HU204452B - Steel wire for reinforcing embedding material first for reinforcing concrete and method for producing such steel wire - Google Patents

Description

A leírás terjedelme: 7 oldal (ezen belül 2 lap ábra)

HÜ 204452 Β

A találmány tárgya acélhuzal beágyazó anyagának erősítésére, elsősorban beton erősítésére, és eljárás acélhuzal előállítására.

A találmány szerinti acélhuzal nemcsak beton erősítésére, előfeszítésére szolgálhat, hanem más felhasz- 5 nálási területen is szóba jöhet alkalmazása. Például a gumiiparban is elterjedt egyes termékek acélhuzallal erősített változata, ígypL szállítószalagoknál, gépjármű gumiabroncsoknál. Minthogy az erősítő acélhuzalok felhasznált mennyisége a vasbetonszerkezeteken 10 legnagyobb, ezért a betonnal kapcsolatban ismertetjük a találmány alkalmazásává, amely alkalmazási szempontok más területen is érvényesek - értelemszerűen.

Abetonszerkezetek erősítésére használatos acélhu- 15 zalok közvetlenül hengerléssel, vagy hengerhuzalok továbbalakításával készülnek. A beton előfeszítését szolgáló nagy szakítószilárdságú - 16002000 MPa) huzalok hidegen húzottak.

A betont előfeszítő acélhuzal feladata, hogy az őt 20 beágyazó betonszerkezetet benne húzófeszültséget ébresztő erővel is terelhetővé tegye. Az acélhuzal és a beton együttdolgozását a lehorgonyződás biztosítja, amit az acélhuzalon kialakított bordázat nagymértékben javít A bordázat szerepe tehát, a beton és az acél- 25 huzal közötti erőátadás.

Beton előfeszítésére, erősítésére szolgáló ismert acélhuzaloknál előforduló bordázat vagy szakaszos, vagy periodikus alakzat, vagy csavarvonalszerű kialakításA periodikus bordázató acélhuzal keresztmet- 30 szete nem állandó, mert az acélhuzal külső részén különféle benyomódások - ismétlődve - eredményezik a bordázatot és a benyomódásoknál nyilvánvalóan kisebb a keresztmetszet A csavarvonalszerű bordázattal rendelkező acélhuzal a betonban a terhelés hatásá- 35 ra igyekszik elfordulni. Az elfordulás megakadályozását ül. gátlását az acélhuzal körkeresztmetszetének torzításával pL két oldalon történőlecsapásával érik el, vagy a bordázat megszaggatásával és ellentétes menetemelkedésű bordázati sávok létrehozásával biztosi- 40 tják.Mind aperiodikus bordázat, mind a csavarvonal- szerű bordázat esetében éles átmenetek, sarkok vannak és tudvalevő, hogy ezek feszültséggyűjtő helyek, ahol feszültségcsúcsok kialakulása folytán repedések állnak elő. A vázolt hátrányok az alkalmazás során 45 lépnek fel, de az ismert acélhuzaloknál előforduló periodikus bordázat, illetve a kör keresztmetszet torzítása az előállítás szempontjából is hátrányos. Az acélhuzal gyártásakor ugyanis a huzal húzása után, külön műveletekben alakítjákki a periodikus bordázatot, il- 50 letvetorzítjákakeresztmetszetet. Ilyenkor azonban az acélhuzal anyagában korábban - húzás közben - kialakult rost-textúrát, szekunder szálasságot a későbbi műveletek megbontják, és így az acélhuzal mechanikai paraméterei (pl. hajlítási szám, nyúlás) romlanak. 55 Az ismert megoldásokra példaként említhető a HÜ 159 837 számú szabadalom ismertette acélhuzal és ennek előállítási eljárása. A hivatkozott nyomtatvány alacsony szilárdságú (1^ - 1200 MPa) acélhuzalok gyártására ajánlott. E megoldás értelmében hidegen 60 húznak hengerhuzalt, majd ezen fokozatosan kialakuló és eltűnő ferde bordázatot egy-egy lapító és bordázó hengercsoporttal hoznak létre. A szóbanforgó eljárás egyik hátránya, hogy a bordázatot kialakító hengercsoport profilos hengereinek megmunkálása költséges. Másik hátrány, hogy a hengerek élettartama a nagy igénybevételek miatt kicsi. Nagyszilárdságú (1^ - 1600-2000 MPa) feszítő acélhuzal gyártásánál a hengerek nagy igénybevétele miatt azok élettartama annyira lecsökken, hogy az alkalmazás ésszerűtlenné válik.

A HU 158 074 számú szabadalom nagyszilárdságú acélhuzal előállítására ajánl megoldást E nyomtatvány szerint körkeresztmetszetű huzalt két szembenálló henger - mint hengerpár - éllapít majd az így létrejött profilos huzalra állandó menetemelkedésű torz-csavar alakú bordát alakítanak ki, szabadon futó, torz-csavar felületű húzóiireggel rendelkező húzószerszám segítségével. Alapításra ennél a megoldásnál azért van szükség, mert a csavaralakú borda önmagában nem biztosít kielégítőbb tapadást a betonhoz - az elfordulás, a „kicsavarodás” miatt -, mint a sima hengerfelület

Az így előállított acélhuzalnál is a lapított rész és hengeres palástrész találkozásánál él van, s itt repedésekre hajlamos a termék. További hátrány, hogy a nagy szilárdság miatt a sima hengerek nehezen illeszthetők a húzás folyamatába. Újabb hátrány, hogy kis méreteknél a csapágyazások nem oldhatók meg kellő megbízhatóságúra.

Szükséges még megjegyezni azt az ismert körülményt, hogy a sima, vagy a tisztán csavaralakú bordával ellátott huzalokkal csak akkor lehet kielégítő lehorgonyzódást elérni, ha azokkal többet pászmává összesodornak. A pászma ugyanis nem tud kicsavarodni,kiforogni. Viszontapászmákhan több acélhuzal felhasználása folytán költségtöbblet áll elő, amit fokoz a sodrás, mint újabb, külön művelet.

A találmány elé kitűzött cél az volt, hogy az ismert hasonló célú megoldások hibáit, hiányosságait és hátrányait kiküszöbölje. Közelebbről az volt a cél, hogy hidegen húzható olyan acélhuzal alakuljon ki, amelynek valamennyi keresztmetszetében egyenértékű a bordázata, a bordák övében sincs éles átmenetet jelentő sarok, továbbá amelynek jellegzetes rostos textúrája, és szekunder szálassága van. Az eljárási találmány elé kitűzött cél pedig az volt, hogy a hidegbúzás szokásos módszerétől lényegében ne térjen el, egyszerű és olcsó eszközökkel legyen megvalósítható, járulékos műveletet vagy eszközt ne igényeljen, vagyis lehetővé tegyen egyetlen munkafolyamatban való gyártást, továbbá hogy ne bontsa meg a hidegen húzott huzalok szokásos rostos textúráját és szekunder szálasságát A találmány szerinti acélhuzal a kitűzött cél elérését azáltal teszi lehetővé, mert keresztmetszetét háromágú epitrohoid kontúrvonal határolja és csavarvonalszerű bordázata van, amelynek három alkotósáv mentén elhelyezkedő fokozatosan kialakuló és eltűnő bordái vannak

A találmány szerinti eljárás pedig a célkitűzés el2

Hü 204452 Β érését lényegében azért biztosítja, mert körkeresztmetszetü huzalból élőbb a kívánt pietrohoid kontúrvonallal rendelkező keresztmetszetet biztosító álló húzószerszámon való hideghúzási műveletet, ezt követően pedig olyan forgó szerszámon való hideghúzási műveletet tartalmaz, amelynek sajátos húzóürege a huzal csavarvonalszerű bordázatát és az acélhuzal végső keresztmetszetét határozza meg és alakítja ki.

Vizsgálatok alapján úgy találtuk, hogy az acélhuzal keresztmetszetét meghatározó epitrohoid kontúrvonal körülírható körének és beírható körének a sugarai közötti arány legfeljebb 1,15 lehet. Ugyanakkor előnyös kivitelt jelent, ha a bordák menetemelkedése az előbbi körök közötti középkor átmérőjének 10-15szöröse, és ezen belül hat borda van. Ez a bordázat egyébként csavarvonalszeríí és periodikus.

A találmány szerinti eljárás célszerűen egyetlen folyamatot alkotó több műveletet jelent. Előfordulhat, hogy a kiinduló huzalt előalakításnak kell kitenni, hogy a későbbi, a szűkebb értelemben vett találmány szerinti műveletekhez megfelelő méretű és felületi minőségű acélhuzalt kapjunk. Az ilyen állapotú anyagot előalakított acélhuzalnak nevezzük a találmány ismertetésénél. Ezt az elnevezést kell érteni akkor is, ha a találmány szerinti eljárás foganatosítása során nincs szükség előalakításra, legalábbis a szűkebb értelembe vett találmány szerinti eljárás folyamatában.

Az előalaldtott acélhuzalt - amely még hengeres, vagyis körkeresztmetszetű - egy olyan álló húzószerszámon húzzuk keresztül - hidegen - amelynek húzóürege háromágú epitrohoid kontúrvonalú keresztmetszetet határoz meg. E keresztmetszet körülírható körének d_k átmérője (r_k sugara) van. Amost említett alakítás során kapott, félkész acélhuzal keresztmetszete

16-30%-kal kisebb, mint az előalakított acélhuzalé, Az álló húzószerszámon történt áthúzás során tehát 16-30%-os keresztmetszet csökkenés áll elő.

Az epitrohoid kontúrvonalú keresztmetszettel ren-. delkező félkész acélhuzalt ezután egy forgó húzószerszámon húzzuk át - szintén hidegen, A forgó húzószerszám húzóüregének lekerekített csúcsú hatszög keresztmetszete, és a bordázatot eredményező, állandó menetemelkedésű, torz-csavar felülete van. Ez a forgó húzószerszám önmagában ismert módon megtámasztott és szabadon forgó. A forgó húzószerszámon át jutatott terméket nevezzük a találmány ismertetése során kész acélhuzalnak. Ezt a kész acélhuzalt a gyártási folyamat végén dobra lehet felcsévélni.

A forgó húzószerszám keresztmetszetében a lecsapott csúcsú hatszög lk csúcstávolság megegyezik az epitrohoid kontúrvonal d_k körülírható kör átmérőjével (l_k - Dg) ugyanakkor a hatszög l_b laptávolsága megegyezik ay epitrogoid kontúrvonal d_b beírható kör átmérőjével (l_b - d_k). ílymódon a forgó húzószerszámon történő áthúzás révén az acélhuzalon olyan hat bekezdésű, három, alkotósáv mentén fokozatosan kialakuló és eltűnő, az acélhuzal hossztengelyéhez képest ferde bordázatot hozunk létre, ahol bordák magassága az előbbiek szerint az r_k körülírható kör sugara, és az r_b beírható kör sugara közötti különbség, vagyis r_k - r_b. A bordázatban a bordák egyástóli távolsága az acélhuzal keresztmetszeti kontúrvonalában értelmezett, középátmérő 1,6-2,5-szerese, vagyis 1,5 d-2,5 d, ahol d_k+d_b d-----------2

A bordák maximális magassága a most ételmezett d középátmérő 4-7%-a. Az így kialakított bordázat minden külön technológiai lépés nélkül, a húzószerszámokon való áthúzással alakul ki.

A találmány szrinti eljárás foganatosítására szolgáló berendezésnél az esetleges előalakításhoz szükséges szerszámok, az acélhuzal terelését és mozgatását szolgáló görgők, valamint az álló húzószerszám és a forgó húzószerszám célszerűen úgy vannak elrendezve, hogy egyetlen technológiai folyamatban lehessen készre alakítani az acélhuzalt. Természetesen el kell látni a berendezést az egyébként is szükséges és önmagában ismert hűtő, kenő, megfogó eszközökkel, továbbá gondoskodni kell a forgó szerszám csapágyazásáról, az axiális és radiális terhelést felvevő szervekről.

A húzószerszámok sajátos üregeinek kialakítását szikraforgácsolással lehet és célszerű végezni. A szikraforgácsoláshoz szükséges elektróda elkészíthető pl. a HU 156 607 számú szabadalom szerinti berendezéssel.

A találmány szerinti megoldással kapcsolatban szóbajövő epitrohoid meghatározása a következők szerint lehetséges.

Az epitrohoid paraméteres egyenletrendszere x=4.r_a. cos φ - Ar_e.cos 4φ y=4,r_e.sin<p-K.r_e.xon4<p , ahol r_e = a trohoidot származtató legördülő kör sugara, φ » paraméter.

A trohoíd körülírható kör sugara r_k-(4+X).r_e

A trohoíd beírható kör sugara r_b=(4-X).r_e A középsugár r » 4. r_e

Atalálmány szerinti huzal epitrohoid görbékkel határolt keresztmetszetének területe az r középsugarú kör területével a gyakorlat számára helyettesíthető.

A λ paraméter értéke λ á 0,28, de célszerű 0,180,19 értékre választani.

A találmány szerinti acélhuzal lényege tehát, hogy keresztmetszeti kontúrvonala háromágú epitrohoid, és három alkotó sáv mentén levő, állandó menetemelkedésű, a keresztmetszet körülírható körének sugara és beírható körének sugara különbségével azonos maximális mélységű, fokozatosan kialakuló és eltűnő bordái vannak.

A javasolt acélhuzal egy célszerű kiviteli alakja, az olyan megoldás, amelynél a keresztmetszet körülírható köre sugarának és beírható köre sugarának hányadosa legfeljebb 1,15 és a bordák menetemelkedése a keresztmetszet középátmérőjének 10-15-szöröse.

A találmány szerinti eljárás lényege pedig, hogy körkeresztmetszetű kiinduló acélhuzalt vagy esetleg előalakított acélhuzalt a keresztmetszetének 16-30%al való csökkentését jelentő háromágú epitrohoid kon1

HU 204452 Β túrvonalú félkész acélhuzallá alakító álló húzószerszámon húzzuk át, majd a félkész acélhuzalt állandó menetemelkedésű, torz-csavar felületű, csúcsaiban lekerekített olyan hatszög-keresztmetszetű húzóüreggel ellátott, megtámasztott, de szabadon forgó húzószerszámonhúzzukkeresztül,amdynélahatszöglaptávolsága a kész acélhuzal kontúrvonalához belső' érintkezőként beírható kör átmérőjével, míg csúcstávolsága a kész acélhuzal kontúrjához külső' érintőként körülírható kör átmérőjével egyenlő, és amelynél az utóbb említett körülírható kör átmérője azonos a vele koncentrikus, a hatszög csúcsaitlecsapó kör átmérőjével.

A találmány szerinti acélhuzalt és az eljárást a csatolt rajzok alapján ismertetjük részletesebben. A rajzokon az

1. ábra a találmány szermti acélhuzal egy példakéntikivitelénekkeresztmetszete, a

2. ábra a találmány szerinti eljárást megvalósító berendezésfőbb részleteitszemléltetivonalas vázlatformájában, a

3. ábra az előalakítás utáni és a félkész acélhuzal keresztmetszetét mutatja egymásra rajzolva, a

4. ábra a forgó húzószerszám húzóüregének és a félkész acélhuzal keresztmetszetét mutatja egymásra rajzolva.

Az 1. ábrán szemléltetett keresztmetszetű, találmány szerinti 9 kész acélhuzalnál láthatók az 5 bordák és az epitrohoid 4 kontúrvonal. Vékony vonallal van feltüntetve a 4 kontúrvonal körül írható kör. Bejelöltük a d_k körülírható kör átmérőjét, valamint a d_b beírható kör átmérőjét is. E jelölésekkel a d középátmérő meghatározása a következőképpen lehetséges dfc+dj, d--2

Azrközépsugár pedig d

Megállapítható az 1. ábrából, hogy az 5 borda magassága az r_k körülírható kör sugarának és az r_b beírható kör sugarának a különbsége, vagyis r_k - r_b, ahol

2

Egyébként a geometriai viszonyokat úgy célszerű megválasztani, hogy az 5 borda maximális magassága adközépátmérő 4-7%-alegyen.

A 2. ábrán szereplő vonalas vázlat a találmány szerinti acélhuzal gyártására szolgáló berendezés egy lehetséges példáját szemlélteti, amelynekkapcsán a találmány szerinti eljárástmagyarázzuk.

Az 1 kiinduló acélhuzal jelenti a példakénti eljárásba bevitt anyagot. Ezt az anyagot szükséges képest hőkezelni kell és felületét elő kell készíteni, esetleg all előkészítő szerszámokkal a kersztmetszetét is változtatni lehet. E műveletek során a 10 görgők biztosítják az 1 célhuzal mozgását, irányítását, terelését. Az eddig említett műveletek önmagukban ismertek, nem tartoznak a találmány szűkebb értelemben vett körébe.

Ezen alakítás során az anyag keresztmetszete fokoza5 tosan csökken, szilárdsága nő.

Az esetleges előalakítás követően áll élő azaz acélhuzal, amelynek további alakítása a szűkebb értelemben vett találmány szerinti eljárással történik. Ez azt is jelenti, hogy az előalakítás műveletei külön folya10 maiban is vgrehajthatók.

A 6 előalakított acélhuzalt hidegen a 2 álló húzószerszámon húzzuk át Ennek húzóűrege háromágú epitrohoid keresztmetszetű. Az álló húzőszerszámba belépő 6 előalakított acélhuzal körkeresztmetszetű, az azt elhagyó 8 félkész acélhuzal pedig a 3. ábrán szemléltetett profilú. A2 álló húzószerszámon való áthúzás során az acélhuzal - az anyagának minőségétől függően -16-30% keresztmetszetcsökkenést szenved.

A 3. ábrán látható, hogy a 6 előalakított acélhuzal még kőrkeresztmetszetű, amelynek jellemzője aD’ előalakítás utáni átmérő. (Ez a D’ előalakítás utáni átmérő az esetleges előalaldtási műveletek után, a D kiinduló átmérőnél kisebb.) A 8 félkész acélhuzal 25 amely a 2 álló húzószerszám után álidőháromágú epitrohoid 4 kontrúrvonallal rendelkező keresztmetszetű.

A4. ábra segítségével magyarázzuk a további djárást. A 8 félkész acélhuzalt a 3 forgó hú30 zószerszám segítségével alakítjuk 9 kész acélhuzallá. Ez a 3 forgó húzószerszám olyan húzóüreggd rendelkezik, amdynek keresztmetszete lekerekített csúcsú hatszög. A keresztmetszet így a 7 kontrúvo35 nallal rendelkezik. A húzóüreg axiális irányban egyenletes menetemelkedésű torz-csavar felületű. A 3 forgó húzószerszám önmagában ismert módon megtámasztott, de emdlettszabadon tud forog40 ni. A 7 kontúrvonalú lecsapott csúcsú hatszögnél az 1^ csúcstávolság megegyezik a 8 félkész acélhuzal 4 kontrúvonalú keresztmetszeténél a d^ körülírható kör átmérőjével, ugyanakkor a hatszög l_b lap45 távolsága a d_b beírható kör átmérőjévd,

A 3 forgó húzószerszám kialakítás szintén szikraforgácsolással történhet.

A 9 félkész acélhuzalt végül a 12 dobra lehet felcsévélni (2. ábra). A húzáshoz szükséges erőt legalább részben a 12 dob révén lehet kifejteni.

A találmány szermti acélhuzal az ugyancsak találmány szerinti eljárással készítve nagy szilárdságú lehet,pl. 0 5mmhuzalnálR^-1600-2000MPa érhető el.

Előnye a találmánynak, hogy a bordázat minden külön technológiai lépés nélkül, a húzószerszámokon való áthúzással alakul ki.

További előny, hogy az acélhuzalmegtartjaahideghúzás során kialakult rost-textúrát és szekunder szálasságot, aminek eredményéként a mechanikai tulaj4

HU 204452 Β donságai kedvezők, pl. a hajlítás szám és a nyúlás tekintetében.

Újabb előnye a találmány szerinti acélhuzalnak, hogy az ágyazó anyagból - pl. betonból - való kicsúszását és a bordázat révén történő kicsavarodást az epitrohoid alak megakadályozza. Az ilyen geometrikai kialakítás mellett nincsenek éles sarkok és ennek folytán előálló freszültséggyűjtő helyek a kész acélhuzalnál.

Ata dí szálként, de pászmává sodorva is.

Claims (4)

1. SZABADALMIIGÉNYPONTOK

   1. Acélhuzal beágyazó anyagának erősítésére, elsősorban beton erősítésére, azzal jellemezve, hogy keresztmetszeti kontúrvonala (4) háromágú epitrohoid, és három alkotó sáv mentén levő, állandó menetemelkedésű, a keresztmetszet körülírható körének sugara (r_k) és beírható körének sugara (r^ különbségével azonos maximális mélységű, fokozatosan kialakuló és eltűnő bordái (5) vannak
2. 2. Az 1. igénypont szerinti acélhuzal, azzal jellemezve, hogy a keresztmetszet körülírható köre sugarának (r_k) és beírható köre sugarának (r_b) hányadosa ^rk (—) ^rb legfeljebb 1,15 és a bordák (5) menetemelkedése a 5 keresztmetszet középátmérőjének (d) 10-15-szöröse.
3. 3. Eljárás az 1. vagy 2. igénypont szerinti acélhuzal előállítására, azzal jellemezve, hogy körkeresztmetszetű kiinduló acélhuzalt (1) vagy esetleg előalakított acélhuzalt (6) a keresztmetszetének 16-30%-aI való A találmány szerinti acélhuzal felhasználható egye- 10 csökkentését jelentő háromágú epitrohoid kontúrvonalú (4) félkész acélhuzallá (8) alakító álló húzószerszámon (2) húzunk át, majd a félkész acélhuzalt (8) állandó menetemelkedésű, torz-csavar felületű, csúcsaiban lekerekített olyan hatszög-keresztmetszetű húzó15 üreggel ellátott, megtámasztott, de szabadon forgó húzószerszámon (3) húzzukkeresztül, amelynél a hatszög laptávolsága (I5) a kész acélhuzal (9) kontúrvonalához (4) belső érintőként beírható kör átmérőjével (d^), míg csúcstávolsága (l_k) a kész acélhuzal (9) kontúrjához (4)

   20 külső érintőként körülírható kör átmérőjével (d_k) egyenlő, és amelynél az utóbb említett körülírható kör átmérője (d_k) azonos a vele koncentrikus, a hatszög csúcsait lecsapó kör átmérőjével.
4. 4. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve,

   25 hogy a félkész acélhuzallá (8) és a kész acélhuzallá (9) alakítást az esetleges előalakítással egyetlen munkamenetben végezzük.