DE2932964C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Nägeln nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der Fertigung von Nägeln wurde zwecks Erhöhung der Haltekraft schon eine Reihe von unterschiedlichen Maßnahmen ergriffen. Als Beispiele derartiger Maßnahmen seien die Ausbildung einer Schneidfläche, einer profilierten Oberfläche sowie die Ausbildung einer Nockenoberfläche bei Nägeln und die Ausbildung eines vollständig gedrillten Nagelschaftes erwähnt. Diese Maßnahmen zur Erhöhung der Haltekraft wurden im allgemeinen so getroffen, daß dem Problem, was tatsächlich geschieht, wenn die Nägel in Holz eingetrieben werden, d. h. der Wirkung der Nägel auf die Holzfasern sowie der Reaktion der Holzfasern auf die Nageloberfläche, insbesondere der Fähigkeit ihres Eingriffs mit dem Nagelschaft, nur eine geringe oder kleine Bedeutung geschenkt wurde. Die Beachtung dieses Problems ist jedoch wichtig, da die Nagelverbindung infolge der unterschiedlichen Last- und Wetterbedingungen etc. zum "Arbeiten" neigt.

Eine Nagelausführung wurde vorgeschlagen, die eine sehr große Haltekraft aufweist, auch wenn sie sehr lange verwendet wird. Bei Nägeln dieses Typs ist der Nagelschaft längs des größeren Bereichs seiner Länge oder längs seiner gesamten Länge mit teilkegelförmigen Vorsprüngen versehen, deren Spitze zur Nagelspitze hin ausgerichtet ist und die in Umfangsrichtung und in Längsrichtung des Nagelschafts derartig beabstandet sind, daß der Querschnitt des Nagelschafts im wesentlichen konstant längs der gesamten Länge des Nagelschaftes ist. Derartige Nägel können durch einen Kalt-Stauch- bzw. -Preßverfahren unter Verwendung von Kaltpreßformen gefertigt werden, die mit sehr großer Kraft gegen den drahtförmigen Rohling von dessen Seiten gepreßt werden, so daß die keilförmigen Prägungen in einer Art eines (Münz-)Prägevorgangs ausgebildet werden. Ein derartiger Kaltpreßvorgang schafft gewisse Vorteile beim Enderzeugnis, ist in der Praxis jedoch so teuer, daß er im Hinblick auf den Abnehmerpreis des Enderzeugnisses nicht anwendbar ist.

Aus der GB-PS 3 30 409 ist ein derartiges Verfahren zur Herstellung von Nägeln bekannt, bei dem der Nagelschaft längs des Hauptteils seiner Länge bzw. längs seiner vollen Länge mit im wesentlichen teilkegelförmigen schuppenartigen Vorsprüngen ausgebildet wird, deren Spitzen zur Nagelspitze gerichtet sind und die in Umfangs- und Längsrichtung des Nagelschaftes so angeordnet sind, daß der Querschnitt des Nagelschaftes längs seiner gesamten Länge im wesentlichen konstant ist. Die schuppenartigen Vorsprünge der Nägel werden durch Walzen eines drahtförmigen Rohlings hergestellt.

Bei derart hergestellten Nägeln sind die die Vorsprünge aufnehmenden Abschnitte der Schaftmantelfläche einem Formvorgang unterworfen und damit nahe ihrer Außenfläche vorverfestigt, während die teilzylindrischen, keine Vorsprünge tragenden Abschnitte der Mantelfläche unbehandelt und damit nicht vorverfestigt sind. Die an den Übergängen zwischen den unterschiedlichen Abschnitten auftretenden Spannungsdifferenzen können, insbesondere bei verhältnismäßig langer Lagerung, zu unerwünschten Rißbildungen und demgemäß zu erheblichen Qualitätseinbußen der Nägel führen. Des weiteren findet die Ausbildung der Vorsprünge auf verhältnismäßig nahe zueinander angeordneten Abschnitten der Schaftmantelfläche statt, so daß eine schädliche Beeinflussung bzw. Beeinträchtigung der Vorsprungsbildung eines Abschnitts durch Fließvorgänge, die bei der Formung der Vorsprünge eines benachbarten Abschnittes auftreten, nicht ausgeschlossen werden kann.

Die DE-OS 26 56 277 beschreibt die Herstellung von mit Rippen versehenen Betonbewehrungsstäben in zwei Walzschritten. Bei solchen Stäben ist jedoch lediglich die Konfiguration der Mantelfläche von Bedeutung, während die Oberflächenbeschaffenheit, beispielsweise die Oberflächenfestigkeit, keinerlei Einfluß auf die Funktionstüchtigkeit der Stäbe hat; denn diese Stäbe werden mit dem Medium, das sie bewehren sollen, umgossen, während im Falle von Nägeln neben der angestrebten, mit der Bewehrungswirkung der Stäbe etwa vergleichbaren Haltewirkung, insbesondere auch die Einbringfähigkeit eine entscheidende Rolle spielt. Des weiteren wird im Falle der DE-OS 26 56 277 eine in Axialrichtung im Betrag konstante Querschnittsfläche nicht angestrebt und nicht erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Nägeln derart weiterzubilden, daß Nägel mit gleichmäßiger Oberflächenfestigkeit unter unbeeinträchtigter, exakter Ausbildung der die Vorsprünge tragenden Abschnitte des Schaftmantels herstellbar sind.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Oberbegriffsmerkmalen erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gelöst.

Mittels der Zweiteilung des Walzvorgangs wird zum einen sichergestellt, daß die Schaftmantelfläche genau an den Abschnitten, an denen sie während des ersten Walzvorgangs am geringsten bearbeitet wird, während des zweiten Walzvorgangs am höchsten beansprucht wird, so daß sich eine gleichmäßige Oberflächenfestigkeit ergibt. Des weiteren wird durch den ersten Walzvorgang der Abstand zwischen den während des zweiten Walzvorgangs mit Vorsprüngen versehenen Abschnitten vergrößert, so daß das Auftreten von Interdependenzen während des plastischen Fließens zuverlässig ausgeschlossen ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 11.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht eines Walzwerkes zur Fertigung von Nägeln gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Teilansicht von drei wechselseitig zusammenwirkenden Walzen,

Fig. 3 eine schematische perspektivische Ansicht eines drahtförmigen Nagelrohlings während der Herstellung,

Fig. 4a, 4b und 4c schematische Querschnitte des Rohlings nach Fig. 3 in den Ebenen 4a-4a, 4b-4b bzw. 4c-4c in Fig. 3,

Fig. 5 eine schematische vergrößerte Darstellung eines Teils eines Axiallängenabschnitts des fertigen gewalzten Nagelrohlings,

Fig. 6, 6a und 6b schematische Querschnitte eines Drahtrohlings, des ersten Walzschrittes eines anderen Verfahrens bzw. des zweiten Walzschrittes dieses Verfahrens und

Fig. 7 und 7a einen Teilquerschnitt eines Walzenrandteils bzw. einen Schnitt eines Zwischenrohlings, der beim ersten Verfahrensschritt gemäß Fig. 6a geformt wird.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Drahtwalzanlage mit einer Speichertrommel 10, einer Richtvorrichtung 11, einem Profilwalzwerk 12 mit zwei Walzenständern A und B, einem Antriebsstand 13 sowie einem Haspel 14. Der drahtförmige Nagelrohling läuft durch die Anlage in Richtung des Pfeils 15 der Fig. 1. Der Nagel wird in Richtung des Pfeils 16 der Fig. 3 bewegt.

Unter besonderer Bezugnahme auf die Fig. 1 und 3 wird der Walzvorgang wie folgt durchgeführt:

Das drahtförmige Rohmaterial mit vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt gemäß Fig. 4a gelangt von der Richtvorrichtung 11 zum ersten Walzenständer A des Walzwerks 12, bei dem es einen Querschnitt mit einer Vielzahl von (hier drei) in Umfangsrichtung beabstandeten Vorsprüngen 17 erhält, die voneinander über im Querschnitt im wesentlichen gerade Begrenzungslinien 18 gemäß Fig. 4b beabstandet sind. Während des Walzvorgangs tritt ein plastischer Materialfluß im Rohling ein, zum einen seitlich und zum anderen in Längsrichtung, wobei sich der Materialfluß selbst in einer Veränderung der Querschnittsform und auch in einer Längung des Drahtrohlings entsprechend einer Querschnittsflächenverringerung um 10 bis 20%, vorzugsweise um etwa 15%, zeigt.

Anschließend wird unter Eingriff mit den Vorsprüngen 17 der zweite Walzschritt beim Walzenständer B ausgeführt, durch den schuppenartige, teilkegelförmige Vorsprünge 19 mit Hilfe der Walzen 20, 21, 22 gemäß den Fig. 1 und 2 aufgeprägt werden, deren aufeinander zu weisende Mantelflächen mit Prägeausnehmungen einer Form versehen sind, die der Form der teilkegelförmigen Vorsprünge 19 entspricht. Auch tritt in diesem Falle eine Querschnittsreduzierung ein, nämlich um 10 bis 20%, vorzugsweise um etwa 15%. Bei diesem Schritt ist es wesentlich, daß die Walzen 20, 21, 22 sich synchron drehen und die Prägeausnehmungen der Walzen derart ausgestaltet und angeordnet sind, daß die Querschnittsfläche des Rohlings (nach dem Walzenständer B) längs der gesamten Länge des Rohlings im wesentlichen konstant ist, unabhängig davon, welcher Schritt betrachtet wird, wobei jedoch die tatsächliche Form des Querschnitts in Abhängigkeit von den teilkegelförmigen Vorsprüngen variiert.

Fig. 5 veranschaulicht schematisch einen Teillängsschnitt des Nagelrohlings und zeigt Einzelheiten der Form der teilkegelförmigen Vorsprünge. Der Winkel 23 zwischen den hinteren Vorsprungflächen und der Mittellinie CL liegt zwischen 75° und 90°, vorzugsweise bei etwa 85°, während der Winkel 24 zwischen den vordersten, auf die Nagelspitze zu gerichteten Vorsprungflächen und der Mittellinie CL des Rohlings zwischen 5° und 15°, vorzugsweise bei etwa 10°, liegt.

Insbesondere unter Bezugnahme auf Fig. 2 sei erwähnt, daß die Mantelflächen der Profilwalzen 20, 21, 22 den Nagelquerschnitt nicht vollständig füllen, sondern einen Halbwinkel mit einer Kegeligkeit bzw. Verjüngung von 59° aufweisen, so daß bestimmte Einstellmöglichkeiten gegeben sind.

Es ist gemäß den Fig. 6 bis 6b auch möglich, einen Drahtrohling 30 mit zumindest im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt einem Längsrillungs- oder Aussparungsvorgang gemäß Fig. 6a zu unterziehen, und zwar unter Verwendung von drei oder einer anderen zweckmäßigen Anzahl von Walzen 31, 32, 33, die in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet sind.

Diese Walzen längen den Drahtrohling und bewirken Längszonen, die infolge des darauf ausgeübten Walzvorgangs gehärtet werden. Anschließend wird der Rohling weiter in einem zweiten Walzschritt mit Hilfe von Prägewalzen 37, 38, 39 gemäß Fig. 6b gewalzt, die den vorstehend beschriebenen Prägewalzen gleichen. Der Walzvorgang des zweiten Verfahrensschritts gemäß Fig. 6b wird in einer Weise ausgeführt, daß die Rillenoberflächen 34, 35, 36 fast auf eine flache oder nach außen ausgebauchte Gestalt zurückgehen.

Im Vergleich zur ersten Ausführungsform tritt bei dieser zweiten Ausführungsform ein wesentlich größerer Materialfluß, eine stärkere Aushärtung des Materials durch Walzen sowie eine wesentlich größere Materialergiebigkeit ein, d. h. eine größere Menge an Nägeln mit verbesserten Eigenschaften pro Kilogramm Rohmaterial.

Wie vorstehend ausgeführt, sollten die Rohlinge in der Querschnittsfläche verringert und gelängt werden. Diese Parameter können wie folgt berechnet werden:

R = Querschnittsverringerung in %
LR = Längung infolge Querschnittsverringerung
F 1 = Querschnittsfläche des eintretenden Drahtrohlings
F 2 = Querschnittsfläche des austretenden Drahtrohlings
V 1 = Eingangsvolumen
V 2 = Ausgangsvolumen
D 1 = Eingangsdurchmesser
D 2 = Ausgangsdurchmesser

Querschnittsverringerung Längung Beispiel

Durchmesser des eintretenden Drahtrohlings = 5,0 mm
Durchmesser des austretenden Drahtrohlings = 4,5 mm

Bei vorgenannten Angaben wurde angenommen, daß ein im Querschnitt im wesentlichen kreisförmiger Drahtrohling verwendet wird. Selbstverständlich ist es auch möglich, mit einem Draht mit in Längsrichtung abgeflachten oder gerillten Oberflächenzonen zu beginnen und lediglich den zweiten vorgenannten Walzschritt durchzuführen.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung von Nägeln, die entlang der vollen Länge oder des größten Teils des Nagelschaftes im wesentlichen teilkegelförmige, schuppenartige Vorsprünge aufweisen, deren Spitzen zur Nagelspitze gerichtet sind und die vorzugsweise entlang einer Schraubenlinie rund um den Nagelschaft angeordnet sind, wobei der fertige Nagelrohling in Stück geschnitten wird und aus diesen durch Kopfbildung die fertigen Nägel geformt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Walzschritt an einem vorzugsweise kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Rohstab bzw. -draht an einer Mehrzahl von um den Umfang des Querschnitts verteilten Stellen unter Querschnittsreduktion der Länge nach gewalzt wird, um durch Kaltverformung verfestigte Längszonen und dazwischen konvexe bzw. wulstförmig radial vorspringende Längszonen von einer in einem zweiten Walzschritt erfolgenden Aufbringung einer Profilierung zu bilden, und daß vorwiegend auf diesen konvexen Längszonen in einem zweiten Walzschritt unter Verwendung von Walzen, deren Mantelflächen mit Prägeausnehmungen entsprechend den zu bildenden, im wesentlichen teilkegelförmigen Vorsprüngen versehen sind, diese Vorsprünge in einer derartigen Anordnung und in einem solchen gegenseitigen Abstand gebildet werden, daß die Querschnittsfläche des fertigen Nagelrohlings über seine Länge an jedem Punkt im wesentlichen gleich ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling im ersten Walzschritt um 10 bis 20%, vorzugsweise etwa 15%, querschnittsreduziert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsreduzierung im ersten Walzschritt durch Anwalzen von ebenen Oberflächenzonen erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling im ersten Walzschritt eine im wesentlichen dreieckige Querschnittsgestalt mit abgerundeten Ecken erhält.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling im ersten Walzschritt in Längsrichtung verlaufende Riefelungen erhält.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Walzschritt eine Flächenreduzierung um 10 bis 20%, vorzugsweise etwa 15%, erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Walzschritt die im wesentlichen teilkegelförmigen Vorsprünge mit einer zur Rohlingsachse in einem Winkel von 75 bis 90°, vorzugsweise etwa 85°, geneigten Basisfläche geformt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Walzschritt die im wesentlichen teilkegelförmigen Vorsprünge mit einem zur Rohlingsachse in einem Winkel von 5 bis 15°, vorzugsweise etwa 10°, geneigten Mantel geformt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen um den Umfang nebeneinander angeordneten Vorsprüngen zumindest schmale Längszonen gebildet werden, die durch Walzung kaltverfestigt sind.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergänge der schmalen kaltverfestigten Längszonen stetig in die die teilkegelförmigen Vorsprünge tragenden Oberflächenzonen übergehend ausgebildet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auch die schmalen kaltverfestigten Längszonen im wesentlichen in die Profilform der teilkegelförmigen Vorsprünge einbezogen werden.