CZ189993A3 - Process for producing partially hardened products and apparatus for making the same - Google Patents

Description

Způsob výroby částečně tvrzených výrobku a provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby částečně tvrzených výrobků vyrobených z profilovaného tenkostěnného plechu, u něhož se při posuvu prvotně tvářeného profilu po výrobní lince po jeho délce vytvoří soustava vytvrzených částí a profil se odřezává nebo cdstřihuje na požadovanou déiku v alespoň některých nevytvrzených částech mezi uvedenými vytvrzenými částmi, a zařízeni k provádění tohoto způsobu, sestávající z výrobní linky zahrnující vytvrzovací jednotku, která obsahuje jednotku pro ohřev, která může být časově řízená, přičemž vstupní tvářený profil postupující po výrobní lince jednotkou pro ohřev je ohříván pouze v částech své délky pro vytvoření soustavy vytvrzených oblastí po délce profilu.

Dosavadní stav techniky

Na trhu jek dispozici několikero různých výrobků či prvků, které Jsou vytvořeny z tenkostěnných plechů a za účelem zajištění požadované tvrdosti a pevnostních vlastnosti výrobku byly buď celé nebo zčásti vytvrzeny. Standardní výrobní postup spočívá v tom, že výrobek se nejprve tváří a opracovává a pak v následujícím, výrobním kroku vytvrzuje. Jsou také známy výrobní postupy, při kterých se výrobek vytvrzuje v době, kdy je ještě umístěn v tlakovém tvářecím nástroji.

Tyto dosud užívané způsoby výroby znamenají ve svém důsledku nežádoucí omezeni produktivity, zčásti kvůli komplikované potřebné manipulaci a zčásti kvůli přerušo-vání-výrobníiiO postupu. Navit ^vytvrzování’ ~zvolených, na-⁷ vzájem prostorově oddělených částí dokončených výrobků je často spojeno s mnoha praktickými problémy.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je navrhnout způsob a zařízení, které umožní vyrábět tvrzené výrobky a především částečně tvrzené výrobky z profilovaného tenkostěnného plechu při obzvlášt vysoké produktivitě. Toho je dosaženo způsobem, u něhož se při posuvu prvotně tvářeného profilu po výrobní lince po jeho délce vytvoří soustava vytvrzených částí a profil se odřezává nebo odstřihuje na požadovanou délku v alespoň některých nevytvrzených částech mezi uvedenými vytvrzenými částmi, podle vynálezu, jehož podstatou je,že profil postupuje kontinuálně po výrobní lince alespoň do té míry, aby se umožnila pluralita konečných výrobků , které se vyrábí bez přerušeni podávání prvotně tvářeného profilu uvedenou výrobní linkou.

Podstatou zařízení, sestávajícího z výrobní linky zahrnující vytvrzovací jednotku, která obsahuje jednotku pro ohřev, která může být časově řízená, přičemž vstupní tvářený profil postupující po výrobní lince jednotkou pro ohřev je ohříván pouze v částech své délky pro vytvoření soustavy vytvrzených oblasti po délce profilu, podle vynálezu je, že zařízení zahrnuje ústrojí pro kontinuální posuv profilu jednotkou pro ohřev, která obsahuje elektrickou cívku, jejíž tvar je přizpůsoben tvaru průřezu vstupního tvářeného kovového profilu .

Takto vynález umožňuje vyrábět tvářené/profilované, částečně vytvrzené tenkostěnné plechové výrobky na výrobní lince v kontinuálním provozu, kde na začátku výrobní linky vstupuje pás plechu a na konci výrobní linky vystupuje hotový výrobek, který se dále například povrchově ošetřuje nebo balí. Protože navržená výrobní linka je zkonstruována a vytvořena tak, ary umožňovala kontinuální výrobu, neztrácí se žádný čas diskontinuálnlm podáváním vstupního materiálu, to je vstupního materiálu ve formě pásů, na výrobní linku, neboť není nutno přerušovat výrobní proces na některém dalším výrobním místě za účelem dokončení potřebného pracovního kroku.

Další výhodou vynálezu je, že umožňuje částečné vytvrzováni zhotovovaného výrobku, čímž je míněno vytvrzování navzájem ohraničených oblasti nebo sekci výrobku, a zároveň v souladu s vynálezem ponecháni dalších vybraných částí nevytvrzených. To je velmi výhodné, jestliže mají být tyto nevytvrzené části nebo oblasti profilu podrobeny postupné plastické deformaci za účelem zformováni výrobku do požadovaného konečného tvaru. Vynález také umožňuje provádět vytvrzováni ve stádiu, kdy výrobek prošel teprve prvním stupněm tváření, ve kterém není tvar výrobku tak složitý, jako je v pozdějších stupních výroby v důsledku dalších tvářecích operací, kterým je daný výrobek podroben.

Navrhovaný způsob tedy skýtá významné ekonomické výhody ve srovnáni s dosud užívanými alternativními způsoby výroby.

Přehled obrázků, na výkřesech

Příkladná provedení vynálezu jsou znázorněna na výkresech, kde obr. 1 představuje schematický pohled na výrobní 1inkw v“bokorysu, přičemž^-prólepší porozumění funkcím výrobní linky je znázorněn příklad, jak jsou produkty vyráběné na výrobní lince tvářeny a zpracovávány během svého postupu po této lince, a obr. 2a 3 představuji příklady dvou alternativních příčných řezů středové části konečného výrobku, která má vyztuženi ve tvaru drážek nebo rýh.

Přiklad provedeni vynálezu i Na začátku výrobní linky podle vynálezu je připojena odvíjecí jednotka í, která je uzpůsobena k tomu, aby nesla alespoň jeden kotouč 2 pásu plechu.

Za odvíjecí jednotkou JL následuje jednotka 3 pro rovnáni pásu, která například zahrnuje soustavu válců 4 pro rovnání plechu B odvíjeného z kotouče 2.

Za rovnací jednotkou 3 následuje spojovací jednotka 5 pro spojování pásů, která spojuje konec pásu odebíraného z kotouče 2 se začátkem pásu odebíraného z nového kotouče 2. Jakmile kovový pás B opustí spojovací jednotku 5, může se pohybovat po smyčkovité dráze, po takzvané zásobní smyčce 6, která umožňuje spojení dvou konců pásů ve, spojovací jednotce 5, aniž by bylo zapotřebí zastavit za tímto účelem výrobní proces, a také vyrovnávání nepravidelností v rychlosti, kterou pás B postupuje po výrobní lince.

Po zásobní smyčce 6 následuje děrovací jednotka 7, která zahrnuje takzvaný letmý razník, kterým, pokud je to zapotřebí, může být na požadovaném místě podél kovového pásu B proražen otvor ve tvaru štěrbiny S.

Dalším stanovištěm na výrobní lince je rovnacl jednotka 8, která zahrnuje soustavu válců 9, jejichž úkolem je opět rovnat kovový pás B.

Za rovnacl jednotkou 8 následuje tvářecí jednotka 10, která zahrnuje například takzvaný válcový tvářecí nástroj, kteřý obsahuje soustavu profilovaných válců 11, které jsou uspořádány pro tvarováni kovového pásu B do požadovaného profilu R. V případě zobrazeného příkladu jé tento profil R kruhový, tvářecí jednotka 10 tedy formuje pás B do kruhové trubice. Je zřejmé, že tvářecí jednotka 10 může být uspořádána mnoha různými způsoby, a že jako alternativa výše uvedeného způsobu tvářeni válce může být tvářecí jednotka opatřena několika napínacími kladkami, které tvarují pás B do požadovaného profilu R. Je také zřejmé, že kovový pás může být tvarován i do jiných profilů, než kruhových - trubkovitých profilů, znázorněných na obr. 1. Kruhová trubice může být tedy v podélném směru také otevřena.

Dalším stanovištěm výrobní linky je s výhodou svařovací agregát _1_2, který se používá, pokud je to zapotřebí, ke svařování dlouhých bočních hran pásu B, například při výrobě trubky na výrobní lince, jak je znázorněno na obr. 1. Svařovací agregát 12 může zahrnovat jakýkoliv vhodný typ svařovacího, zařízeni a svařováni může být prováděno za nebo bez použiti přísady, podle toho, co je považováno za vhodné pro zvolenou metodu svařováni.

Jestliže má kovový pás B štěrbiny S nebo otvory, mohou být tyto uspořádány tak, aby výše uvedená operace sva6 řováni byla kontinuální a tedy nepřerušovaná.

Za svařovací jednotkou 12 následuje chladicí jednotka

13, ve které je teplota svařovaného profilu R snížena za pomoci -plynného-a/nebo-kapalného chladivá. -----Za chladicí jednotkou 12 následuje brousicí jednotka

14, pro broušeni a uhlazovánl kovového profilu R v oblasti výše uvedeného svaru, pokud je to zapotřebí.

Za brousicí jednotkou 14 následuje vodicí jednotka

15, která obsahuje například soustavu vodicích válců 16 uspořádaných tak, aby uspokojivě vedly profil R vytvořený na výrobní lince k následující vytvrzovacl jednotce 17.

Vytvrzovacl jednotka 17 zahrnuje jednotku 18 pro ohřev, obsahující elektrickou cívku 19, která je svým tvarem přizpůsobena obrysu nebo průřezu kovového profilu R, takže tento profil R je ohříván v dostatečném rozsahu rovnoměrně. Například cívka 19 může mít takový tvar, že kovový profil R projde jejím středovým otvorem nebo štěrbinou. Kovový profil R se ohřívá například napájením cívky 19 střídavým proudem o relativně vysoké frekvenci a velké intenzitě. To proto, že cívka 19 pracuje jako primární vinuti a kovový profil R jako sekundární vinutí spojené nakrátko. Případně může být použit pulsující stejnosměrný proud. Cívka 19, která je obvykle chlazena, a přídavná vysokofrekvenční zařízení mohou mít různá provedení.

Profil R, procházející kontinuálně ohřívací jednotkou 18, může být ohříván na požadovaných úsecích v podélném směru přerušovaným přiváděním napětí na cívku 19, to je v těch obdobích, ve kterých je požadován ohřev kontinuálně procházejícího profilu R.

Vytvrzovací jednotka 17 také obsahuje chladicí jednotku 20, pomocí které se zahřáté části profilu R zchladí a tím zakalí a to pomocí plynného a/nebo kapalného chladivá tak, aby se dosáhlo požadovaného vytvrzení.

V případe znázorněného příkladu jsou vytvrzené části H, které byly zahřátý a zchlazeny popsaným způsobem, vyšrafovány.

Za vytvrzovací jednotkou 17 následuje jednotka 21 pro čištění povrchu, kterou může být mycí nebo tryskací zařízení a která je určena pro čistění povrch vytvrzených částí nebo oblastí tenkostěnného plechového profilu R.

Pak následuje rovnací jednotka 22, která je opatřena například soustavou válců 23 pro rovnáni profilu R procházejícího požadovaným způsobem rovnací jednotkou 22.

Za rovnací jednotkou 22 ve směru postupu profilu R po výrobní lince je koncová tvářecí jednotka 24, která tváří profil R a zejména jeho nevytvrzené části O nebo oblasti na konečný tvar. Koncová tvářecí jednotka 24 může obsahovat takzvaný letmý lis, razník a řezací jednotky, které mohou být uspořádány v řadě jeden za druhým nebo které mohou být navzájem kombinovány tak, aby umožňovaly různé operace prováděné současně jediným nástrojem. Koncová tvářecí jednotka 24 a uspořádání nástrojů v může být přizpůsobeno požadovanému uspořádání, tvářeni a zpracováváni nevytvrzených částí O trubkovitého profilu R. Trubkovitý profil R se štěrbinami S je částečně otevřen v koncové tvářecí jednotce 24, kde štěrbina S tvoří hrany K částečně otevřeného trubkovitého profilu R na jeho nevytvrzených částech O, čímž uvedená část může být v případě potřeby přetvářena na tloušťku kovového pásu B a tak na relativně velkou šířku. Letmý razník a řezací jednotka slouží například k vytváření děr A a k oddělování profilu R za účelem vytvoření—konečného výrobku D na výrobní lince -během kontinuálního postupu profilu R.

V případě potřeby použití dvojnásobné tloušťky plechu u nevytvrzovaných částí O trubkovitého profilu R mohou být štěrbiny S pominuty, v takovém případě bude letmý lis v koncové vvářecí jednotce 24 pouze zplošťovat především nevytvrzené části 0 uvedeného profilu R. Tato zploštělá .část je přirozeně užší než v případě použiti otvoru. Razník a řezací jednotka tvářecí jednotky 24 vytvoří požadovaný otvor A a odřízne konce výrobku D podle jejich stanovené délky.

S' konečným výrobkem D vyrobeným na této výrobní lince může pak manipulovat manipulační zařízení, jako například průmyslový robot 25, který umísťuje uvedené konečné výrobky D do přepravní palety 26 nebo na dopravník nebo podobné zařízení pro přepravu uvedených výrobků D na další stanoviště.

Při použití způsobu podle vynálezu získá předrobek na výrobní lince nejprve počáteční profil nebo tvar, poté se tento počáteční profil vytvrdí v navzájem oddělených oblastech nebo částech a pak se tento profil například dále tváří na nevytvrzených místech uvedeného počátečního profilu, načež se řeže na požadovanou délku končného produktu. Výrobní linka je zkonstruována tak, že vstupní pás může postupovat kontinuálně bez časových ztrát při přerušování výroby a nejlépe konstantní rychlostí, což je obzvláště důležité a významné.

Způsob podle vynálezu takto umožňuje vyrábět profilované výrobky z tenkostěnného plechu vysoce racionálním a efektivním způsobem, uvedené výrobky mohou mít středovou část různým způsobem vytvrzenou a koncové zóny nevytvrzené.

Je zřejmé, že výrobní linka nemusí nutně zahrnovat všechny výše uvedené jednotky a všechna uvedená stanoviště, a že také není nutné, aby byly všechny jednotky a všechna stanoviště během provozu výrobní linky aktivní.

Je také zřejmé, že v pojetí vynálezu mohou být pozice některých stanovišť a jednotek ve výše uvedené výrobní lince zaměněny, například může být záměněna chladicí jednotka 13 a brousicí jednotka 14.

V případech, kdy není požadováno, aby výrobní linka zahrnovala takzvaná letmá zařízení za účelem dosažení kontinuálního postupu výroby, mohou být jako alternativa použity, pokud je to možné, zásobní smyčky.

V případě znázorněného příkladu jsou koncové části výrobků p nevytvrzené a tvářené nakonec, ačkoli je zřejmé, že také středová část uvedeného výrobku D nebo jeho jiné vhodné části mohou být ponechány nevytvrzené a požadovaným způsobem tvářeny. Je také zřejmé, že samotný konečný výrobek p může být vytvrzován po částech v několika různých oblastech na navzájem rozdílné stupně tvrdosti, pokud je to žádoucí, a na závěr tvářen ve vybraných zónách.

Je také zřejmé, že vybraný model vytvrzování může být snadno uskutečněn regulací přívodu proudu do jednotky 18 pro ohřev a/nebo regulací procesu ochlazováni v chladicí jednotce 20 a/nebo regulaci rychlosti postupu profilu R po výrobní lince. Je však nutno uvést, že obvykle se upřednostňuje konstantní rychlost.

Dále-může·být vhodné,.....-ačkoli to není znázorněno.,......za- .

hrnout do výrobní linky neznázorněnou normalizační jednotku, buď před nebo za vytvrzovací jednotku 17. Hlavním úkolem normalizační jednotky je pak normalizace nevytvrzených částí O, ačkoli, jestliže je normalizační jednotka umístěna před vytvrzovací jednotkou 17 , předehřeji se v této době i ty části profilu R, které mají být vytvrzeny. Podobně jako u jednotky 18 pro ohřev může normalizační jednotka obsahovat elektrickou cívku nebo smyčku, která je svým tvarem přizpůsobena obrysu nebo průřezu kovového profilu R, aby se dosáhlo jeho dostatečně rovnoměrného ohřevu, a cívka nebo smyčka může mít například takový tvar, aby umožňovala průchod profilu R středovým otvorem v cívce. Do cívky se přivádí například střídavý proud o relativně vysoké frekvenci, nebo případně pulsující stejnosměrný proud.

V obzvláště výhodném příkladném provedení zahrnuje tvářecí jednotka 10 také ústrojí pro přerušované tváření podélně procházejících vyztužení ve tvaru drážek nebo rýh G v kovovém pásu B. Tyto výztužné drážky mají procházet po zvolené délce podél alespoň určitých částí vytvrzené středové části H konečného výrobku D. Příklady takovýchto výztužných drážek nebo rýh G jsou znázorněny na obr. 2 a 3, ačkoli je zřejmé, že jejich počet, tvar a pozice se mohou velmi různit. Délka daných drážek nebo rýh G může být také různá, pokud je to žádoucí.

- 11 Drážky nebo rýhy G mohou být s výhodou vytvořeny na kovovém páse B na začátku tvářecí jednotky 10, kdy je pás B dosud plochý, ačkoli je také možné je vytvořit ve tvářecí jednotce 10 později.

Je také možné vyhradit samostatnou tvářecí jednotku 10 pro tváření přerušovaných výztužných drážek nebo rýh G. Tato tvářecí jednotka 10 může být také spojena například s rovnácí jednotkou 8.

Efektivním technickým řešením problému vytváření podélně procházejících výztužných drážek nebo rýh G v kovovém pásu B je uplatněni tvářecích válců, které mohou být v nastavených časových intervalech přemísťovány mezi aktivní pozicí, ve které jsou v kontaktu s pásem B, a pasivní pozicí, ve které nejsou v kontaktu s uvedeným pásem B. Další alternativou je vyrobit tvářecí válce takového tvaru, aby tvářeni uvedených výztužných drážek nebo rýh G bylo přerušováno, i když jsou uvedené válce stále v kontaktu s pásem B.

Je také samozřejmě možné opatřit profil R kontinuálními vyztuženími ve tvaru drážek nebo rýh G, které se provedou například ve tvářecí jenotce 10.

Koncová tvářecí jednotka 24 může případně zahrnovat řezací zařízení, například ve formě rotačního řezacího kotouče, který profil odřízne místo aby ho odstřihl, takže odříznutí profilu může být uskutečněno před závěrečným tvářením profilu, přičemž toto závěrečné tváření profilu se provádí na obou koncích výrobku současně.

Je zřejmé, že postup kovového pásu B po výrobní lince je uskutečňován obvyklým způsobem, tedy za použití samoτ:

·,.< <·<< . .,-12statných hnacích zařízení nebo pohonem válci, které mají i další funkce.

Vynález se proto neomezuje na znázorněné a popsané pj.iki-_acLyy—n_ebot mohou^-být-uskutečněny změny a^-ntoďi'£i káce v rámci následujících nároků. '

Claims (10)

1. Patentové nároky

   1. Způsob výroby částečně tvrzených výrobků vyrobených z profilovaného tenkostěnného plechu, u něhož se při posuvu prvotně tvářeného profilu po výrobní lince po jeho délce vytvoří soustava vytvrzených částí a profil se odřezává nebo odstřihuje na požadovanou délku v alespoň některých nevytvrzených částech mezi uvedenými vytvrzenými částmi , vyznačující se tím, že profil postupuje kontinuálně po výrobní lince alespoň do té míry, aby se umožnila pluralita konečných výrobků , které se vyrábí bez-přerušení podávání prvotně-tvářeného profilu uvedenou výrobní 1inkou.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se t í m , že vytvrzovací teplo se přivádí k prvotně tvářenému profilu přerušovaně pomocí cívky (19), která má tvar odpovídající původnímu tvaru kovového profilu.
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující setím, že další tváření profilu se provádí v alespoň některých nevytvrzených částech.
4. 4. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tí m,že prvotní tváření profilu se provádí také na této výrobní lince.
5. 5. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že jako vstupní předrobek pro výrobní linku se použije kovový pás, přičemž se na uvedeném kovovém pásu přerušovaně vytváří .alespoň jedno podélně po zvolené délce podél vytvrzené středové části

   .....konečného.......výrobku - procházející .vyztužení . ve tvaru výztužných drážek nebo rýh.
6. 6. Zařízení k prováděni způsobu podle nároků 1 až 5, sestávající z výrobní linky zahrnující vytvrzovací jednotku, která obsahuje jednotku pro ohřev, která může být časově řízená, přičemž vstupní tvářený profil postupující po výrobní lince jednotkou pro ohřev je ohříg ván pouze v částech své délky pro vytvoření soustavy B, vytvrzených oblasti po délce profilu, vyznačující se tím, že zařízeni zahrnuje ústrojí pro kontinuální posuv profilu (R) jednotkou (18) pro ohřev, která obsahuje elektrickou cívku (19), jejíž tvar je přizpůsoben tvaru průřezu vstupního tvářeného kovového pro filu(R).
7. 7. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se t i m , že výrobní linka obsahuje koncovou tvářecí jednotku (24), která zahrnuje ústrojí pro řezáni nebo střihání profilu (R) v alespoň některých nevytvrzených částech (O) profilu (R) mezi jeho vytvrzenými částmi (H) pro získávání konečných výrobků (D) o požadovaných délkách.
8. 8. Zařízeni podle nároku 7, vyznačující se t í m , že koncová tvářecí jednotka (24) obsahuje í

   ústrojí pro tvářeni zejména nevytvrzené části (0) profilu (R) do požadovaného konečného tvaru.

   z n a zahrnuj e tvářecí pr of i 1u
9. 9.

   Zařízení podle jednoho z nároků. 6 až 8, vy čující se, tím, že výrobní linka děrovací jednotku (7), která je umístěna před jednotkou (10) a určenou k prvotnímu tvářeni (R), a / nebo před vytvrzovací jednotkou (17).
10. 10. Zařízení podle jednoho z nároků 6 až 9, vyznačující se tím, že výrobní linka zahrnuje prostředky pro přerušované tváření alespoň jednoho podélně procházejícího vyztuženi ve tvaru drážek nebo rýh (G) do kovového pásu (B), který tvoři vstupní předrobek pro prvotně tvářený profil (R), přičemž vyztuženi mají-procházet po zvolené délce podél vytvrzené středové části (H> konečného výrobku (D).