EP0582905A2 - Faser zur Bewehrung von Beton oder dergleichen aus Draht oder Flachband und Einrichtung zum Herstellen solcher Fasern - Google Patents

Faser zur Bewehrung von Beton oder dergleichen aus Draht oder Flachband und Einrichtung zum Herstellen solcher Fasern Download PDF

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EP0582905A2
EP0582905A2 EP93112124A EP93112124A EP0582905A2 EP 0582905 A2 EP0582905 A2 EP 0582905A2 EP 93112124 A EP93112124 A EP 93112124A EP 93112124 A EP93112124 A EP 93112124A EP 0582905 A2 EP0582905 A2 EP 0582905A2
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embossing
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fibres
fibers
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Vulkan Harex Stahlfasertechnik GmbH and Co KG
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Vulkan-Harex Stahlfasertechnik & Co KG GmbH
Vulkan Harex Stahlfasertechnik GmbH and Co KG
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    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/01—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings
    • E04C5/012—Discrete reinforcing elements, e.g. fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F45/00—Wire-working in the manufacture of other particular articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F45/00—Wire-working in the manufacture of other particular articles
    • B21F45/006—Wire-working in the manufacture of other particular articles of concrete reinforcement fibres

Definitions

  • the invention relates to a fiber for reinforcing concrete or the like made of wire or flat strip, in particular steel, according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a device for producing such fibers.
  • Fibers of this type for admixing in an initially soft, later hardening material such as concrete are known in various designs.
  • Such fibers often consist of an essentially elongated piece of wire with hook-like deformations at its two ends, the ends being angled, cranked or also bent into a closed circle.
  • the primary requirement of such fibers is that their shape does not have an unfavorable influence on the miscibility, but that a good binding behavior can nevertheless be achieved in the hardened material and that they can be produced inexpensively.
  • the extensive fulfillment of one of these requirements, such as the achievement of a good bond can lead to the mixing behavior and also the production costs being influenced more or less unfavorably.
  • the object of the invention is therefore to provide an improved fiber with regard to the greatest possible fulfillment of the three aforementioned basic requirements.
  • Another task of the invention is Creation of a suitable facility for producing such fibers.
  • the invention provides a fiber for reinforcing concrete or the like made of wire or flat ribbon, in particular steel, in which a shorter, corrugated intermediate section adjoins a straight central section at its ends as a transition to the respective end section.
  • each corrugated intermediate section is designed as a double shaft in accordance with an elongated S shape.
  • the shafts of the intermediate sections are arranged so that they run in the same plane, mainly for reasons of simplified production.
  • the end sections are expediently designed as straight sections and run approximately parallel to the straight central section.
  • the end sections have a wedge shape caused by compression at their free end and that the outermost end of the wedge-shaped section is wider than the fiber profile.
  • a major advantage of the new fiber is the fact that the deformed sections adjoining the straight central section have smooth and no sharp-edged transitions in the area of the deformations have, whereby the miscibility is influenced favorably. Furthermore, all deformations are designed so that fibers can be produced as a finished product in a single operation; this leads to a considerable reduction in manufacturing costs.
  • a device for producing fibers which has two counter-rotating, synchronously rotating embossing wheels, which face each other with a gap corresponding to the thickness of the fiber with their end faces and which have tooth-like projections and depressions which engage with one another on their peripheral jacket surfaces, and in which on the entire circumference with the same angular distance from each other radially standing stamping dies with a triangular profile in the plane of rotation and corresponding pressing stamps with a flat surface are attached to the other stamping wheel.
  • the arc distance between two successive pairs of punches is chosen so that it corresponds to the desired length of a finished fiber.
  • the embossing stamp and associated pressure stamp are set radially so that when they face each other they touch without pressure. Embossing and pressure stamps are expediently attached to the two embossing wheels in an exchangeable manner.
  • the starting material for the production of fibers of the type described above is wire or flat ribbon, which is the continuous material of the two embossing wheels is fed.
  • the continuous material is continuously drawn through the gap between the circumferential surfaces of the two embossing wheels by the counter-rotation of the two embossing wheels and is deformed in the desired manner due to the tooth-like projections and depressions on the embossing edges, furthermore by the action of the embossing die and associated
  • the finished fibers are separated from the supplied strand material by a pressure stamp by means of a compression and separation process.
  • the smaller thickness of the rectangular profile is expediently deformed.
  • fibers of this type generally have a total length of approximately 6 cm, although longer lengths are also possible.
  • the fiber is composed of a rectilinear central section (1) and shorter, likewise rectilinear end sections (2) which run approximately parallel to the central section (1).
  • a corrugated or cranked intermediate section (3) adjoins each end of the central section (1) as a transition to the respective end section (2).
  • the intermediate section (3) has an elongated S-shape with a wave crest and a wave trough, the leg (4) of the intermediate section (3) adjacent to the end section (2) being longer than that of the central section (1) adjoining leg (5).
  • the length of the leg (4) selected in each case determines the degree of parallel lateral displacement of the end sections (2) with respect to the center section (1). All kinks in the deformation of the fiber are softly curved to avoid sharp edges.
  • the outermost end of the two end sections (2) has an approximately dovetail-like profile (6), as can be seen in FIG. 2.
  • the dovetail-like end piece is flattened in a wedge shape towards the free end. This shape is created during the production of the fibers, which will be discussed below.
  • the length ratios of the individual sections of the fiber and also the angles of the offsets can vary. However, it is expedient to choose the length of an intermediate section (3) 30% or less of the length of the central section (1).
  • the end sections (2) are usually less long than the intermediate sections.
  • the deformations are preferably in a common plane. When using round wire as the starting material, the diameter is, for example, 0.4 to 1.0 mm.
  • a device for the production of fibers according to FIGS. 1 and 2, which u. a. contains two embossing wheels (7, 8), as are shown schematically in part in FIG. 3.
  • the two embossing wheels (7, 8) face each other like two spur gears, leaving a gap between their circumferential outer surfaces corresponding to the thickness of the strand material to be processed.
  • the peripheral jacket surfaces (9, 10) are provided with successive projections (11) and depressions (12) according to the desired deformation of the intermediate sections of the finished fiber.
  • the embossing wheels are the same over the entire circumference Division projections (11) and depressions (12) attached. Two successive pairs of projections (11) and depressions (12 or 11.1 and 12.1) each cause the desired deformation of a single fiber.
  • the undeformed sections of the circumferential surface correspond to the central section (1) or the end sections (2) of a fiber.
  • embossing stamps (14) For separating the completely formed fibers from the supplied strand material (13), embossing stamps (14) with a triangular profile in the plane of rotation at the same angular distance from one another are attached to the embossing wheel (7) and radially standing pressure stamps (15) with a flat surface on the embossing wheel (8). Embossing stamps (14) and pressure stamps (15) are set in their radial position so that when they face each other in the same radial plane they touch but do not exert any pressure on one another.
  • FIG. 3 shows a position of the embossing wheels (7, 8), in which a finished fiber (16) is just being separated from the strand material (13) supplied. Any post-processing is not necessary. By shearing the fibers according to the invention in comparison with known methods, a considerable increase in productivity can be achieved.
  • Wire preferably round wire, or flat strip can be used as the starting material.

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Abstract

Fasern dieser Art bestehen im wesentlichen aus einem gestreckten Drahtstück mit hakenartigen Verformungen an ihren beiden Enden. Gefordert wird von solchen Fasern in erster Linie, daß ihre Formgestalt keinen ungünstigen Einfluß auf die Mischbarkeit hat, daß aber dennoch ein gutes Bindungsverhalten im erhärteten Material erzielbar ist und daß sie kostengünstig herstellbar sind. Zur Erzielung einer verbesserten Haftung ist bei der beschriebenen Faser zwischen den Enden des geraden Mittenabschnittes (1) je ein kürzerer, gewellter Zwischenabschnitt (3) als Übergang zum jeweiligen Endabschnitt (2) vorgesehen. Dabei ist der Zwischenabschnitt (3) vorzugsweise als Doppelwelle entsprechend einer gestreckten S-Form ausgebildet. Das Bindungsverhalten wird durch die gewellten Zwischenabschnitte (3) insgesamt verbessert, ohne daß Beeinträchtigungen hinsichtlich der Mischbarkeit entstehen. Außerdem sind Fasern in einer solchen Formgestalt mit Hilfe von Prägerädern in einem einzigen Arbeitsgang kostengünstig herstellbar.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Faser zur Bewehrung von Beton oder dergleichen aus Draht oder Flachband, insbesondere aus Stahl gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiter betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Herstellen solcher Fasern.
  • Fasern dieser Art zum Beimischen in ein anfänglich weiches, später härtendes Material wie beispielsweise Beton sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Vielfach bestehen solche Fasern aus einem im wesentlichen gestreckten Drahtstück mit hakenartigen Verformungen an ihren beiden Enden, wobei die Enden abgewinkelt, gekröpft oder auch zu einem geschlossenen Kreis umgebogen sein können. Gefordert wird von solchen Fasern in erster Linie, daß ihre Formgebung keinen ungünstigen Einfluß auf die Mischbarkeit hat, daß aber dennoch ein gutes Bindungsverhalten im erhärteten Material erzielbar ist und daß sie kostengünstig herstellbar sind. Die weitgehende Erfüllung einer dieser Forderungen wie die Erzielung einer guten Bindung kann dazu führen, daß das Mischungsverhalten und auch die Herstellungskosten mehr oder weniger ungünstig beeinflußt werden.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine hinsichtlich einer möglichst weitgehenden Erfüllung der drei vorgenannten Grundforderungen verbesserte Faser bereitzustellen. Eine weitere Erfindungsaufgabe ist die Schaffung einer geeigneten Einrichtung zum Herstellen solcher Fasern.
  • Zur Lösung der ersten Teilaufgabe sieht die Erfindung eine Faser zur Bewehrung von Beton oder dergleichen aus Draht oder Flachband, insbesondere aus Stahl vor, bei der sich an einen geraden Mittenabschnitt an seinen Enden je ein kürzerer, gewellter Zwischenabschnitt als Übergang zum jeweiligen Endabschnitt anschließt.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Nach einer ersten Weiterbildung ist jeder gewellte Zwischenabschnitt als Doppelwelle entsprechend einer gestreckten S-Form ausgebildet. Dabei werden vor allem aus Gründen einer vereinfachten Herstellung die Wellen der Zwischenabschnitte so angeordnet, daß sie in derselben Ebene verlaufen.
  • Die Endabschnitte sind zweckmäßigerweise als gerade Abschnitte ausgebildet und verlaufen etwa parallel versetzt zum geraden Mittenabschnitt.
  • Nach einer anderen zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Endabschnitte an ihrem freien Ende eine durch Stauchung bewirkte Keilform haben und daß das äußerste Ende des keilförmigen Abschnitts breiter ist als das Faserprofil.
  • Ein wesentlicher Vorteil der neuen Faser ist darin zu sehen, daß die an den geraden Mittenabschnitt sich anschließenden verformten Abschnitte im Bereich der Verformungen sanfte und keine scharfkantigen Übergänge aufweisen, wodurch die Mischbarkeit günstig beeinflußt wird. Weiter sind alle Verformungen so gestaltet, daß Fasern in einem einzigen Arbeitsgang als fertiges Erzeugnis herstellbar sind; dies führt zu einer erheblichen Verringerung der Herstellungskosten.
  • Zur Lösung der zweiten Teilaufgabe ist eine Einrichtung zum Herstellen von Fasern vorgesehen, die zwei gegenläufig, synchron rotierende Prägeräder aufweist, die mit ihren Stirnflächen mit einem Spalt entsprechend der Stärke der Faser einander gegenüberstehen und an ihren Umfangsmantelflächen ineinander greifende zahnartige Vorsprünge und Vertiefungen aufweisen, und bei denen auf dem gesamten Umfang mit gleichem Winkelabstand voneinander an einem der beiden Prägeräder radial stehende Prägestempel mit Dreiecksprofil in der Rotationsebene und an dem anderen Prägerad korrespondierende Andruckstempel mit ebener Oberfläche befestigt sind. Der Bogenabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stempelpaaren ist dabei so gewählt, daß er der gewünschten Länge einer fertigen Faser entspricht.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Einrichtung sind Prägestempel und zugehörige Andruckstempel radial so eingestellt, daß sie sich, wenn sie einander gegenüberstehen, ohne Andruck berühren. Zweckmäßigerweise werden Präge- und Andruckstempel an den beiden Prägerädern auswechselbar befestigt.
  • Ausgangsmaterial für das Herstellen von Fasern der vorstehend beschriebenen Art ist Draht oder Flachband, welches als Endlosmaterial den beiden Prägerädern zugeführt wird. Das Endlosmaterial wird wie bei einer Doppelwalze durch die gegenläufige Drehung der beiden Prägeräder kontinuierlich durch den Spalt zwischen den Umfangsmantelflächen der beiden Prägeräder hindurchgezogen und dabei aufgrund der zahnartigen Vorsprünge und Vertiefungen an den Prägerändern in gewünschter Weise verformt, wobei ferner durch die Einwirkung von Prägestempel und zugehörigem Andruckstempel durch einen Stauch- und Trennvorgang die fertigen Fasern vom zugeführten Strangmaterial abgetrennt werden.
  • Bei diesem Trennvorgang entsteht am äußersten Ende der beiden einander gegenüberstehenden späteren Endabschnitte einerseits eine keilförmige, zum Stirnende verlaufende Abflachung und andererseits eine durch Materialverdrängung hervorgerufene Verbreiterung mit einem etwa schwalbenschwanzartigen Profil. Dank dieser gegenüber dem eigentlichen Faserprofil breiteren äußersten Enden ist eine zusätzliche Verbesserung der Haftung der Fasern im erhärteten Material erzielbar.
  • Bei Verwendung von Flachband als Ausgangsmaterial wird zweckmäßigerweise die kleinere Stärke des Rechteckprofils verformt.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine Seitenansicht einer Faser aus Draht, wobei die Ebene der Verformungen mit der Zeichenebene zusammenfällt,
    Fig. 2
    eine Seitenansicht eines freien Endes der Faser in einer gegenüber Fig. 1 um 90° gedrehten Blickrichtung in vergrößerter Darstellung und
    Fig. 3
    eine Seitenansicht als Ausschnitt von zwei mit ihren Stirnseiten einander gegenüberstehenden Prägerädern zum Herstellen von Fasern.
  • In der Zeichnung ist die fertige Faser in Fig. 1 der besseren Übersicht wegen vergrößert dargestellt. In Wirklichkeit haben Fasern dieser Art in der Regel eine Gesamtlänge von ca. 6 cm, wobei auch größere Längen möglich sind.
  • Die Faser setzt sich zusammen aus einem gradlinigen Mittenabschnitt (1) und kürzeren, ebenfalls gradlinigen, etwa parallel zum Mittenabschnitt (1) verlaufenden Endabschnitten (2). An jedes Ende des Mittenabschnitts (1) schließt sich ein gewellter bzw. gekröpfter Zwischenabschnitt (3) als Übergang zum jeweiligen Endabschnitt (2) an. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Zwischenabschnitt (3) eine gestreckte S-Form mit einem Wellenberg und einem Wellental, wobei der dem Endabschnitt (2) benachbarte Schenkel (4) des Zwischenabschnitts (3) länger ausgebildet ist als der an den Mittenabschnitt (1) anschließende Schenkel (5). Die jeweils gewählte Länge des Schenkels (4) bestimmt das Maß der parallelen Seitenverschiebung der Endabschnitte (2) gegenüber dem Mittenabschnitt (1). Alle Knickstellen der Verformung der Faser sind weich geschwungen ausgebildet, um scharfe Kanten zu vermeiden.
  • Das äußerste Ende der beiden Endabschnitte (2) hat ein etwa schwalbenschwanzartiges Profil (6), wie es aus Fig. 2 zu ersehen ist. Dabei ist das schwalbenschwanzartige Endstück keilförmig zum freien Ende abgeflacht. Diese Formgebung entsteht bei der Herstellung der Fasern, auf die nachfolgend noch eingegangen wird.
  • Die Längenverhältnisse der einzelnen Abschnitte der Faser und ebenso die Winkel der Abkröpfungen können varieren. Zweckmäßig ist es jedoch, die Länge eines Zwischenabschnitts (3) 30 % oder weniger der Länge des Mittenabschnitts (1) zu wählen. Die Endabschnitte (2) sind in der Regel weniger lang als die Zwischenabschnitte. Die Verformungen liegen vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene. Bei Verwendung von Runddraht als Ausgangsmaterial beträgt der Durchmesser beispielsweise 0,4 bis 1,0 mm.
  • Für das Herstellen von Fasern gemäß den Fig. 1 und 2 wird eine Einrichtung benutzt, die u. a. zwei Prägeräder (7, 8) enthält, wie sie in Fig. 3 auszugsweise schematisch dargestellt sind.
  • Die beiden Prägeräder (7, 8) stehen wie zwei Stirnzahnräder einander gegenüber, wobei zwischen ihren Umfangsmantelflächen ein Spalt entsprechend der Stärke des zu verarbeitenden Strangmaterials freigelassen ist. Die Umfangsmantelflächen (9, 10) sind mit aufeinanderfolgenden Vorsprüngen (11) und Vertiefungen (12) entsprechend der gewünschten Verformung der Zwischenabschnitte der fertigen Faser versehen. Je nach der gewünschten Länge einer fertigen Faser sind über den gesamten Umfang der Prägeräder mit gleichbleibender Teilung Vorsprünge (11) und Vertiefungen (12) angebracht. Dabei bewirken jeweils zwei aufeinanderfolgende Paare von Vorsprüngen (11) und Vertiefungen (12 bzw. 11.1 und 12.1) die gewünschte Verformung einer einzelnen Faser. Die nicht verformten Abschnitte der Umfangsmantelfläche entsprechen dem Mittenabschnitt (1) bzw. den Endabschnitten (2) einer Faser.
  • Für das Abtrennen der fertig geformten Fasern vom zugeführten Strangmaterial (13) sind am Prägerad (7) Prägestempel (14) mit Dreiecksprofil in der Rotationsebene mit gleichem Winkelabstand voneinander und am Prägerad (8) Andruckstempel (15) mit ebener Oberfläche radial stehend befestigt. Prägestempel (14) und Andruckstempel (15) sind in ihrer Radialstellung so eingestellt, daß sie sich, wenn sie einander in derselben Radialebene gegenüberstehen, zwar berühren, aber keinen Druck aufeinander ausüben.
  • Die Darstellung in Fig. 3 zeigt eine Stellung der Prägeräder (7, 8), bei der eine fertige Faser (16) vom zugeführten Strangmaterial (13) gerade abgetrennt wird. Irgendwelche Nachbearbeitungen sind nicht erforderlich. Durch das erfindungsgemäße Abscheren der Fasern im Vergleich zu bekannten Verfahren ist eine erhebliche Steigerung der Produktivität erzielbar.
  • Als Ausgangsmaterial kann Draht, vorzugsweise Runddraht, oder Flachband verwendet werden.

Claims (9)

  1. Faser zur Bewehrung von Beton oder dergleichen aus Draht oder Flachband, insbesondere aus Stahl, mit einem im wesentlichen geraden Mittenabschnitt und hakenartig abgebogenen Endabschnitten, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den geraden Mittenabschnitt (1) an seinen Enden je ein kürzerer, gewellter Zwischenabschnitt (3) als Übergang zum jeweiligen Endabschnitt (2) anschließt.
  2. Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder gewellte Zwischenabschnitt (3) als Doppelwelle entsprechend einer gestreckten S-Form ausgebildet ist.
  3. Faser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen der Zwischenabschnitte (3) in derselben Ebene verlaufen.
  4. Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen geraden Endabschnitte (2) etwa parallel versetzt zum geraden Mittenabschnitt (1) verlaufen.
  5. Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Endabschnitte (2) an ihrem freien Ende eine durch Stauchung bewirkte Keilform haben und daß das äußerste Ende des keilförmigen Abschnitts (6) breiter ist als das Faserprofil.
  6. Einrichtung zum Herstellen von Fasern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei gegenläufig synchron rotierende Prägeräder (7, 8) aufweist, die mit ihren Stirnflächen mit einem Spalt entsprechend der Stärke der Faser einander gegenüberstehen und an ihren Umfangsmantelflächen ineinandergreifende Vorsprünge (11, 11.1) und Vertiefungen (12, 12.1) aufweisen, daß auf dem gesamten Umfang mit gleichem Winkelabstand voneinander an einem Prägerad (7) radial stehende Prägestempel (14) mit Dreiecksprofil in der Rotationsebene und am anderen Prägerad (8) korrespondierende Andruckstempel (15) mit ebener Oberfläche befestigt sind und daß der Bogenabstand zwischen den aufeinanderfolgenden Stempelpaaren (14, 15) der Länge einer fertigen Faser enspricht.
  7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Prägestempel (14) und zugehöriger Andruckstempel (15) radial so eingestellt sind, daß sie sich, wenn sie einander gegenüberstehen, ohne Andruck berühren.
  8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (11, 11.1) und Vertiefungen (12, 12.1) an den Umfangsmantelflächen der Prägeräder (7, 8) konturmäßig so ausgebildet sind, daß Fasern in der gewünschten Endgestalt in einem Arbeitsgang herstellbar sind.
  9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Präge- und Andruckstempel (14, 15) auswechselbar an den Prägerädern (7, 8) befestigt sind.
EP19930112124 1992-08-13 1993-07-29 Fibre of wire or steel hoop for the reinforcement of concrete or the like and device for the manufacturing of such fibres Withdrawn EP0582905A3 (en)

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