CH428393A - Giessform für die aluminiothermische Schweissung von senkrecht gestossenen Rundstählen - Google Patents

Description

  Giessform für die aluminothermische Schweissung von senkrecht gestossenen Rundstählen    Die Erfindung betrifft eine Giessform zum     alumino-          thermischen    Schweissen von senkrecht .gestossenen Rund  stählen, insbesondere von Betonstählen.  



  Das aluminiumthermische Schweissen von Beton  stählen ist bekannt. So ist     beispielsweise    bereits. vorge  schlagen worden, die     zu        verbindenden    Enden des Beton  stahles in eine Schweisspatrone, einzuführen, :die voll  ständig mit der exotherm reagierenden Schweissmasse       gefüllt    ist.

   Die Reaktionswärme :der     Schweisspatrone     erwärmt die Betonstahlenden .auf Schweisshitze, und mit  :einer geeigneten Vorrichtung wird dann ein Stauchdruck  ausgeübt, und es erfogt eine aluminothermische     Press-          schweissung.    Einen grossen Vorteil bietet dieses Ver  fahren dadurch, dass die Schweissstelle nicht vor dem  Einleiten der chemischen Reaktion     vorgewärmt    werden  muss. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass bei diesem       Schweissverfahren    !die Schweissverbindung oft nicht ein  wandfrei :ist, da der Schweissquerschnitt durch Oxyd  einschlüsse reduziert wird.

   Es ist auch hinderlich, dass  der Schweissstoss zugearbeitet werden muss, indem me  tallisch blanke planparallele Flächen hergestellt     werden,     müssen.  



  Für     :das        Zusammenfügen    von     Fertigbauteilen    ist  das Verfahren ungeeignet, weil die fest in dem Beton  gelagerten Betonstähle sich nicht mehr herausziehen  lassen, um den. notwendigen Stauchdruck auszuüben.  



  Auch die Anwendung des :bekannten Zwischenguss  verfahrens mit Reaktionsraum und getrennter Giessform  ist nicht neu. Dabei     wird    die .Schweissstelle nicht vorge  wärmt,     weil    es .auf eine schnelle Durchführung der  Schweissung ankommt. Bei diesem Verfahren: geht der  Reaktionsraum unmittelbar .in die Giessform über, so  dass ein Teil der Reaktion direkt an der Schweissstelle  abläuft. Obwohl dieses     Verfahren        einen.        Fortschritt    be  deutet .gegenüber der Schweissung mit einer Schweiss  patrone, hat es den     Nachteil,    dass -der Schweissquer,  schnitt durch Schlackeneinschlüsse ebenfalls geschwächt  wind.

   Die Entstehung der Schlacke, welche aus Alu  miniumoxyd besteht, ist :bei der aluminothermischen  Reaktion nicht zu vermeiden. Da :der Schlackenschmelz-    punkt sehr hoch ist, erstarrt die .Schlacke sofort bei  Berührung mit :dem kalten     Betonstahl.    Wenn :dieser       Schweissfehler    :bei kleineren:

       Stahldurchmessern    und     bei     Stählen geringerer :Festigkeit :infolge des     überdimensio-          nierten    Schweissquerschnittes sich nicht     immer    auswirkt,  so führt dieser jedoch beim .Schweissen     grösserer        Stab-          idurchmaesser    und vor     allen    Dingen :beim     .Schweissen     von Stählen höherer Festigkeit zu ungenügenden Festig  keitswerten -der Schweissverbindungen.  



  Es. ist     früher    fauch bereits versucht worden, Rund  stähle miteinander zu verbinden,     indem    der reduzierte  Stahl erst nach vollständig beendeter Reaktion in den       Giessraum    geleitet wurde. Dies kann     entweder    durch       ,die    Anordnung     eines        Reaktionstiegels,    der nach vollen  deter     Reaktion    -abgestochen wird, geschehen oder auch  :durch :die Anordnung ,eines leicht schmelzenden Ver  schlussplättchens zwischen Reaktionsraum und Giess  form.

   Das Letztere ist die allgemein übliche     Methode.     Bei der .praktischen Durchführung des Verfahrens sind  jedoch Schweissfehler, insbesondere     Bindefehler    und  Lunker, nicht zu vermeiden. Durch die Anordnung  von. Auffangkammern für den aluminothermisch er  schmolzenen     :Stahl        ,ausserhalb    des Giessraumes kann       eine    :Spülwirkung erzielt werden, wodurch :der Ent  stehung von Bindefehlern     entgegengewirkt        wind.    Durch  ,die Schwindung des aluminogenetischen .Stahles sowohl  in den Auffangkammern     als    auch im Giessraum entstehen  jedoch Lunker, deren ,Beseitigung durch geeignete Mass  rahme, z.

   B. durch     engeren        D.urchlaufkanal    von oder  Giessform     ,zu    den Auffangkammern, bisher noch nicht  gelungen war.  



  .Für     Idas    Schweissen von waagrecht     igestossenen        Rund-          ,stählen    ist nun zwar eine nicht zum Stand :der Technik  gehörige Giessform entwickelt worden, die die geschilder  ten Nachteile nichtmehr     aufweist.    Diese     Giessform    lässt  sich jedoch weder in der gleichen noch in einer     ähnlichen     Form für das Verschweissen von senkrecht     .gestossenen          Rundstählen        verwenden.        Ausser        Lunkern    im tragenden  Querschnitt konnte insbesondere nicht eine     

  Einkerbung     vermieden werden, die regelmässig     em    oberen Ende des      Schweisswulstes am Übergang zum Grundwerkstoff auf    tritt, weil das aufgeschmolzene Grundmaterial infolge  der Schwerkraft     .nach    unten abfliesst.     Weiterhin    tritt  die unangenehme Erscheinung .auf, dass der     alumino-          genetische    Stahl unmittelbar über den Durchlaufkanal  in die     Auffangkammer        :abfliesst,    ohne     ,das        untere        Rund-          eisen    -gleichmässig     ringsherum        :

  aufzuschmelzen.     



  Mithin ist es     Aufgabe    der Erfindung , eine Giessform  zum     alununothermischen        Verschweissen    von senkrecht  gestossenem     Rundstahl,        insbesondere    von     Betonstählen,     -so zu gestalten, dass Schweissfehler - vor allem Schlacke  einschlüsse, Lunker und Bindefehler - vermieden oder  auch in die für die Schweissverbindung unwesentlichen  Bereiche des Schweibgutes, also in den Schweisswulst;

    verlagert werden, dass Einkerbungen, die den tragenden       Querschnitt        vermindern    und von denen     Risse    rausgehen  können, vermieden werden und dass dm unteren Teil  :des Schweisswulstes ein gleichmässiger Übergang zum  Grundwerkstoff erreicht wird; ohne dass nach wie vor  die Enden der     Betonstähle        vorgewärmt    werden müssen.  



  Es wurde nun gefunden, dass diese .Aufgabe .mit       einer        überraschend    .einfachen Giessform gelöst werden  kann, die erfindungsgemäss die Verbindung folgender       Merkmale        aufweist:     a) Die Giessform hat die Form zweier gegeneinander  gerichteter Kegelstümpfe, wobei die Grundflächen der  Kegelstümpfe gegeneinandergestossen sind und der  untere     den        oberen        in,der    Länge     wesentlich    übertrifft,  b) der Einlauf für dien aluminothermisch     erschmal-          zenen    Stahl :

  befindet sich im oberen Drittel der Giess  form, jedoch unterhalb     --der    .Stossstelle :beider Kegel  Stümpfe,  c) den Übergang zwischen dem Umgussraum und  ,dem dem Durchmesser des Rundstahles angeglichenen  oberen Formhohlraum bildet eine zylindrische     Ausneh-          mung,    ,deren Durchmesser grösser ist als Ader des. Rund=  stahles,  d) den Übergang zwischen dem Umgussraum und  dem dem Durchmesser des Rundstahles angeglichenen       unteren        Formhohlraum    bildet eine     ringförmige        Rille,     die über einen Durchlaufkanal in die Auffangkammer       übergeht.     



  Durch die     erfindungsgemässe    Giessform     wenden    die  vorher beständig ;auftretenden Schweissfehler restlos, be  seitigt, und es ist erstmals. gelungen, senkrecht gestossene  Bewehrungsstähle so untereinander zu verschweissen,  dass .keine     Verminderung    des     tragenden    und\ in     die     statische Berechnung eingegangenen     Querschnittes.-    ein  tritt.     Die        Schweissstelle        braucht        trotzdem    nicht vorige  wärmt     zu    werden.

   Für die     Herstellung    der     Giessform     hat sich Idas aus der Giessereitechnik bekannte Wasser  glas-Kohtendioxid-Verfiahren als günstig herausgestellt.  



  An Hand der Zeichnung wird die Erfindung an  einem Ausführunggbeispiel näher erläutert. Es zeigen  Fig. 1 einen Querschnitt durch die Giessform in  der Richtung der Werkstückachse und  Fig. 2 eine Draufsicht dazu.  



  Der mit einer Einfüllöffnung ,1 für die Schweissmasse       versehene    Reaktionsraum 2 mündet in     einen        Auslauf-          kanal    3,     in    dessen     Aussparung    4 ein Trennplättchen 5       eingesetzt    ist. Der untere Teil des     Auslaufkanals:    6 ist  gekrümmt angeordnet, so dass er senkrecht zur- Stab  achse in die Giessform mündet. Die Giessform 7 besteht  aus einem unteren     Formhohlraum    8 und     einem    oberen    Formhohlraum 9, welche dem Rundsbahldurchmesser       angeglichen        sind.     



  Die Giessform 7 besteht aus     einem    sich nach oben  erweiternden Kegelstumpf 10. Die Gestaltung dieses  Formteiles wurde deshalb so gewählt, damit der     alu-          minothermisch    erschmolzenen Stahl von unten nach  oben erstarrt und somit einer Lunkerbildung     emtgegen-          gewirkt    wind. Dabei wird dieser Teil der Giessform 7  Abis .über die Mündung des Einlaufkanals 6 hinausgezo  gen.

   Die Unterdrückung der Lunkerbildung wird nun  unterstützt durch     Aden        oberen        Kegelstumpf    11 der     Giess-          form    7, der     :sich    nach oben     verjüngt    und die Wirkung  eines Trichters ausüben soll. Die sich daran anschlie  ssende Ausnehmung 12 ist zylindrisch und so bemessen,  dass sich dieser Teil zwar mit aluminothermisch er  schmolzenen Stahl füllt, dass ,aber eine Aufschmelzung  ,des     Stahles    nicht     mehr    oder     in        ;ganz    .geringem Masse  ,erfolgt.

   Durch diese zylindrische Ausnehmung 12 wird  erreicht, dass die früher     aufgetretenen        Einschmelzungen     ,am     oberen    Rundstahl, die     gleichzeitig        eine        Kerbwirkung     hervorriefen, nicht mehr     .auftreten.    Im unteren     Teil     -der Giessform 7 ist     eine        ringförmige        ,Rille    13 ange  ordnet. In dieser Rille wird der aluminothermisch er  schmolzene Stahlgesammelt und über Eden     D,urchlauf-          kanal    14 in die Auffangkammer 15 geleitet.

   Dieser  aluminothermisch erschmolzene Stahl übt auf das un  tere     Rundstehlende    :eine     Spülwirkung    aus, wodurch die  schweissgerechte Aufschmelzung gewährleistet wind.  



  Das     Ansetzen    der     Schweissform    an die zu schwei  ssenden Rundstähle geschieht in der Form, dass die  Mitte des Einlaufkanals 6 in die Höhe des oberen Rund  stahlendes zu liegen     kommt.    Abweichungen von dieser  Festlegung können zu Fehlschweissungen führen.  



  Die     Schweissform    ist mindestens     2teilig,    sie     kann     aber ,auch aus mehreren Teilen hergestellt wenden. Der  Formwerkstoff besteht vorzugsweise aus wasserglas  gebundenem Sand, es können aber auch Schamotte,  Graphit, Magnesit und ,andere Werkstoffe Verwendung  finden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Giessform zum alwminothermischen Schweissen von senkrecht gestossenen Rundstählen, _ insbesondere von Betonstählen, gekennzeichnet durch )die Vierbindung fol gender Merkmäle:

   a) die Giessform (7) hat die Foren zweier g gegen einander gerichteter Kegelstümpfe, wobei die Grund flächen der Kegelstümpfe gegeneinander gestossen sind und der untere edenoberen in der Länge wesentlich übertrifft, b) der Einlauf für Iden aluminothermisch erschmol zenen .Stahl befindet sich ran :oberen Drittel der Giess form .(7), jedoch unterhalb der .Stossstelle beider Kegel stümpfe, c) den. Übergang zwischen :dem Umgussraum und.

   dem dem urchmesser des Rundstahles angeglichenen oberen Formhohlraum (9) bildet eine zylindrische Aus- :nehmung (12), deren Durchmesser grösser ist als der des, Rundstahles, d) den Übergang zwischen dem Umgussnaum und denn dem :

   Durchmesser ides Rundstahles angeglichenen !unteren Formhohlraum (8) bildet ,einte ringförmge Rille ,(13), idie über einen Durchlaufkanal (14) -in die Auf fangkammer i(15) übergeht.