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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Werkstück und eine
Einspannvorrichtung zum Einspannen oder Fixieren des zumindest bereichsweise plattenartig
ausgebildeten Werkstücks
für einen nachfolgenden,
das Werkstück
zumindest bereichsweise umformenden oder deformierenden Bearbeitungsprozess.
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Hintergrund und Stand der
Technik
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Bei
der Herstellung von Profilen und Profilteilen, wie beispielsweise
Schwellerprofilen im Bereich des Kraftfahrzeugbaus ist bspw. zum
Anbringen oder Verbinden einzelner Profil- oder Blechteile oftmals das
Einbringen lokaler Materialverformungen erforderlich. Das Einbringen
von solch lokalen, die Oberflächenkontur
des Werkstückes
unterbrechenden Verformungen oder Deformationen bedingt den Einsatz
von Verformungseinrichtungen, wie etwa Präge- oder Stanzwerkzeugen.
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Beim
Einbringen einer Materialverformung oder Prägung in das zumindest bereichsweise
plattenartig ausgebildete Werkstück
ergeben sich, bedingt durch die beim Verprägen auftretenden Kräfte, auch
unerwünschte
Verformungen des Werkstücks außerhalb
des zu verformenden Bereichs. Die beim Verformen oder Prägen auftretenden
Spannungen pflanzen sich insbesondere über das Werkstück hin fort.
Dies kann zu unerwünschten
Torsionen des Werkstückes,
wie etwa eines Profilteils führen, was sich
nachteilig auf die Maßhaltigkeit
des Werkstückes auswirkt
und sich in einer Qualitätsminderung
niederschlägt.
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Insbesondere
bei der Bearbeitung von Werkstücken
oder Profilen aus hochfesten Stählen
tritt das Problem der sich durch die lokale Materialverformung ergebenden
und sich entlang des Profils oder der Oberfläche des Werkstücks fortpflanzenden
mechanischen Spannungen besonders deutlich hervor. Die dadurch bedingten,
unerwünschten
und nur unzulänglich
kontrollierbaren Materialverformungen machen oftmals eine aufwendige
Nachbearbeitung des Werkstückes
oder des Profils erforderlich, um die geforderte Qualität und Maßhaltigkeit
des Werkstücks
oder des Profils zu gewährleisten.
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Derartige
Nachbearbeitungsschritte sind sowohl arbeits- als auch kostenintensiv
und sind nur bedingt geeignet, die infolge materialinhärenter mechanischer
Spannungsausbreitung bedingten Deformationen, Torsionen oder dergleichen
materialumformenden Effekte wirksam zu kompensieren.
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DE 20 2006 011 245
U1 offenbart ein Spannsystem für Werkzeugmaschinen, bei dem
in ein Werkstück
zwei oder vier gegenüberliegende,
prismenförmige
Spannnuten eingewalzt werden, in welche Spannnasen von Spannbacken
greifen und das Werkstück
form- und kraftschlüssig
spannen.
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DE 198 16 328 C1 offenbart
ein Verfahren zum Spannen von Werkstücken mit zwei oder mehreren
Spannbacken, welche mit Formschlusselementen, zum Beispiel Vorsprüngen, besetzt
sind, welche in komplementäre
Ausnehmungen, welche in einem zu bearbeitenden Werkstück ausgebildet
sind, eingreifen.
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Aufgabe
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, zu verformende
platten- und/oder profilartig ausgebildete Werkstücke mit
hoher Qualität,
exakter Reproduzierbarkeit und hoher Maßhaltigkeit herzustellen. Dabei
sollen insbesondere solche, außerhalb
des eigentlich zu verformenden oder zu verprägenden Bereichs des Werkstücks beim
Verprägen
oder Verformen unweigerlich auftretenden Spannungen und sich im
Material ausbreitenden Verformungskräfte weitgehend unterbunden
werden.
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Erfindung und vorteilhafte
Wirkungen
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Das
der Erfindung zugrunde liegende Problem wird mittels eines Verfahrens
zum Einspannen und Fixieren eines Werkstücks gemäß Anspruch 1 sowie mit Hilfe
eines Werkstücks
gemäß Patentanspruch
13 und einer Einspannvorrichtung gemäß Patentanspruch 20 gelöst. Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen
Unteransprüchen
angegeben.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
hat ein Einspannen oder Fixieren eines zumindest bereichsweise plattenartig
ausgebildeten Werkstückes
zum Gegenstand. Dabei wird in einem Flächenabschnitt des Werkstücks zumindest
eine Prägung
eingebracht, in welche zumindest ein Spannwerkzeug zum Fixieren
oder Einspannen des Werkstückes
unter Bildung eines Formschlusses eingreift.
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Anders
als im Stand der Technik üblich,
sieht die Erfindung anstelle eines kraft- oder reibschlüssigen Einspannens
eines Werkstücks
nunmehr ein formschlüssiges
Einspannen bzw. Halten des zu bearbeitenden Werkstücks vor.
Durch das Einbringen einer lokalen Verformung in das Werkstück in dem Bereich,
in welchem es von einem Spannwerkzeug bei der Materialbearbeitung
gehalten wird, kann das unerwünschte
Fortpflanzen von Verspannungen im Material, die beim eigentlichen
nachfolgenden Präge-
oder Verformungsprozess auftreten, wirksam unterbunden werden.
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Die
im Bereich des Spannwerkzeuges zu liegende kommende Prägung oder
allgemein die im Werkstück
vorgesehene Verformung, welche zur Ausbildung eines Formschlusses
mit dem Spannwerkzeug ausgebildet ist, bewirkt, dass sich die beim nachfolgenden
Verprägen
bzw. Verformen oder Deformieren des Werkstücks in diesem auftretende Spannungen
nicht über
den Bereich des Werkstücks hin
ausbreiten, welcher jenseits des Zuspannwerkzeuges liegt.
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Durch
die mittels dem erfindungsgemäßen Verfahren
in das Werkstück
einzubringende lokale Prägung
kann eine mechanische Entkopplung zwischen den Abschnitten des Werkstückes erfolgen, die
beim Einspannen des Werkstückes
auf unterschiedlichen Seiten des Spannwerkzeuges liegen.
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Wird
das Werkzeug beispielsweise mittels des Spannwerkzeuges eingespannt
und einem nachfolgenden Umformprozess unterzogen, bei welchem ein
diesseitiger Bereich des Werkstückes
bearbeitet wird, so werden die diesseits des Spannwerkzeuges bei
der Bearbeitung des Werkstückes
unweigerlich auftretenden Verformungskräfte und sich über das Werkstück fortpflanzenden
mechanischen Spannungen nicht über
den Bereich des Werkstückes
hin ausbreiten oder fortpflanzen, welcher jenseits des Spannwerkzeuges
bzw. jenseits der erfindungsgemäß einzubringenden
Prägung
zu liegen kommt.
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Mit
den angesprochenen diesseitigen und jenseitigen Bereichen des Werkstückes werden
vornehmlich solche Flächenabschnitte
des plattenartigen oder bereichsweise eben ausgebildeten Werkstücks bezeichnet,
welche von gegenüberliegenden Seiten
in der Ebene der Werkstückoberfläche an die Längsseite
der erfindungsgemäßen Prägung angrenzen.
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Die
zur Bildung eines Formschlusses mit dem Spannwerkzeug in das Werkstück einzubringende
Prägung
fungiert beispielsweise als eine sogenannte Sperrsicke, welche die
Ausbreitung und Fortpflanzung von Verformungskräften und inhärenten mechanischen
Spannungen sowohl im Material als auch entlang seiner Oberfläche wirksam
unterbindet. Durch das Einbringen der Prägung oder der Sperrsicke in
das Werkstück
und durch die formschlüssige Fixierung
und Halterung bzw. das formschlüssige Einspannen
des Werkstückes
am Spannwerkzeug kann in vorteilhafter Weise eine mechanische Entkopplung
benachbarter Flächenabschnitte
des Werkstückes
erreicht werden, die letztlich die Fortpflanzung von mechanischen
Spannungen im Werkstück wirksam
unterbindet. Hierdurch können
somit Werkstücke
mit hoher Maßhaltigkeit
und Qualität
gefertigt werden.
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Zur
Bildung des Formschlusses zwischen dem Spannwerkzeug, beispielsweise
zwischen einzelnen Spannbacken einer Einspannvorrichtung und dem
Werkstück
ist es prinzipiell ausreichend, dass lediglich eine von zwei einander
gegenüberliegenden Spannbacken
eine der im Werkstück
vorgesehenen Prägung
korrespondierende Geometrie aufweist. So ist denkbar, die Prägung lediglich
nach Art einer rillenartigen Vertiefung auf einer Seite des plattenartigen
Werkstückes
auszubilden, in welchem der zugehörige Spannbacken mit einer
dementsprechenden Erhöhung
eingreift, während
der andere Spannbacken und die der Vertiefung gegenüberliegende
Seite des Werkstücks
im Wesentlichen eben ausgestaltet sind.
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Vorzugsweise
weist die in den Flächenabschnitt
des Werkstücks
einzubringende Prägung
eine längliche
Geometrie auf. Sie ist vorzugsweise als geradlinige längliche
Sperrsicke ausgebildet.
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Nach
einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Spannwerkzeug, vorzugsweise
seine beiden Spann- oder Klemmbacken ein an die Kontur der in das
Werkstück
eingebrachten Prägung
angepasstes Querschnittsprofil aufweisen. Entsprechend dem Profil
der Prägung
weisen die aufeinander zu beweglichen Spannbacken des Spannwerkzeuges
entsprechende Erhöhungen
oder Vertiefungen auf.
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Es
kann hierbei vorgesehen sein, dass nicht nur eine längliche
und geradlinige Prägung
in das Werkstück
eingebracht wird, sondern dass sogar mehrere, vorzugsweise senkrecht
zur Längsrichtung der
Prägung
voneinander beabstandete Prägungen gleichen
oder unterschiedlichen Profils, Verlaufs und Geometrie in das Werkstück eingebracht
werden.
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Es
ist weiterhin denkbar, dass die Prägungen nicht nur als geradlinig
verlaufende Sicken vorzusehen sind, sondern dass auch ein wellen-
oder sägezahn-,
mithin zickzackartiger Verlauf der Prägung vorzusehen ist.
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Entsprechend
der Anzahl und der konkreten Ausgestaltung der einzelnen in das
Werkstück
einzubringenden Prägungen
sind auch die damit korrespondierenden Spannbacken des Spannwerkzeugs ausgebildet,
damit das Werkstück
stets unter Bildung eines Formschlusses vom Spannwerkzeug fixiert werden
kann.
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Es
ist insbesondere vorgesehen, dass das zumindest bereichsweise plattenartig
ausgestaltete Werkstück
ein Profilteil ist oder nach dem Einbringen der erfindungsgemäßen Sperrsicke
in ein Profilteil umgeformt wird. Als geeignete Umformprozesse kommen
sowohl Walzen, Biegen, Ziehen als auch Strangpressen infrage.
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Die
in das Werkstück
als Sperrsicke eingebrachte Prägung
verläuft
vorzugsweise schräg
oder gar senkrecht zur Profilrichtung. So kann die zum Einspannen
des Werkstücks
vorgesehene Prägung hierbei
auch als Angriffspunkt für
einen Vorschub des Werkstückes
in einer Walzeinrichtung verwendet werden. Hierzu sind Vorschubmittel
in der Walzeinrichtung vorzusehen, welche mit den im Werkstück ausgebildeten
Prägungen
korrespondieren.
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Die
in das Werkstück
zum formschlüssigen Fixieren
einzubringende Prägung
kann selbst mittels eines Prägeprozesses,
beispielsweise mittels aufeinander abgestimmter Matrize und Patrize,
aber auch mittels entsprechend ausgebildeter Walzen in das Werkstück eingearbeitet
werden.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Prägung erst
beim Einspannen in das Spannwerkzeug in das Werkstück eingebracht
wird. Auf diese Art und Weise kann der Arbeitsgang eines gesonderten
Einbringens der Prägung
vor dem Einspannen des Werkstückes in
das Spannwerkzeug entfallen. Das unmittelbare Einbringen der Prägung beim
Zuspannen des Spannwerkzeuges erlaubt eine kostenneutrale Verwirklichung
und Implementierung der Erfindung in bestehende Arbeits- und Herstellungsprozesse.
Hierfür
müssen
einzig die Spannwerkzeuge und insbesondere ihre Spannbacken mit
den erforderlichen Oberflächenprofilen
ausgestattet werden.
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Dies
bedingt, dass beim Zuspannen des oder der an Ober- und/oder Unterseite
des Werkstücks
angreifenden Spannwerkzeuges oder Spannbacken die lokale Verformung
in Form einer Prägung in
das Werkstück
eingebracht wird.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Geometrie, insbesondere die Tiefe, aber
auch die Länge
und Breite der einzubringenden Prägung unter Berücksichtigung
der Ausgestaltung sowohl des Spannwerkzeuges als auch der Festigkeit
sowie Dicke des Materials des Werkstückes bestimmt wird. Die Geometrie
der Prägung
und die damit einhergehende Geometrie der Spannbacken des Spannwerkzeuges wird
derart an die Materialeigenschaften und die Geometrie des Werkstückes angepasst,
dass der vorgesehene Formschluss unter Berücksichtigung der bei den nachfolgenden
Bearbeitungsschritten auftretenden Kräfte zum sicheren Halten und
Fixieren des Werkstückes
ausgelegt ist.
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Weiterhin
ist vorgesehen, die Prägung
vor einer weiteren Umformung, insbesondere vor einem Walzprofilieren
des Werkstückes
in das Werkstück einzubringen.
Die nachfolgende Profilierung und die Positionierung der einzubringenden
Sperrsicke sind derart aufeinander abgestimmt, dass die Sperrsicke in
einem plattenartig ausgebildeten Bereich des profilierten Werkstückes zu
liegen kommt.
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Die
Ausbildung der Sperrsicke in einem Schenkel eines Profilteils erlaubt
somit das formschlüssige
Halten des Profilteils zum Zwecke einer Weiterverarbeitung, wie
etwa dem Einbringen weiterer Prägungen
oder lokaler Verformungen und gezielter Deformationen des Materials.
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Weiterhin
ist vorgesehen, nicht nur eine lokale, als Sperrsicke fungierende
Prägung,
sondern mehrere, vorzugsweise zwei voneinander beabstandete Prägungen in
das Werkstück
einzubringen. Die Prägungen
sind hierbei vorzugsweise senkrecht oder quer zu ihrer Längserstreckung
voneinander beabstandet. Das Fixieren des Werkstückes erfolgt dann vorzugsweise
mit zwei Spannwerkzeugen, die an jeweils einer der Prägungen des
Werkstückes
angreifen.
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Diese
Konfiguration ist insbesondere für
eine nachfolgende Bearbeitung des Werkstückes in einen Bereich zwischen
den voneinander beabstandeten Prägungen
vorgesehen. Auf diese Art und Weise verbleiben die durch den nachfolgenden
Bearbeitungsschritt hervorgerufenen mechanischen Deformationen und
Verspannungen innerhalb des von den beiden zuvor eingebrachten Prägungen definierten
Abschnitts.
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Weiterhin
ist vorgesehen, die lokalen Prägungen
vor einem Walzprofilieren in das Werkstück einzubringen und das Werkstück nach
dem Walzprofilieren zur weiteren Formgebung im Bereich der Prägung mittels
des Bearbeitungswerkzeugs einzuspannen.
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Im
Falle einer bereits vorhandenen oder später vorgesehenen Ausgestaltung
des Werkstücks
als Profilteil ist insbesondere vorgesehen, die Prägung bzw.
die Prägungen
quer, insbesondere senkrecht zur bereits vorhandenen oder gedachten
späteren Profilrichtung
in das Werkstück
einzubringen.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen,
dass die Prägetiefe
der in das Werkstück
einzubringenden Prägung
oder Verprägung
höchstens
der Dicke des Werkstücks
entspricht.
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Gleichermaßen kann
ergänzend
vorgesehen sein, dass der Biege- oder
Prägeradius
der Prägung höchsten der
Dicke des zu verprägenden
Materials entspricht. Derartige scharfkantige Prägungen geringer Tiefe sind
für die
Erzielung des der Erfindung zugrunde liegenden Effekts einer räumlichen
Eingrenzung von durch Zuspannkräfte
eines Werkzeugs im Material hervorgerufenen mechanischen Spannungen
von Vorteil.
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Denn
durch die geringe Prägetiefe
kann zum einen erreicht werden, dass das Einbringen der Sperrsicken
selbst gar keine oder nur vernachlässigbar geringe mechanische
Spannungen im Material hervorruft. Zum Anderen ist die aufgrund
des geringen Prägeradius
scharfkantige Geometrie der Sperrsicke für ein räumliches Eindämmen mechanischer Spannungen
von Vorteil.
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Die
Prägung
oder Sperrsicke kann dabei in flächige,
also im Wesentlichen ebene Abschnitte des Materials, als auch in
oder an Umformbereiche, vorzugsweise mittels Walz- oder Rollumformung
eingebracht werden. Die Umformung kann dabei nach oder vor dem Einbringen
der Prägung
erfolgen.
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Nach
einem weiteren unabhängigen
Aspekt betrifft die Erfindung ein Werkstück mit einem Oberflächenabschnitt,
in welchem zumindest eine die Oberflächenkontur unterbrechende Verformung,
insbesondere eine Prägung
vorgesehen ist. Diese Verformung oder Prägung dient der Aufnahme eines
korrespondierend ausgebildeten Spannwerkzeuges. Beim Zuspannen des
Spannwerkzeuges, bei welchem dieses in die Prägung des Werkstückes eingreift,
wird ein Formschluss zwischen Werkzeug und der Prägung ausgebildet,
sodass eine Ausbreitung von materialinhärenten mechanischen Spannungen, die
infolge nachfolgender am Werkstück
vorzunehmender Materialumformungen entstehen können, effektiv verhindert wird.
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Dabei
ist vorgesehen, dass die einzubringende Prägung sowohl an der Ober- als
auch an der Unterseite des Werkstückes die Oberflächenkontur des
Werkstückes
unterbricht. Dementsprechend ist die in den Flächenabschnitt einzubringende
Prägung beispielsweise
an der Oberseite des Werkstücks
als Vertiefung und an der gegenüberliegenden
Unterseite des Werkstücks
als eine damit korrespondierende Erhöhung ausgebildet. Die zum Zwecke
des formschlüssigen
Haltens vorgesehene Prägung durchsetzt
bei dieser Ausführung
somit das Querschnittsprofil des plattenartigen Werkstückes.
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Nach
einer Weiterbildung ist das Werkstück bereits vor dem Einbringen
in der Prägung
profilartig ausgebildet, oder aber es liegt als platten- oder bandartiges
Material, wie etwa Bandstahl oder Stahlblech als Tailored Blank
oder Tailored Coil vor und wird nach Einbringen der Prägung mittels
geeigneter Umformprozesse profiliert.
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Die
Prägung
ist insbesondere als länglich ausgebildete
Prägung,
etwa in Form einer Sicke vorgesehen, die sich insbesondere quer
oder senkrecht zur bereits vorhandenen oder noch nachfolgend zu erzeugenden
Profillängsrichtung
erstreckt.
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Es
ist insbesondere vorgesehen, dass die einzubringende Prägung in
einem im Wesentlichen ebenen Flächenabschnitt
des Werkstücks
ausgebildet wird, etwa im Bereich eines eben ausgebildeten Schenkels
oder Bodenabschnitts eines Profilteils. Hierbei kann insbesondere
vorgesehen werden, dass die Prägung
in einem gegenüber
dem ebenen Flächenabschnitt
umgeformten Bereich ausläuft.
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Weiterhin
betrifft die Erfindung eine an das Werkstück angepasste Einspannvorrichtung
zum Einspannen des Werkstücks.
Die Vorrichtung oder das Spannwerkzeug hat zumindest einen Spann- oder
Klemmbacken, der zumindest eine Vertiefung oder Ausbuchtung aufweist,
der wiederum mit der im Werkstück
vorgesehenen Prägung
korrespondiert und im Einspannzustand zur Fixierung des Werkstücks unter
Bildung eines Formschlusses vorgesehen und dementsprechend ausgebildet
ist.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Einspannvorrichtung bzw. das Spannwerkzeug
zumindest zwei gegenüberliegende
und aufeinander zu verfahrbare Klemmbacken mit einander korrespondierenden
Ausbuchtungen und Vertiefungen aufweist. In diesen, im Einspannzustand
gegenüberliegenden
Ausbuchtungen und Vertiefungen der Klemmbacke, kommt die zumindest
eine Prägung des
Werkstückes
beim Halten oder Fixieren des Werkstückes für die nachfolgende Bearbeitungsschritte
zu liegen.
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Obschon
die Erfindung auf das Anwendungsgebiet der Metallbearbeitung, vornehmlich
auf die Bearbeitung von Blechen, Stahlblechen und hochfesten Stählen abzielt,
ist ihr Einsatzgebiet keinesfalls hierauf beschränkt. Das erfindungsgemäße Einbringen
der Prägung
kann auf sämtliche
plastisch deformierbare Materialien übertragen und angewandt werden.
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Ausführungsbeispiele
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Weitere
Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnungen.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht zweier Walzen zum Einbringen von Prägungen in
ein platten- oder bandartig ausgestaltetes Ausgangsmaterial,
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2 eine
perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Profilteils
mit zwei Sperrsicken und einer Prägung,
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3 eine
schematische Darstellung des Profils gemäß 2, längs geschnitten,
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4 eine
perspektivische Darstellung einer Ausführung mit im Umformbereich
verlaufenden Sperrsicken,
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5 eine
Darstellung des Profilteils gemäß 4,
im Querschnitt,
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6 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines Profilteils im Querschnitt mit einer nach oben ausgebildeten
Prägung,
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7 ein
Profilteil mit einer in einer Seitenwange ausgebildeten Prägung,
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8 eine
Querschnittsdarstellung des Profilteils gemäß 7,
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9 ein
Ausführungsbeispiel
eines Profilteils mit am Profilrand vorgesehener Prägung und einer
im Umformbereich durchgängig
ausgebildeten Sperrsicke und
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10 eine
Querschnittsdarstellung des Profilteils gemäß 13.
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1 zeigt
beispielhaft ein Einbringen von später als Sperrsicke im Profilteil
fungierenden Prägungen 102 in
ein Blechband 100. Die beiden Prägewalzen 104, 106 weisen
einander korrespondierende Vorsprünge 110 und Vertiefungen 108 auf,
mittels derer die Prägungen 102 in
das Blechband 100 eingearbeitet werden können.
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In 2 ist
ein Profilteil 10 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt.
Das Profil weist einen Profilboden 18, zwei daran angrenzende
und gegenüber dem
Profilboden 18 abgewinkelte Wangenbereiche 20, 22 sowie
einen daran angrenzenden Außenbereich 24 auf.
In den Profilboden 18, welcher im Wesentlichen plattenartig
ausgebildet ist und einen im Wesentlichen ebenen Flächenabschnitt
definiert, werden zwei in Profilrichtung voneinander beabstandete
sickenartige Prägungen 12, 14 eingearbeitet.
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Diese
lokalen, als Sperrsicke fungierenden Prägungen 12, 14 sind
für den
formschlüssigen
Eingriff eines (nicht explizit dargestellten) Spannwerkzeuges ausgelegt.
Sobald das Profilteil 10 sicher vom Spannwerkzeug gehalten
bzw. daran fixiert ist, kann in dem Bereich zwischen den beiden
lokalen, sich quer zur Profilrichtung erstreckenden Prägungen 12, 14 eine
weitere Materialumformung oder Prägung 16 in das Profil 10 bzw.
in den Flächenabschnitt 18 eingebracht
werden.
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Durch
das formschlüssige
Fixieren des Profils mittels der dafür vorgesehenen Sperrsicken 12, 14 kann
die Ausbreitung von beim Einbringen der Prägung 16 in das Material
auftretenden mechanischen Spannungen effektiv unterbunden, eingedämmt oder
gar gänzlich
verhindert werden. Die durch ein solches nachfolgendes Verprägen bedingten
mechanischen materialinhärenten
Spannungen und Beanspruchungen, die zu Verformungen und Torsionen
des Profilteils 10 außerhalb
des eigentlichen Umformbereiches 16 führen können, pflanzen sich weder links
der Prägung 12 noch
rechts der Prägung 14 im
Profilteil 10 fort.
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Auf
diese Art und Weise können
solche, in den 2 bis 10 in
unterschiedlichen Ausgestaltungen beispielhaft dargestellten Profilteile
mit hoher Maßhaltigkeit
und hoher Qualität
nahezu kostenneutral und nahezu ohne erhöhten Arbeitsaufwand hergestellt
werden.
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Die
als Sperrsicken fungierenden Prägungen 12 oder 14 können bereits
vor der Profilierung des Profilteils 10 in das Werkstück eingearbeitet
werden. Alternativ können
sie jedoch auch erst nach Fertigstellung des Profils in den Profilboden 18 unmittelbar beim
und durch das Zuspannen des an die Geometrie der Prägung 12, 14 angepassten
Spannwerkzeuges erzeugt werden.
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Die
sickenartigen Prägungen 12, 14 bewirken
vor allem eine mechanische Entkopplung des Profilbodens 18 in
Profillängsrichtung.
Mechanische Spannungen, die durch ein Verprägen eines Abschnittes des Profilbodens 18 im
Profilteil unweigerlich entstehen, pflanzen sich nicht über die
Prägungen 12, 14 in
Profillängsrichtung
hinweg.
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In 3 ist
das Profilteil nach 2 in einem Längsschnitt gezeigt. Anhand
dieser Schnittansicht ist deutlich zu erkennen, dass die in den
Profilboden 18 eingearbeitete Prägung 16 eine deutlich
größere Prägetiefe
als die beiden angrenzenden Sperrsicken 12, 14 aufweist.
Insbesondere ist die Prägetiefe
der Sperrsicken 12, 14 mit der Dicke des Materials
vergleichbar. Darüber
hinaus ist auch der Prägeradius ungefähr im Bereich
der Materialdicke.
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Gegenüber der
eigentlichen in das Profilteil einzubringenden Prägung 16 weisen
die Sperrsicken 12, 14 daher eine sehr markante
scharfkantige Geometrie bzw. Kontur auf. Die vergleichsweise geringe Tiefe
der Sperrsicken 12, 14 trägt in vorteilhafter Weise dazu
bei, dass durch das Einbringen der Sperrsicken 12, 14 keine
oder nur unwesentliche, auf jeden Fall aber vernachlässigbare
mechanische Spannungen in das Profilteil eingebracht werden.
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In
den 4 und 5 ist eine weitere Ausführung eines
verprägten
Profilteils gezeigt. Bei diesem verlaufen die zur Aufnahme eines
entsprechenden Werkzeuges vorgesehenen Sperrsicken 120, 122 entlang
eines der Profilrichtung folgenden Umformbereichs 36, 38.
Im Unterschied zu den Ausführungen
der 1 bis 4 verlaufen diese Sperrsicken
nicht quer, sondern entlang dem Profilteil. Auch hier wird die eigentliche
Prägung 16 zwischen
den beiden Sperrsicken 120, 122 in das Profilteil
eingebracht. Die in den 8 und 9 dargestellten Sperrsicken
werden vorzugsweise durch Rollformen oder Rollumformen erzeugt.
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Die
Ausführung
gemäß 6 unterscheidet sich
von derjenigen, in den 4 und 5 dargestellten
darin, dass sich die Prägung 116 nicht
zu dem unten liegenden Profilschenkel 24 sondern von diesem
abgewandt nach oben erstreckt. Dementsprechend weisen auch die Sperrsicken 124, 126 eine
nach oben gekrümmte
Geometrie auf.
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Bei
der Ausführung
gemäß der 7 und 8 ist
die Prägung 130 in
die Profilwangen 20, 22 eingearbeitet. Auch befinden
sich die Sperrsicken 132, 134 einerseits im Übergangsbereich zwischen dem
Profilboden 18 und den Wangen 20, 22 und
andererseits zwischen den Wangen 20, 22 und dem Profilschenkel 24.
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Schließlich ist
in den 9 und 10 eine Prägung 140 im Profilschenkel 24 gezeigt.
Dabei verläuft
die Sperrsicke 142 entlang der Profilgeometrie im unteren
Umformbereich.
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Sämtliche
in den Figuren gezeigten Sperrsicken 12, 14, 120, 122, 124, 126, 132, 134 sowie 142 sind
insbesondere mittels Walz- oder Rollumformung in das Profil einbringbar.
So sind bspw. die in Profillängsrichtung
verlaufende Sperrsicken 124, 126, 132, 134 sowie 142 vor,
während
oder nach einer Umformung eines an die jeweilige Sperrsicke angrenzenden
oder die Sperrsicke enthaltenen Umformbereich in das Profilteil
einbringbar.
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Im
Ausführungsbeispiel
gemäß 9 und 10 kann
weiterhin vorgesehen werden, dass sowohl die in das Profil nachträglich einzubringende Prägungen 140 in
Randbereiche 24 des Profils einzuarbeiten sind. Der oben
liegende Profilboden 18 als auch die Randbereiche 24 sind
hierbei als im Wesentlichen ebene Flächenabschnitte ausgebildet.
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Die
als Sperrsicken fungierenden in Profillängsrichtung verlaufenden Prägungen 142 begrenzen
denjenigen Randbereich des Profilteils 24 in Profilquerrichtung,
in welchen die Prägung 140 nachträglich einzuarbeiten
ist. Ergänzend
hierzu können auch
noch weitere Sperrsicken, etwa quer zur Profillängsrichtung vorgesehen werden.
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Die
als Sperrsicken fungierende Prägung 142 kann
dabei bereits vor, während
oder nach einem Profilieren eines platten- oder bandartig ausgebildeten
Ausgangswerkstoffes 100 eingearbeitet werden, wie dies
beispielsweise in 1 angedeutet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Profilteil
- 12
- Prägung
- 14
- Prägung
- 16
- Prägung
- 18
- Profilboden
- 20
- Profilwange
- 22
- Profilwange
- 24
- Profilschenkel
- 36
- Umformbereich
- 38
- Umformbereich
- 100
- Blechband
- 102
- Prägung
- 104
- Prägewalze
- 106
- Prägewalze
- 108
- Vertiefung
- 110
- Vorsprung
- 116
- Prägung
- 120
- Prägung
- 122
- Prägung
- 124
- Prägung
- 126
- Prägung
- 130
- Prägung
- 132
- Prägung
- 134
- Prägung
- 140
- Prägung
- 142
- Prägung