DE19925109C1 - Verfahren zum Erzeugen einer Spitze an einem Ankerstab aus Stahl - Google Patents
Verfahren zum Erzeugen einer Spitze an einem Ankerstab aus StahlInfo
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Abstract
Zum Erzeugen einer Spitze an einem Ankerstab wird ein Stahlstab an einer vorbestimmten Stelle seiner Länge erwärmt und in erwärtem Zustand einer axialen Zugkraft bis zum Bruch infolge Einschnürung ausgesetzt, wobei an beiden Stababschnitten Spitzen gebildet werden. Die Form der Spitzen kann durch die Intensität der Wärmebehandlung beeinflusst werden. Eine auf diese Weise an einem Ankerstab erzeugte Spitze stellt aufgrund ihrer gleichmäßigen rotationssymmetrischen Form eine Zentrierhilfe, insbesondere beim Einführen von Ankerstäben in Bohrlöcher dar.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Spitze an einem
Ankerstab aus Stahl für den Berg- und Tunnelbau gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Im Berg- und Tunnelbau werden zur Sicherung der Ausbruchquerschnitte vielfach
Anker eingesetzt. Als Ankerzugglieder dienen meist Ankerstäbe aus Stahl, die in
ein Bohrloch eingeführt und darin durch Spreizvorrichtungen, erhärtende
Materialien oder dergleichen fixiert werden. Bekannt sind vor allem sogenannte
Kunstharz-Klebeanker, das sind Anker, deren Ankerstäbe im Bohrloch durch rasch
erhärtende Kunstharzkleber verankert und nach dem Wirksamwerden des Klebers
gespannt werden. Zur Herstellung eines solchen Kunstharz-Klebeankers wird in
das Bohrloch eine Patrone eingeführt, die in geschlossenen Behältern zwei
Komponenten eines Kunstharzklebers enthält. In diese Kleberpatrone wird sodann
unter drehender Bewegung der Ankerstab eingeschoben. Dabei werden die
Kammern der Patrone geöffnet, die Komponenten des Klebers vermischt und
dadurch aktiviert. Um einen solchen Ankerstab leichter in ein Bohrloch einführen
zu können, ist er am bohrlochseitigen Ende meist mit einer Spitze versehen, die
nachträglich angebracht werden muss.
Um bei einem derartigen Kunstharz-Klebeanker die für die Funktion notwendige
Zerstörung der Kunststoffpatrone sowie Durchmischung der Komponenten
sicherstellen zu können, ist es auch bekannt, solche Ankerstäbe am
bohrlochseitigen Ende mit einer Mischspitze zu versehen (DE 34 17 252 C1). Eine
solche Spitze besteht im einfachsten Fall aus einer Schrägfläche, die durch
spanlose oder spanabhebende Bearbeitung, zum Beispiel Schneiden, Scheren
oder Fräsen, erzeugt wird. Eine solche einseitige Schrägfläche hat allerdings den
Nachteil, dass die Spitze des Ankerstabes beim Einführen in das Bohrloch seitlich
zur Bohrlochwand hin ausgelenkt werden kann, der Stab somit nicht zentrisch im
Bohrloch liegt, also möglicherweise nicht allseitig satt von dem erhärtenden
Material umhüllt wird. Eine satte Umhüllung ist aber nicht nur aus Gründen der
Kraftübertragung, sondern auch aus Gründen des Korrosionsschutzes
unerlässlich.
Eine solche Spitze kann auch zweiseitig symmetrisch, also keilförmig nach Art
eines Flachmeißels ausgebildet sein (DE 34 17 251 C1). Dadurch kann zwar der
Gefahr des einseitig seitlichen Ausweichens der Stabspitze beim Eintreiben des
Ankerstabes begegnet werden, es bleibt aber der Zeit- und Kostenaufwand für die
Erzeugung der Spitze.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zum Herstellen einer Spitze an einem Ankerstab für den Berg- und Tunnelbau der
gattungsgemäßen Art anzugeben, gemäß dem eine zentrische Spitze auf
einfachere, vor allem wirtschaftlichere Weise herstellbar ist.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1
angegebenen Verfahrensmerkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung werden in der Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung im
Zusammenhang mit Zugversuchen an sich bekannte Phänomene ausgenützt.
Wird ein Stahlstab einer axialen Zugkraft ausgesetzt, dann kommt es zunächst zu
einer Einschnürung und dann zum Bruch unter Bildung von Spitzen an den
Stahlstabenden (DE-B.: Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung, Wilhelm Domke,
6. Auflage, Verlag W. Girardet Essen 1975, S. 292 bis 304). Auch ist es bekannt,
Zugversuche bei höheren Temperaturen durchzuführen, wobei allerdings die
Probe über die gesamte Messlänge die gewünschte Temperatur aufweisen muss
(DE-B.: Hütte, Taschenbuch für Eisenhüttenleute, Akademischer Verein Hütte e. V.
in Berlin, Berlin 1961, S. 250 bis 254).
Gemäß der Erfindung wird diese bei Zugbelastung von Stahlstäben bis zum Bruch
auftretende Einschnürung für die Erzeugung einer Spitze an einem Ankerstab
ausgenützt und durch gleichzeitige lokale Anwendung von Wärme nicht nur
räumlich definiert, sondern auch egalisiert. Durch Zugbelastung eines an einer
bestimmten Stelle seiner Länge erwärmten Stahlstabes gerät der Stahl an dieser
Stelle ins Fließen; es entsteht eine Einschnürung bis zum Bruch, wodurch an
beiden Stababschnitten jeweils Spitzen gebildet werden. Dabei ist nur erforderlich,
dass der Stahlstab zum Zeitpunkt des Aufbringens der Zugkraft warm sein muss;
ob die Erwärmung vor dem Einwirken der Zugkraft aufgebracht wurde oder der
Stahlstab während der Einwirkung der Zugkraft erwärmt wird, spielt keine Rolle.
Die Form der beim Bruch gebildeten Spitzen kann durch die Intensität der
Wärmebehandlung beeinflusst werden. Je nach Intensität der Wärmebehandlung
gibt es eine kurze, kompakte oder eine längere, schlanke Spitze; je höher die
Erwärmung, desto länger wird die Spitze. Eine lokal definierte Einschnürung wird
ab etwa 100°C erkennbar sein; die Stärke der Einschnürung nimmt bei 350 bis
400°C zu, bis sich bei etwa 500°C eine deutliche Spitze bildet, die bei etwa
700°C die Form einer Bleistiftspitze annimmt und bei etwa 1.100°C zum Faden
wird.
Der maschinelle Aufwand zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist gering. Dabei ist es unerheblich, ob der Stahlstab zuerst gezogen und dann
erwärmt, erst erwärmt und dann gezogen oder gleichzeitig gezogen und erwärmt
wird. Jedenfalls wird im ersten Fall an einer vorbestimmten Stelle der Länge des
Stahlstabes punktuell eine Wärmebehandlung eingeleitet, die im einfachsten Fall
mittels einer Flamme, aber auch auf elektrischem Wege mittels Induktion oder
mittels Ohmscher Widerstandserwärmung erfolgen kann. Nach relativ kurzer Zeit
erfolgt eine Einschnürung bis zum Bruch.
Wenn der auf diese Weise zu behandelnde Stahlstab die doppelte Länge der zu
erzeugenden Ankerstäbe aufweist, dann werden durch die erfindungsgemäße
Behandlung in einem Arbeitsgang zwei jeweils mit einer Spitze versehene
Ankerstäbe erzeugt, die sich aufgrund der gleichmäßigen rotationssymmetrischen
Form der Spitze leicht und sicher in Bohrlöcher eintreiben fassen. Jedenfalls stellt
eine erfindungsgemäß erzeugte Spitze an einem Ankerstab eine Zentrierhilfe bei
jeder Art von Loch und Dübel dar.
Claims (7)
1. Verfahren zum Erzeugen einer Spitze an einem Ankerstab aus Stahl für den
Berg- und Tunnelbau, wobei ein Stahlstab getrennt und die Spitze an der
Trennstelle ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahlstab an
einer vorbestimmten Stelle seiner Länge erwärmt wird und in erwärmtem
Zustand einer axialen Zugkraft bis zum Bruch infolge Einschnürung
ausgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahlstab
zuerst erwärmt und danach einer Zugkraft ausgesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahlstab
zugleich erwärmt und einer Zugkraft ausgesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
der Stahlstab zum Erzeugen der Zugkraft in eine Spannvorrichtung
eingespannt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die Erwärmung mittels einer Flamme erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die Erwärmung mittels Induktion erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die Erwärmung mittels Ohmscher Widerstandserwärmung erfolgt.
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