DE19514658C1

DE19514658C1 - Riemenverbinder

Info

Publication number: DE19514658C1
Application number: DE19514658A
Authority: DE
Inventors: Jean-Francois Schick
Original assignee: Goro SA
Current assignee: VI-GORO SARL, NIMES, FR
Priority date: 1995-04-20
Filing date: 1995-04-20
Publication date: 1996-09-12
Anticipated expiration: 2015-04-21
Also published as: ZA963006B

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von austenitischem Mangan-Hartstahl zur Herstellung eines Kupplungsstabes zur Kupplung von Riemenverbindern mit U-förmigen Verbinder klammern beim Verbinden der Bandenden von Transport bändern, die Verwendung von austenitischem Mangan-Hart stahl zur Herstellung der U-förmigen Verbinderklammern und zur Herstellung von Befestigungskrampen, wobei die Verbin derklammern Scharnierbögen und sich an die Scharnierbögen anschließende Klammerschenkel mit Löchern für den Durch gang der Befestigungskrampen aufweisen.

Bei mittels Riemenverbindern verbundenen Bandenden von Transportbändern greifen die Scharnierbögen der Riemen verbinder bzw. die Verbinderklammern scharnierartig inein ander und nehmen einen gemeinsamen Kupplungsstab auf. Infolge der hohen an den Scharnierbögen und dem Kupplungs stab angreifenden Beanspruchungen wie Zug-, Biege- und Reibungskräfte, unterliegen die Scharnierbögen und der Kupplungsstab einem extrem hohen Verschleiß. Dieser Ver schleiß führt schließlich zu einer Beschädigung der Kupp lungsstäbe und der Scharnierbögen und folglich der ge samten Transportbandverbindung. Aus einer solchen Beschä digung der Transportbandverbindung wiederum resultieren kostenaufwendige Reparaturarbeiten und Betriebsstörungen.

Aus diesem Grunde hat man Kupplungsstäbe entwickelt, die eine Seele aus gebündelten Stahldrähten und einen schrau benwendelförmig gewickelten Stahlmantel aufweisen. Andere Ausführungsformen verzichten auf den Stahlmantel und bestehen aus verdrillten Stahldrahtbündeln. Selbst der Einsatz von Glasfaserbündeln und Kohlenstoffaserbündeln ist schon versucht worden, jedoch ohne den gewünschten Erfolg. Bei den Verbinderklammern der Riemenverbinder wird regelmäßig eine Verdoppelung der Scharnierbögendick vorgesehen, sei es im Wege einer Materialverdrängung oder einer Materialumfalzung. Jedoch lassen sich die Verschleißerscheinungen durch solche Maßnahmen nicht beseitigen, allenfalls die aus dem Verschleiß resultieren den Beschädigungen hinauszögern.

Aus der DE-PS 44 07 857 sind Riemenverbinder mit U-förmigen Verbinderklammern zum Verbinden der Bandenden von Transportbändern, wobei die Verbinderklammern Scharnierbögen und sich an die Scharnierbögen anschließende Klammerschenkel aufweisen und die über die beiden zu verbindenden Bandenden vorstehenden Scharnier bögen scharnierartig ineinandergreifen und mittels eines durch die Scharnierbögen hindurchgesteckten Scharnier stabes miteinander verbunden sind, bekannt. Diese Riemen verbinder sind dadurch gekennzeichnet, daß die Verbinder klammern und der Scharnierstab aus einem nickelhaltigen Chromstahl bestehen, und daß zumindest die Scharnierbögen und der Scharnierstab eine im Wege einer thermochemischen Diffusion erzeugte Oberflächenbeschichtung aufweisen. Auf diese Weise sollen die zwischen den Scharnierbögen und dem hindurchgeführten Scharnierstab auftretenden Reibungs kräfte und Verschleißerscheinungen erheblich reduziert werden. Diese Riemenverbinder haben sich an sich bewährt, sind jedoch insofern verbesserungsfähig, als eine auf wendige Oberflächenbeschichtung vorgenommen werden muß.

Die DE-OS 27 06 295 beschreibt eine Bandnadel zum Verbinden der Enden von Gurtförderbändern bzw. Gurtförder bandabschnitten zur Herstellung eines endlosen Förder bandes, wobei die Bandnadel mit U-förmig gebogenen Haken elementen bestückt ist, welche zum Zusammenfügen zweier Bandenden kammartig ineinandergreifen und mittels der hindurchgesteckten Bandnadel scharnierartig miteinander verbunden sind. Diese Bandnadel besteht in an sich bekannter Weise aus einem Abschnitt eines rostfreien Seiles bzw. einer Litze, wobei dieser Seil- bzw. Litzen abschnitt mit einer quer zur Längsrichtung der Bandnadel elastischen Ummantelung aus verschleißarmem Material umgeben ist. Insgesamt soll hierdurch eine nach wie vor elastische und im Kern korrosionsbeständige Bandnadel geschaffen werden, welche in weitaus höherem Maße verschleißfest ist, als dies bei Bandnadeln nach dem Stand der Technik der Fall ist.

Die DE-OS 25 08 101 befaßt sich mit der Verbindung zum Miteinanderverbinden der Enden insbesondere von Transportbändern, Treibriemen oder ähnlichem mittels einer Drehachse, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Verbindung aus einem ersten Teil und einem zweiten Teil besteht. Dieser erste Teil setzt sich aus einem verformbaren Werkstoff, wie z. B. einem Textil- oder Kunststoff, der aus zwei Flächen besteht und von denen je eine auf je einer Seite am Ende eines Transportbandes befestigt ist, zusammen. Der zweite Teil besteht aus Metall mit mehreren Scharnierteilen, welche trennbar mittels einer Verbindungsachse mit einem entsprechenden anderen Teil verbindbar sind, wobei die beiden Teile miteinander durch Befestigungsmittel zu einem einzigen Element verbunden sind.

Unabhängig davon ist es aus "Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau, 18. Auflage, E 36" bekannt, daß Mangan die Zugfestigkeit erhöht, wobei Mangan-Hartstähle mit 0,9% Kohlenstoff und mehr als 12% Mangan nach Wasserab schreckung austenitisch werden und außerordentlich zäh und verschleißfest sind. - Die "Kleine Werkstoffkunde für das Schweißen von Stahl und Eisen, Band 8, Deutscher Verlag für Schweißtechnik GmbH, Düsseldorf, 1984" lehrt auf der Seite 71, daß Manganstäbe mit praktischer Bedeutung austenitische Stähle mit 0,9 bis 1,4% Kohlenstoff bei 12,0 bis 15,0% Mangan sind. Diese austenitischen Mangan stähle werden als Mangan-Hartstähle bezeichnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkstoff zur Herstellung eines Kupplungsstabes und/oder von Riemen verbindern zum Verbinden der Bandenden von Transport bändern anzugeben, dessen Verwendung zu extrem hohe Verschleißwiderstand und optimierter Lebensdauer dieser Bauteile führt.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung die Verwen dung von austenitischem Mangan-Hartstahl zur Herstellung eines Kupplungsstabes zur Kupplung von Riemenverbindern mit U-förmigen Verbinderklammern beim Verbinden der Band enden von Transportbändern, wobei die Verbinderklammern Scharnierbögen und sich an die Scharnierbögen anschließende Klammerschenkel aufweisen und durch die gelenkig ineinandergreifenden Scharnierbögen von zwei Riemenverbindern der gemeinsame Kupplungsstab hindurch geführt ist und wobei der Kupplungsstab infolge verschleißbedingender Beanspruchungen zwischen den Scharnierbögen der Verbinderklammern und dem Kupplungsstab in diesen Verschleißzonen eine Oberflächenverfestigung im Wege der Kaltverformung bei unverändert hoher Biegsamkeit erfährt. - Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß sich ein austenitischer Mangan-Hartstahl durch einen besonders hohen Verschleißwiderstand und dennoch gute Zähigkeit auszeichnet. Von besonderer Bedeutung ist das Verfestigungsvermögen eines solchen Mangan-Hartstahls und die daraus resultierende Oberflächenverfestigung im Wege einer Kaltverformung. Folglich tritt Oberflächenverfesti gung gerade an den beanspruchten Verschleißzonen auf, also in jenen Bereichen des Kupplungsstabes, gegen welche die Scharnierbögen der Verbinderklammern des Riemenverbinders mit verhältnismäßig hohen Zugbeanspruchungen angreifen. Daher erhöht sich der Verschleißwiderstand gezielt in den Scharnierbereichen. Es entsteht folglich an der richtigen Stelle die notwendige Verschleißhärte. Aus diesem Grunde stört auch nicht der verhältnismäßig weiche jedoch zähe Kern des Kupplungsstabes. Denn zunehmender Verschleiß führt aufgrund der den Verschleiß bedingenden Bean spruchungen zwangsläufig zu einer zunehmenden Ober flächenhärte, so daß der Kern stets von einem verschleißfesten Mantel umgeben ist. In diesem Zusammen hang wird darauf hingewiesen, daß sich die übliche Zugfestigkeit eines Mangan-Hartstahles auf 800 bis 900 N/mm² beläuft. Im Einsatz als Kupplungsstab für Riemenver binder nimmt diese Zugfestigkeit erheblich zu und wird infolge der zwischen den Scharnierbögen der Verbinder klammern und dem Kupplungsstab auftretenden Beanspruchun gen und daraus resultierenden Kaltverformung < 1500 N/mm². Überraschen muß in diesem Zusammenhang, daß der Kupplungs stab dennoch im Kern zäh und bruchsicher bleibt und sich inbesondere durch eine hohe Biegsamkeit und Kerbschlag zähigkeit auszeichnet. Das ist vermutlich auf das austenitische Gefüge des Mangan-Hartstahles zurückzuführen und ferner auf die Tatsache, daß dessen Dehnungsvermögen mehr als 60% betragen kann. Dadurch läßt sich ein Kupplungsstab aus einem austenitischen Mangan-Hartstahl überraschenderweise bis zu 180° halbkreisförmig biegen. Diese Biegsamkeit ist erforderlich, weil Transportbänder häufig in Mulden- oder Trapezform geführt werden. - Ferner muß überraschen, daß hoher Verschleißwiderstand selbst dann gegeben ist, wenn beim Transport von Sand oder dergleichen Schmirgelwirkung zwischen den Scharnierbögen der Verbinderklammern und dem Kupplungsstab auftritt, weil eben gerade dort der Kupplungsstab infolge seiner Beanspruchung einen erhöhten Verschleißwiderstand erhalten hat. Aus diesem Grund sieht die Erfindung ferner die Verwendung von austenitischem Mangan-Hartstahl zur Herstellung von U-förmigen Verbinderklammern bei Riemen verbindern zum Verbinden der Bandenden von Transport bändern vor, wobei die Verbinderklammern und folglich ihre Scharnierbögen infolge verschleißbedingender Beanspruchun gen eine zunehmende Oberflächenverfestigung erfahren. Folglich zeichnen sich die Scharnierbögen als beanspruchte Zonen der Verbinderklammern durch extrem hohen Verschleiß widerstand aus. Auch in diesem Fall gilt, daß zunehmende Belastung zu einer zunehmenden Oberflächenhärte führt. Darüber hinaus trägt in diesem Zusammenhang die Zähigkeit und hohe Biegsamkeit dazu bei, daß keine Verkantungen zwischen den Scharnierbögen und dem gemeinsamen Kupplungs stab auftreten. Darüber hinaus ist der hohe Verschleiß widerstand für die Riemenverbinder bzw. ihre Verbinder klammern auch deshalb von besonderer Bedeutung, weil nicht länger deren Verschleiß und schließlich Beschädigung beim Überfahren von Bandabstreifern zu befürchten ist, die zur Bandreinigung dienen und mit erheblichen Andrückkräften gegen die zu reinigende Bandfläche angedrückt werden. Solche Bandabstreifer weisen überdies ebenfalls Ver schleißleisten auf, deren sonst abrasive Wirkung beim Überfahren der Riemenverbinder nunmehr durch den hohen Verschleißwiderstand der Riemenverbinder und ihre Ver festigungsfähigkeit im Zuge der Beaufschlagung durch die Bandabstreifer zumindest kompensiert wird. Aus diesem Grund empfiehlt die Erfindung außerdem die Verwendung von austenitischem Mangan-Hartstahl zur Herstellung von Befestigungskrampen bei Riemenverbindern mit U-förmigen Verbinderklammern zum Verbinden der Bandenden von Transportbändern, wobei die Verbinderklammern Scharnier bögen und sich an die Scharnierbögen anschließende Klammerschenkel mit Öffnungen für den Durchgang von Befestigungskrampen aufweisen, und wobei die Befestigungs krampen infolge verschleißbedingender Beanspruchungen eine zunehmende Oberflächenverfestigung erfahren. Aufgrund der Zähigkeit und Bruchsicherheit zeichnen sich solche Befestigungskrampen nicht nur durch ihren hohen Verschleißwiderstand gegenüber den Bandabstreifern aus, sondern gewährleisten auch eine einwandfreie Befestigung der Riemenverbinder bzw. ihrer Verbinderklammern auf den Bandenden von Transportbändern.

Nach einem Vorschlag der Erfindung, dem selbständige Bedeutung zukommt, ist vorgesehen, daß für die Herstellung der Kupplungsstäbe und/oder Verbinderklammern und/oder Befestigungskrampen ein austenitischer Mangan-Hartstahl X120Mn12 mit

C 1,10 bis 1,30%
Si 0,30 bis 0,50%
Mn 12,00 bis 13,00%

verwendet wird, wobei ferner vorhandene Bestandteile wie Phosphor und Schwefel von untergeordneter Bedeutung sind, beispielsweise P < 0,10 und S < 0,04.

Vorzugsweise enthält der austenitische Mangan-Hartstahl als Legierungselement bis zu 0,1% Cer, um seine Verar beitbarkeit bzw. Bearbeitbarkeit zu erhöhen. Darüber hinaus kann als weiteres Legierungselement 1,0% bis 4,0% Nickel vorgesehen sein, weil Nickel auf die Kornbildung eine verfeinernde Wirkung ausübt, womit zugleich eine größere Zähigkeit bei gleicher Festigkeit verbunden ist. Als weiteres Legierungselement kommt 1,0% bis 2,5% Molybdän in Frage, um eine weitere Erhöhung der Festigkeit und insbesondere der Streckgrenze zu erreichen. Schließ lich kann der verwendete austenitische Mangan-Hartstahl bei 850°C bis 1100°C wärmebehandelt und durch Ab schrecken bei 1000°C bis 1050°C vergütet bzw. wasser gehärtet sein. Der Mangan-Hartstahl ist im abgeschreckten Zustand verhältnismäßig weich, verfestigt sich jedoch bei jeder Beanspruchung bzw. Kaltverformung im Oberflächen bereich, während der Kern verhältnismäßig zäh bleibt. Dadurch werden infolge der auftretenden Beanspruchungen die Riemenverbinder, Kupplungsstangen und Befestigungs krampen hochverschleißfest und bleiben überraschenderweise dennoch biegsam.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 in Draufsicht und ausschnittsweise Riemenverbinder mit ineinander greifenden Scharnierbögen ihrer Verbinderklammern und gemeinsamem Kupplungsstab,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch den Gegenstand nach Fig. 1 im Bereich einer Verbinderklammer und ihres Scharnierbogens und

Fig. 3 eine Befestigungskrampe.

In den Figuren ist ein Riemenverbinder 1 mit U-förmigen Verbinderklammern 2 zum Verbinden der Bandenden 3 von Transportbändern dargestellt, wobei die Verbinderklammern 2 Scharnierbögen 4 und sich an die Scharnierbögen 4 an schließende Klammerschenkel 5 aufweisen. Durch die gelenkig ineinandergreifenden Scharnierbögen 4 von zwei Riemenverbindern 1 ist ein gemeinsamer Kupplungsstab 6 mit Vollquerschnitt hindurchgeführt. Der Kupplungsstab 6 und die Verbinderklammern 2 bestehen aus einem austenitischen Mangan-Hartstahl. Die Klammerschenkel 5 der Verbinder klammern 2 weisen Öffnungen 7 zum Hindurchtreiben von Befestigungskrampen 8 auf. Die Befestigungskrampen 8 bestehen ebenfalls aus einem austenitischen Mangan-Hart stahl.

Für die Herstellung der Kupplungsstäbe 6 und/oder Ver binderklammern 2 und/oder Befestigungskrampen 8 wird ein Mangan-Hartstahl X120Mn12 mit

C 1,10 bis 1,30%
Si 0,30 bis 0,50%
Mn 12,00 bis 13,00%
P < 0,10%
S < 0,04

verwendet. Im übrigen kann dieser Mangan-Hartstahl wahl weise Legierungselemente wie bis zu 0,1% Cer, 1,0 bis 4,0% Nickel und 1,0 bis 2,5% Molybdän enthalten. Wenn sich die Riemenverbinder 1 bzw. ihre Verbinderklammern 2, der Kupplungsstab 6 und die Befestigungskrampen 8 im Einsatz befinden, erhöht sich die Zugfestigkeit von 800 bis 900 N/mm²auf mindestens 1500 N/mm² während das Dehnungs vermögen mindestens 45% und regelmäßig mehr als 60% beträgt.

Claims

1. Verwendung von austenitischem Mangan-Hartstahl zur Herstellung eines Kupplungsstabes (6) zur Kupplung von Riemenverbindern (1) mit U-förmigen Verbinderklammern (2) beim Verbinden der Bandenden (3) von Transportbändern, wobei die Verbinderklammern (2) Scharnierbögen (4) und sich an die Scharnierbögen (4) anschließende Klammer schenkel (5) aufweisen und durch die gelenkig ineinander greifenden Scharnierbögen (4) von zwei Riemenverbindern (1) der gemeinsame Kupplungsstab (6) hindurchgeführt ist, und wobei der Kupplungsstab (6) infolge verschleiß bedingender Beanspruchungen zwischen den Scharnierbögen (4) der Verbinderklammern (2) und dem Kupplungsstab in diesen Verschleißzonen eine Oberflächenverfestigung im Wege der Kaltverformung bei unverändert hoher Biegsamkeit erfährt.

2. Verwendung von austenitischem Mangan-Hartstahl zur Herstellung von U-förmigen Verbinderklammern (2) mit Scharnierbögen (4) für Riemenverbinder (1) zum Verbinden der Bandenden (3) von Transportbändern, wobei die Scharnierbögen (4) infolge zunehmender Beanspruchungen eine zunehmende Oberflächenverfestigung erfahren.

3. Verwendung von austenitischem Mangan-Hartstahl zur Herstellung von Befestigungskrampen (8) zum Befestigen von U-förmigen Verbinderklammern (2) für Riemenverbinder (1) zum Verbinden der Bandenden (3) von Transportbändern, wobei die Verbinderklammern (2) Scharnierbögen (4) und sich an die Scharnierbögen (4) anschließende Klammer schenkel (5) mit Öffnungen (7) für den Durchgang der Befestigungskrampen (8) aufweisen, und wobei die Befestigungskrampen (8) infolge angreifender Bean spruchungen eine zunehmende Oberflächenverfestigung erfahren.

4. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Herstellung der Kupplungsstäbe (6) und/oder Verbinder klammern (1) und/oder Befestigungskrampen (8) ein austenitischer Mangan-Hartstahl X120Mn12 mit C 1,10 bis 1,30%
Si 0,30 bis 0,50%
Mn 12,00 bis 13,00%verwendet wird.

5. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der austenitische Mangan-Hartstahl als Legierungselement bis zu 0,1% Cer enthält.

6. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der austenitische Mangan-Hartstahl als Legierungselement 1,0% bis 4,0% Nickel enthält.

7. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der austenitische Mangan-Hartstahl als Legierungselement 1,0% bis 2,5% Molybdän enthält.

8. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der austenitische Mangan-Hartstahl durch Abschrecken von ca. 1000°C vergütet ist.