, illetve terhelhetőség elérését teszi lehetővé, illetve módot ad arra, hogy azonos terhelhetőség mellett a folyömétersülyt mintegy 30%-kal csökkentsük. Az üzemi behajlás lényegesen csökken, viszont túlterhelés esetén nem következik be rideg törés, hanem - a Lúlőregítésból következőleg - csupán nagyobb behajlás. További lényeges előny, hogy az alkalmazott aluminiumölvözet hegeszthető, tehát a billenőcsapok ugyanezen anyagból sajtolással elkészíthetők és egyszerű hegesztéssel felerősithetők. Mivel az anyag önnemesedő, hegesztés után a varrat környezetében a szilárdság visszaáll a nemesített, anyagnak megfelelő értékre. Jelentős előny az is, hogy nagyobb fő terhelések, illetve fesztávok esetén sincsen szükség a süveggerendák .dugózására’. Az ismert süveggerendákkal legfeljebb 3,5 m fesztáv volt álhídalhaló, a találmány szerintiekkel 5 ;n is elérhető.

Ezen felismerések alapján a kitűzött feladat megoldása olyan süveggerenda, amelynek aluminiumötvözetböl sajtolt hosszúkás Leste, a testben kialakított hosszanti ürege, valamint a test két, egymással szemközti hosszanti oldalán kiképzett és egymással párhuzamos hordfelületei vannak, amelyek ₍kétoldnil hosszanti peremmel vannak ellátva, és amelynél a találmány értelmében a test olyan, önmagában ismert modor» LúlöregiteLt AlZnMg típusú alumíniuniötvözetből van kialakítva, amelyben a Zn 4,3-5,5 tömeg% között a Mg 0,8-1,4 tömeg%, a Zr 0,08-0,2 tőmcgX között van, és emellett vagy 0,2-0,5 tömeg% Mn-t vagy 0,1-03 tőmeg% Cr-t tartalmaz, és a hosszanti üreg hosszirányra merőleges síkban vett keresztmetszete nyújtoLt alakú.

Előnyös, ha a találmány szerinti süveggerendának átmenő hosszanti ürege van.

Előnyös továbbá, ha a hordfelülelhez aluminiuinótvözelből sajtolt, talppal ellátott, billenőcsap van hegesztve.

Végül előnyös, ha a találmány szerinti süveggerenda két oldalfelúlete párhuzamos egymással és merőleges a hordfelületekre.

A találmányt a következőkben a csatolt rajzra hivatkozva kiviteli példa kapcsán ismertetjük. Az

1. ábra a hagyományos KS 120 típusú süveggerenda részlete, hosszmetszetben, a

2. ábra az 1. ábrán jelölt síkban vett.

metszet, a

3. ábra a találmány szerinti süveggerenda részlete, oldalnézetben, és a

4. ábra a 3. ábra szerinti süveggerenda keresztmetszete.

Mint az 1-2. ábrákon látható, az ismert KS 120 típusú süveggerenda 1 testének hosszanti, kör keresztmetszetű ürege van, amely legalább a két vége tartományában alumíniumból készült, hengeres 2 dugót tartalmaz. A 2 dugó kétoldalról belőtt 6 szegekkel van rögzítve. Az 1 test profilja álló, tömzsi I betűnek megfelelő, amely a hosszanti üreg két oldalán kihasasodó. Alul és felül egymással párhuzamos hordfelületek vannak kialakítva, amelyekhez 4 rögzítőlemezek közvetítésével keresztirányú 5 billenőcsapok vannak erősítve. A süveggerenda végéhez alul és felül 3 saru van rögzítve. A 3 saruk, a 4 rögzítölemezek és az 5 billenőcsapok acélból készülnek. A 3 saruk és a 4 rögzítőlemezek ugyancsak belőtt 7. szegekkel vannak az 1 testhez erősítve. Az 1 test AlMgSil ötvözetből készül.

A találmány szerinti süveggerenda 11 teste hossztengelyre merőleges keresztmetszetének befoglaló méreLei azonosak az 1-2. ábrák szerinti KS 120 típusú süveggerenda megfelelő méreteivel, és profilja is álló, Lömzsi I betűnek megfelelő, de oldalfelületei párhuzamosak egymással, tehát nem hasasodnak ki, ugyanakkor a hosszanti 14 üreg ke4 resztmetszete nem kör, hanem álló téglalap alakú. A téglalap 13 sarkai le vannak kerekítve. A 11 test alul és felül egymással párhuzamos bordfelületekkel rendelkezik, amelyek kétoldalt hosszanti 15 peremekkel vannak ellátva. A 11 lest két végének közelében alul és felül egy-egy 12 billenőcsap van hegesztéssel felerősítve. Ezek a 11 testtel azonos anyagból készülnek, sajtolás útján.

Az alkalmazott aluminiumótvözet tömeg%-

kifejezett	összetétele	a következő:
Cu	max.	0,2	Ti	0,01-0,1
Mg	0,8-1	,4	Zn	4,3-5,5
Mn	max.	0,5	Cr	0,1-0,3
Si	max.	0,4	Zr	max. 0,2
Fe	max.	0,4	Al	maradék

Az anyag szakítószilárdsága R·? 350 MPa, folyáshatára Rpű.2 300 MPa. Túlőregitett állapotnak megfelelő hőkezeléssel nyúlása Aioix 12% (az AlMgSil ötvözeté 10%). A törésig elviselt hajtogatások száma mintegy 20%-kal nagyobb, mint az eddig alkalmazott ötvözel esetében.

A bemutatott példa esetében a süveggerenda kereszLmeLszeti tényezője azonos folyóméter-súly mellett 25%-kal nagyobb, mint az ismertnél. Szükség esetén a belső üreg keresztmetszetének csökkentésével tovább növelhető a keresztmetszeti tényező.

A találmány szerinti megoldással szügségl.elenné válik a 2 dugók és 3 saruk alkalmazása, a 12 billenócsapok pedig acél helyett aluminiumötvözetböl készülhetnek, egyszerű sajl.olással, és felerősítésükhöz nincs szükség sem rögzíLőlemezekre, sem szegekre. Ezáltal lényegesen csökken a süveggerenda súlya, és egyszerűbbé válik a gyártása.

Az alábbiakban egy konkrét gyártási példát közlünk:

AlZnMg Lípusú aluminiumötvözetböl gyártjuk a 3-4. ábrák szerinLi süveggerendát. Az alumíniuinötvözeL összetétele Lömeg%-ban kifejezve:

Cu	0,18-0,20	Ti	0,004-0,009
Mg	1,30-1,37	Zn	4,70-4,80
Mn	0,33-0,35	Cr	0,001
Si	0,06-0,10	Zr	0,082-0,093
Fe	0,21-0,30	Al	maradék
Ebből az	ötvözetből	0 350 x	0 125 mm-es
tuskókat	öntünk, A	tuskókat	480 °C-on 12

órás hónlartással homogenizáljuk. Az öntött, homogenizált tüsköt sajtolás séljából ff 350 x 132 x 600 mm-es méretre daraboljuk. A 460-480 °C-ra előmelegített tuskót vízszintes elrendezésű, 3,5 MN névleges sajtóerejű hidraulikus présen sajtoljuk ki, 2-2,5 m/perc sajtolási sebességgel a bemutatott keresztmetszetű szálakra. A kisajtolt szálakat 460 °C hőmérsékletről 1 órás hönlarlás után edzzük, majd kétlépcsős öregilésnek (megeresztésnek) vetjük alá, 100 és 160 °C-on, mindkét esetben 12 óra hőn tartást alkalmazva. EzuLán a sajtolt szálakat 2 m hosszúságúra daraboljuk. A bőkezűit süveggerendákból kivett mintákon végzett szakítóvizsgálatok szerint a

-3HU 198769 B szakítószilárdság Rm = 420 MPa, a folyáshatár Rpo,2 = 380 MPa. A szakítópálc.ákon méi-f. nyúlás átlagértéke Aiu = 12%.

A találmány szerinti süveggerendu üzemszerű behajlása azonos terhelésnél kisebb, mint az ismert süveggerendánál, ezért rilkábbari vari szükség egyengelésre, tehát kisebb a ki- és beépítési költség, továbbá csökken a félkemény edés, tehát kisebb a kifáradásos törés veszélye, azaz nő a süveggerenda élettartama.

Mivel a találmány' szerinti süveggerenda profilja kétoldalL nem hasasodik ki, az un. rozettázás (a hordfelületűk hosszanti 15 peremeinek keresztirányú hornyokkal való ellátása) sokkal egyszerűbben végezhető el, mint a hagyományos süveggerendánál.

Claims (4)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Süveggerendn, amelynek aluminiumötvöz.elből sajloll. hosszúkás teste, a testben ki5 alakított hosszanti ürege, valamint a test kél, egymással szemközti hosszanti oldalán kiképzett, egymással párhuzamos hordfelületűi vannak, amelyek kétoldalt hosszanti peremmel vannak ellátva, azzal jellemezve, hogy

   10 a lest (11), önmagában ismert módon túlőregili't.l AIZnMg típusú aluininiuniötvözetböl van kialakítva, amelyben a Zn 4,3-5,5 tómegX közölt, a Mg (),8-1,4 tömegX, a Zr 0,08-0,2 tőim -g% között van, és emellett vagy 0,2-0,5 tö15 inegX Mii—l vagy 0,1-03 tómegX Cr-t tartalmaz, és a hosszanti üreg (14) hosszirányra merőleges síkban vett keresztmetszete nyújtóit alakú.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti süveggerenda

   20 azza? jellemezve, hogy átmenő hosszanti ürege 04) van.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti süveggerenda azzal jellemezve, hogy a hordfelületliez .ilumíniumöLvözelből sajtolt, talppal ellá25 l.ol.l. billenőcsap (12, van hegesztve.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti süveggerenda azzal jellemezve, hogy két oldalfalúiéit; párhuzamos egymással és merőleges a hord felületekre.