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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Profils mit
einem unterschiedliche Dicken aufweisenden Querschnitt aus flachem
Metallband mittels Walzprofilieren. In dem Verfahren wird mit einem
Rollenpaar auf mindestens einer Seite des Metallbands mindestens
ein erster Einstich erzeugt, der durch folgende Rollenpaare mit
zunehmender Einstichbreite zu einem Bereich mit verringerter Materialstärke
verbreitert wird.
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Ein
solches Verfahren ist beispielsweise aus der
DE 36 22 926 A1 bekannt.
In dem dort beschriebenen Verfahren wird ein flaches Blech durch
ein Walzwerk mit einer zentralen Arbeitswalze mit einem sehr großen
Durchmesser und einer Vielzahl von zweiten Arbeitswalzen mit wesentlich
kleinerem Durchmesser, die auf dem Außenumfang der ersten Arbeitswalze
angeordnet sind, durchgefahren. Die zweiten Arbeitswalzen sind hintereinander
angeordnet und weisen jeweils einen oder mehrere Vorsprünge
an ihrem Außenumfang auf, wobei die Breite dieser Vorsprünge
der nacheinander angeordneten zweiten Arbeitswalzen zunimmt. Dadurch
wird das flache Blech derart umgeformt, dass es eine spezielle Querschnittsform
mit einer oder mehreren Längsnuten oder Rillen auf einer
Seite bekommt.
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Es
ist bekannt, dass bei der Herstellung eines solchen Blechs Wellenbildung
im Blech auftreten kann. Durch die Kombination der ersten zentralen
Arbeitswalze mit einem großen Durchmesser mit den mehreren
zweiten Arbeitswalzen mit wesentlich kleinerem Durchmesser, die
auf der ersten zentralen Arbeitswalze angeordnet sind, soll diese
Wellenbildung verringert werden. Zudem können Halteplatten
vorgesehen werden, die zwischen den zweiten Arbeitswalzen angeordnet
sind und das Blech in diesem Bereich auf den Außenumfang
der zentralen Arbeitswalze drücken, damit sich das Blech
in diesen Bereichen nicht nach außen beult.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen,
bei dem die Wellenbildung bei der Herstellung eines Profils aus
flachem Metallband mit in Querrichtung des Metallbands unterschiedlicher
Materialstärke weiter verringert bzw. vermieden wird.
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Hierzu
ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass benachbart
zu dem mindestens einen Einstich angeordnete Bereiche des flachen
Metallbands vor und/oder während eines Eingriffs eines
Rollenpaars aufgebogen werden.
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Unter
Aufbiegen ist hier zu verstehen, dass die benachbart zu dem mindestens
einen Einstich angeordneten Bereiche des flachen Metallbands aus einer
durch den Mittelteil des Metallbands aufgespannten Ebene herausbewegt
werden, so dass sie mit dieser Ebene des Mittelteils des Metallbands
einen Winkel einschließen. Das Aufbiegen der entsprechenden
Bereiche kann in beide Richtungen erfolgen, d. h., wenn das Metallband
in dem Verfahren horizontal bewegt wird, können die entsprechenden
Bereiche nach oben oder nach unten aufgestellt werden.
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Durch
diese Änderung des Querschnitts des flachen Metallbands
wird die Steifigkeit des Metallbands erhöht, das Metallband
mit den aufgebogenen Bereichen weist dann ein größeres
Widerstandsmoment auf, wodurch die Wellenbildung beim Umformen verringert
bzw. vermieden wird. Insbesondere bei breiten Metallbändern
ist erwünscht, das diese aufgebogenen Bereiche nicht zu
weit von dem mindestens einen Einstich entfernt sind. Die Bereiche des
Metallbands, die aufgebogen werden, müssen aber nicht unmittelbar
benachbart zu dem mindestens einen Einstich angeordnet sein.
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Werden
die benachbart zu dem mindestens einen Einstich angeordneten Bereiche
des flachen Metallbands vor und/oder während des Eingriffs
des ersten Rollenpaars aufgebogen, so erhält das Metallband
gleich zu Beginn des Umformvorgangs die gewünschte höhere
Steifigkeit.
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In
einer bevorzugten Variante des Verfahrens kann vorgesehen werden,
dass Rollenpaare zum Erzeugen des jeweiligen Einstichs in dem Biegebereich
der aufgebogenen Bereiche in das Metallband eingreifen. Durch das
Aufbiegen der entsprechenden Bereiche des Metallbands wird ein Umformprozess
eingeleitet, das Material des Metallbands beginnt im Biegebereich
zu fließen, wodurch die Materialverdrängung durch
die eingreifenden Rollen beim Ausbilden bzw. Verbreitern des Einstichs
erleichtert wird.
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Vorteilhaft
ist ferner, wenn die Bereiche des Metallbands in Richtung der Seite
des Metallbands aufgebogen werden, in der der mindestens eine Einstich
erfolgt. Dadurch kann zum einen die den Einstich ausbildende Rolle
als Anschlag zum Aufbiegen der entsprechenden Bereiche des Metallbands
genutzt werden, wodurch das Aufbiegen erleichtert wird. Zudem ist
ein leichteres Ausbilden des Einstichs möglich, die Gefahr
von Rissbildung im Bereich des Einstichs wird verringert.
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Eine
besonders bevorzugte Variante des Verfahrens sieht vor, dass die
entsprechenden Bereiche des flachen Metallbands schrittweise in
mehreren Rollenpaaren aufgebogen werden, bis ein maximaler Aufstellwinkel
zwischen einem Mittelteil des Metallbands und den aufgebogenen Bereichen
erreicht ist. Dadurch kann in mehreren Rollenpaaren der Effekt erzielt
werden, dass durch das gleichzeitige Biegen der entsprechenden Bereiche
und Eingreifen der Rollen zur Erzeugung bzw. Verbreitung des Einstichs
die Ausbildung eines Bereichs mit geringerer Materialstärke
erleichtert wird.
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Zweckmäßigerweise
kann ferner vorgesehen werden, dass die den Einstich verbreiternde
Rolle jeden Rollenpaars zuerst mit dem bzw. den aufgebogenen Bereichen
des Metallbands in Eingriff kommt und diese gegen die entsprechende
Gegenrolle des Rollenpaars drückt, bevor der Einstich verbreitert
wird. Die erste Rolle kommt dadurch zuerst nur mit einem Teil ihrer
Umfangsfläche mit dem Metallband in Eingriff, wodurch nur
eine geringere Kraft benötigt wird.
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Der
Effekt, dass gleichzeitiges Aufbiegen der entsprechenden Bereiche
des Metallbands und Eindringen der ersten Rolle in das Metallband
die seitliche Materialverdrängung erleichtert, kann auch
nach Erreichen des maximalen Aufstellwinkels genutzt werden, wenn
die aufgebogenen Bereiche des flachen Metallbands nach Erreichen
des maximalen Aufstellwinkels vor jedem weiteren Rollenpaar in Richtung
einer durch den Mittelteil des Metallbands verlaufenden Ebene zurück
gebogen werden. Bei dem darauf folgenden Einstich einer Rollen des
folgenden Rollenpaars in das Metallband werden die entsprechenden
Bereiche leicht von dieser Ebene weggezogen, so dass durch das vor
dem nächsten Rollenpaar erfolgende erneute Aufbiegen der
entsprechenden Bereiche der gewünschte Aufstellwinkel wieder
erreicht wird.
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In
einer besonders bevorzugten Variante des Verfahrens kann vorgesehen
werden, dass der maximale Aufstellwinkel zwischen den aufgebogenen
Bereichen des Metallbands und dem Mittelteil des Metallbands im
Bereich von 10° bis 80°, vorzugsweise bei 30°,
liegt. Versuche haben gezeigt, dass dieser Winkelbereich besonders
geeignet ist. In diesem Bereich wird der Effekt genutzt, dass gleichzeitiges
Aufbiegen der entsprechenden Bereiche und Eindringen der Rollen
in das Material des Metallbands zu Erzeugen von Bereichen mit geringerer
Materialstärke zu einer Erleichterung des seitlichen Verschiebens
des Materials führt. Gleichzeitig ist das Profil in diesem Winkelbereich
noch nicht zu wert geschlossen, so dass die Rollenpaare der Walzprofilieranlage
noch gut an dem Metallband angreifen können.
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In
einer besonders einfachen Verfahrensvariante kann vorgesehen werden,
dass die Ränder des flachen Metallbands aufgebogen werden.
In diesem Fall entsprechen die aufgebogenen Bereiche den Rändern.
Dies ist besonders bei schmäleren Metallbändern
vorteilhaft.
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Ein
weiterer positiver Effekt kann erreicht werden, wenn die näher
am Mittelteil des Metallband angeordnete Seitenkante des Bereichs
mit geringerer Materialstärke eine konstante Position behält. Das
Material des Metallbandes wird also in dem Bereich mit geringerer
Materialstärke nur nach außen geschoben, so dass
im Mittelbereich des Metallbandes keine unerwünschten Materialansammlungen auftreten
können, die eventuell Wellenbildung oder ein Biegen des
Metallbandes erzeugen können.
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In
einer weiteren Variante des Verfahrens kann vorgesehen werden, dass
das Verfahren weitere Fertigungsschritte wie Stanzen oder Prägen
umfasst. Diese Fertigungsschritte können auch vor dem Umformen
des flachen Metallbands zum Profil erfolgen. Dadurch können
alle gewünschten Bearbeitungsschritte des Profils in einer
Anlage durchgeführt werden.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
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1 Seitenansicht
einer Walzprofilieranlage für das erfindungsgemäße
Herstellverfahren,
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2 Schnitt
durch ein Rollenpaar der Walzprofilieranlage aus 1 entlang
der Linie II-II,
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3 Schnitt
durch ein Rollenpaar der Walzprofilieranlage aus 1 entlang
der Linie III-III,
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4 Schnitt
durch ein Rollenpaar der Walzprofilieranlage aus 1 entlang
der Linie IV-IV,
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5 Schnitt
durch ein Rollenpaar der Walzprofilieranlage aus 1 entlang
der Linie V-V und
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6 Schnitt
durch ein Rollenpaar der Walzprofilieranlage aus 1 entlang
der Linie VI-VI.
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1 zeigt
eine Seitenansicht einer Walzprofilieranlage 1 zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens für
ein Profil 8, das einen Querschnitt mit Bereichen unterschiedlicher
Materialstärke bzw. Dicke aufweist. Die Walzprofilieranlage 1 umfasst eine
Mehrzahl von auf Walzgerüsten (nicht dargestellt) angeordneten
Rollenpaaren 2.1, 2.2; 3.1, 3.2; 4.1, 4.2; 5.1, 5.2; 6.1, 6.2.
In 1 sind nicht alle Rollenpaare der Walzprofilieranlage 1 gezeigt.
Zwischen den dargestellten Rollenpaaren sind jeweils ein oder mehrere
Rollenpaare ausgelassen.
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Der
Walzprofilieranlage 1 wird flaches Metallband 7 zugeführt,
das vorzugsweise zu einem Coil aufgerollt ist. Als Bandmaterial
werden beispielsweise Stahl, Edelstahl hochfester Stahl, Kupfer
bzw. Aluminium- und Kupferlegierungen oder Aluminium eingesetzt.
In der Walzprofilieranlage 1 wird das flache Metallband 7 zu
einem Profil 8 umgeformt. Dabei sind in der Walzprofilieranlage 1 Schritte
vorgesehen, um die Materialstärke des flachen Metallbands 7 in
in Längsrichtung des Metallbands 7 bzw. des Profils 8, also
in Walzrichtung, verlaufenden Bereichen zu reduzieren. Das fertige
Profil 8 weist daher einen Querschnitt mit unterschiedlicher
Dicke auf. Es ist bereits bekannt, solche Profile herzustellen.
Ein Problem bei solchen Verfahren ist, dass das aus den Bereichen mit
geringerer Materialstärke verdrängte Material nicht
in Längsrichtung verdrängt werden darf, da sonst
Wellenbildung bzw. Aufbiegen des Metallbands auftreten kann. In
der Walzprofilieranlage 1 ist deshalb ein erstes Rollenpaar 2.1, 2.2 vorgesehen,
das so ausgebildet ist, dass die Ränder 9.1, 9.2 des
Metallbands 7 vor und/oder während der Erzeugung
des ersten Einstichs aufgebogen werden. Besonders bei schmäleren
Metallbändern werden die Randbereiche aufgebogen. Bei breiten
Metallbändern ist es vorteilhaft, wenn benachbart zu dem
bzw. den Einstichen angeordnete Bereiche aufgebogen werden, die
auch mittig im Metallband angeordnet sein können. Im Folgenden
wird das Verfahren für Metallbänder beschrieben,
bei denen die Ränder aufgebogen werden. Die folgende Beschreibung
gilt analog aber auch für Metallbänder, bei denen
die benachbart zu dem bzw. den Einstichen angeordneten Bereiche nicht
den Rändern entsprechen, sondern weiter mittig im Metallband
angeordnet sind.
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Ein
Schnitt durch das Rollenpaar 2.1, 2.2 ist in 2 dargestellt.
In dieser Figur ist jeweils nur eine Hälfte der Rollen 2.1, 2.2 gezeigt.
Die untere Rolle 2.2 weist zwei umlaufende Vorsprünge 10.1, 10.2 auf,
die in das Metallband 7 an der Stelle eingreifen, an der
die Innenkante der Bereiche 12.1, 12.2 mit geringerer
Materialstärke verlaufen soll, und die erste Einstiche,
d. h. Bereiche mit verringerter Materialstärke 12.1, 12.2,
erzeugen. In 2 weist die untere Rolle 2.2 zwei
Vorsprünge 10.1, 10.2 auf. Es kann aber
auch vorgesehen sein, dass nur ein Vorsprung auf dieser Rolle angeordnet
ist oder mehrere Vorsprünge auf der Rolle angeordnet sind.
Die Vorsprünge 10.1, 10.2 sind sehr schmal,
so dass durch das erste Rollenpaar 2.1, 2.2 nur
schmale Rillen in das Metallband 7 einge drückt
werden. Zu den Enden der Rolle 2.2 nimmt der Rollendurchmesser ab,
so dass die Endbereiche der Rolle 2.2 kegelstumpfförmig
ausgebildet sind. Die auf der gegenüberliegenden Seite
des Metallbands 7 angeordnete Rolle 2.1 weist
einen Innenbereich mit einem konstanten Durchmesser auf. Der Innenbereich
ist etwas länger als der Abstand der Vorsprünge 10.1, 10.2 auf der
unteren Rolle 2.2. Nach außen hin vergrößert sich
der Durchmesser der oberen Rolle 2.2 kontinuierlich, so
dass die Rolle 2.2 im Außenbereich ebenfalls kegelstumpfförmig
ist. Durch die schräg verlaufenden Randbereiche der oberen
Rolle 2.1 und der unteren Rolle 2.2 werden die
Ränder 9.1, 9.2 des flachen Metallbands 7 nach
unten aufgebogen. Dabei dienen die auf der unteren Rolle 2.2 angeordneten Vorsprünge 10.1, 10.2 als
Gegenstück, bzw. Biegekante, und erleichtern somit das
Aufbiegen der Ränder 9.1, 9.2 nach unten.
Es kann aber auch vorgesehen werden, die Ränder nach oben
aufzubiegen.
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In 2 sind
sowohl die obere Rolle 2.1 als auch die untere Rolle 2.2 einstückig
dargestellt. Es kann aber auch vorgesehen werden, dass sich diese Rollen
aus mehreren Einzelstücken zusammensetzen. So kann beispielsweise
vorgesehen sein, dass der Mittelbereich der oberen Rolle aus einem
Rollenstück mit konstantem Durchmesser besteht, an das sich
zwei weitere Rollenstücke anschließen, deren Durchmesser
von innen zu dem Rand der oberen Rolle zunimmt, so dass diese Rollenstücke
im wesentlichen kegelstumpfförmig sind. Ähnlich
kann auch die untere Rolle ausgebildet sein.
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3 zeigt
einen Schnitt durch ein weiteres Rollenpaar 3.1, 3.2 entlang
der Linie III-III aus 1. Auch hier weist die untere
Rolle 3.2 wieder umlaufende Vorsprünge 11.1, 11.2 auf.
Die Vorsprünge 11.1, 11.2 haben allerdings
eine größere Breite als die Vorsprünge 10.1, 10.2 auf
der unteren Rolle 2.2 des Rollenpaars 2.1, 2.2 aus 2.
Der Abstand der Innenkante der umlaufenden Vorsprünge 11.1, 11.2 ist identisch
zu dem Abstand der Innenkanten der umlaufenden Vorsprünge 10.1, 10.2 auf
der Rolle 2.2. Zwischen den Rollenpaaren 2.1, 2.2 und 3.1, 3.2 sind in
der Walzprofilieranlage 1 weitere Rollenpaare angeordnet,
die nicht dargestellt sind. Die Breite der umlaufenden Vorsprünge
auf den unteren Rollen nimmt auf diesen Rollenpaaren zu, so dass
die Breite der Bereiche mit geringerer Materialstärke 12.1, 12.2 in
den Rollenpaaren vergrößert wird.
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Bei
dem Eintritt des Metallbands 7 in das zweite und alle weiteren
Rollenpaare kommt die untere Rolle zuerst mit den aufgebogenen Rändern 9.1, 9.2 des
Metallbands 7 in Berührung und drückt
diese gegen die obere Rolle, bevor die umlaufenden Vorsprünge der
unteren Rolle in das Metallband 7 eingreifen und den Einstich
verbreitern. Auch hierbei tritt die äußere Kante
der umlaufenden Vorsprünge der unteren Rolle zuerst in
das Metallband 7 ein. Die benötigte Umformkraft
wird dadurch verringert.
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Die
Innenkanten der umlaufenden Vorsprünge haben auf allen
Rollenpaaren einen konstanten Abstand. Somit ist auch der Abstand
der Innenkanten der Bereiche mit geringerer Materialstärke 12.1, 12.2 konstant.
Das aus diesen Bereichen verdrängte Material wird somit
nur nach außen geschoben, so dass in dem Mittelbereich 14 des
flachen Metallbands 7 keine Materialaufhäufung
auftreten kann. Da die umlaufenden Vorsprünge immer über
die gesamte Breite der Bereiche 12.1, 12.2 mit
geringerer Materialstärke auf dem flachen Metallband 7 aufliegen,
wird eine Rillenbildung in diesen Bereichen 12.1, 12.2 mit geringerer
Materialstärke vermieden.
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Wie
in 3 dargestellt, sind die Endbereiche der unteren
Rolle 3.2 und der oberen Rolle 3.1 wieder kegelstumpfförmig,
wobei die Endbereiche der oberen Rolle 3.1 so ausgebildet
sind, dass ihr Durchmesser zu den Enden der oberen Rolle 3.1 zunimmt.
Die Endbereiche der unteren Rolle 3.2 sind entgegengesetzt
dazu ausgebildet, so dass der Durchmesser der unteren Rolle 3.2 an
beiden Seiten ausgehend von den Vorsprüngen 11.1, 11.2 kontinuierlich
abnimmt und an den Enden der Rolle 3.2 jeweils den geringsten
Wert aufweist. Dabei kann der Öffnungswinkel dieser kegelstumpfförmigen
Bereiche der Rollen 3.1 und 3.2 größer
sein als der Öffnungswinkel des kegelstumpfförmigen
Bereiche der Rollen 2.1, 2.2 aus 2.
Der Öffnungswinkel der kegelstumpfförmigen Bereiche
kann von Rollenpaar zu Rollenpaar zunehmen, bis ein Maximalwert
des Öffnungswinkels erreicht ist. Die Randbereiche 9.1, 9.2 des
flachen Metallbands 7 werden somit in jedem Rollenpaar
ein Stück weiter nach unten aufgebogen, bis ein maximaler
Aufstellwinkel erreicht ist. Der maximale Aufstellwinkel entspricht
dem maximalen Öffnungswinkel der kegelstumpfförmigen
Bereiche der Rollen. In 1 ist der Maximalwert der Öffnungswinkel
und daher auch der Maximalwert der Aufstellwinkel bereits beim Rollenpaar 3.1, 3.2 erreicht.
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Durch
dieses Aufbiegen der Randbereiche 9.1, 9.2 des
flachen Metallbands 7 wird das Widerstandsmoment des flachen
Metallbands 7 erhöht, wodurch die Neigung zur
Wellenbildung verringert wird. Verstärkt wird dieser Effekt
dadurch, dass die Breite der Bereiche 12.1, 12.2 mit
verringerter Materialstärke des Metallbands 7 schrittweise
erhöht wird, wodurch das verdrängte Material des
flachen Metallbandes 7 jeweils nur nach außen,
d. h. seitlich, verschoben wird. Da das Aufbiegen der Randbereiche 9.1, 9.2 des flachen
Metallbandes 7 nahezu gleichzeitig mit dem Eindringen der
umlaufenden Vorsprünge der jeweils unteren Rolle erfolgt,
entsteht ein weiterer positiver Effekt. Durch das Aufbiegen der
Ränder 9.1, 9.2 findet eine Materialschwächung
in dem Biegeradius bzw. der Biegekante statt, das Material wird
gedehnt und beginnt zu fließen. Dadurch ist ein leichtes
seitliches Verdrängen des Materials möglich. Da
diese Kombination aus Biegen und Drücken in jedem Rollenpaar
stattfindet, wird das Ausbilden der Bereiche mit geringerer Materialstärke 12.1, 12.2 über
die Länge des flachen Metallbands 7 erleichtert.
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4 zeigt
einen Schnitt durch das dritte Rollenpaar 4.1, 4.2 aus 1.
Auch in 4 ist jeweils nur eine Hälfte
der oberen Rolle 4.1 und der unteren Rolle 4.2 dargestellt.
Die untere Rolle 4.2 weist wiederum umlaufende Vorsprünge 13.1, 13.2 auf,
die nochmals eine größere Breite aufweisen als
die umlaufenden Vorsprünge 11.1, 11.2 in
der unteren Rolle 3.2 aus 3. Die Breite
der Bereiche mit geringerer Materialstärke 12.1, 12.2 die
in Längsrichtung des flachen Metallbands 7 verlaufen,
wird also noch weiter vergrößert. Auch die untere
Rolle 4.1 und die obere Rolle 4.2 weisen wieder
kegelstumpfförmige Endbereiche auf, wobei der Durchmesser
der oberen Rolle 4.1 zu den Enden der oberen Rolle 4.1 zunimmt und
die untere Rolle 4.2 entgegengesetzt dazu ausgebildet ist,
so dass ihr Außendurchmesser ausgehend von den umlaufenden
Vorsprüngen 13.1, 13.2 zu den Enden hin
abnimmt. Wie bereits beschrieben, hat der Öffnungswinkel
dieser Kegelstümpfe seinen Maximalwert erreicht, bei dem
noch ein guter Eingriff der unteren Rolle 4.2 in das flache
Metallband 7 möglich ist. Dieser Maximalwert liegt
in einem Bereich von 10° bis 80° und beträgt
vorzugsweise 30°. Bei dem Einstich der umlaufenden Vorsprünge 3.1, 3.2 in das
flache Metallband 7 werden die Ränder 9.1, 9.2 des
flachen Metallbands 7 nach innen gezogen. In dem nächsten
darauf folgenden Rollenpaar werden die Ränder 9.1, 9.2 des
flachen Metallbands wieder ein Stück nach außen
gebogen, so dass weiterhin in jedem Rollenpaar gleichzeitiges Aufbiegen
der Ränder und Eingreifen der umlaufenden Vorsprünge
in das flache Metallband 7 stattfindet. Dadurch wird auch
in diesem Rollenpaar der oben beschriebene positive Effekt erzielt,
dass das Material aus den Bereichen mit geringerer Wandstärke 12.1, 12.2 leichter seitlich
verdrängt werden kann.
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Wenn
die Bereiche mit geringerer Materialstärke 12.1, 12.2 des
flachen Metallbands 7 die gewünschte Breite erreicht
haben, wird das Metallband 7 zu einem Profil umgeformt.
Ein Zwischenschritt bei der Umformung zum Profil ist in 5 gezeigt.
Die Randbereiche 9.1, 9.2 des flachen Metallbands 7 werden
nun in die entgegengesetzte Richtung umgebogen. Die untere Rolle 5.2 weist
einen zylindrischen Mittelbereich mit einem ersten Durchmesser auf,
an den sich zwei weitere zylindrische Bereiche mit einem geringfügig
größeren Durchmesser anschließen, die
in die Bereiche 12.1, 12.2 mit geringerer Materialstärke
des Metallbands 7 eingreifen und diese stützen,
so dass diese Bereiche nicht wieder verformt werden. Anschließend
an diese Bereiche der unteren Rolle 5.2 schließt
sich ein weiterer zylindrischer Bereich mit einem geringeren Durchmesser
an, der dem ersten Durchmesser entspricht. Die Enden der unteren
Rolle 5.2 sind wieder kegelstumpfförmig, wobei der
Durchmesser nach außen hin zunimmt, so dass die Randbereiche
des flachen Metallbands 7 nun nach oben umgebogen werden.
Die obere Rolle 5.1 ist komplementär dazu aufgebaut,
d. h. die Endbereiche der oberen Rolle 5.1 sind ebenfalls
kegelstumpfförmig, wobei der Durchmesser dieser Kegelstümpfe nach
außen hin abnimmt.
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6 zeigt
einen der letzten Umformschritte. Das flache Metallband 7 hat
nahezu die gewünschte Profilform erreicht. Dieses Profil 8 ist
beispielsweise im wesentlichen rechteckig, wobei die Bereiche mit
geringerer Materialstärke 12.1, 12.2 in zwei
gegenüberliegenden Seiten des Profils 8 angeordnet
sind. Das Profil 8 ist nicht geschlossen. Es kann aber
auch vorgesehen werden, das Profil 8 zu schließen
und gegebenenfalls mittels einer Schweißnaht zu verschweißen.
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Wie
bereits erwähnt, müssen sowohl die untere Rolle
als auch die obere Rolle in allen Rollenpaaren nicht einteilig ausgebildet
sein. Es kann auch vorgesehen werden, dass sich die Rollen aus mehreren Rollenteilen
zusammensetzen, die nebeneinander angeordnet sind. Dies ist beispielsweise
in 6 gezeigt. Dort sind auch seitliche Stützrollen
vorgesehen, die die Seiten des Profils 8 stützen.
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In
der Walzprofilieranlage können zusätzliche Arbeitsstationen
zur Durchführung weiterer Fertigungsschritte, wie z. B.
Stanzen, Prägen oder Ablängen des Profils, vorgesehen
sein.
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Im
folgenden wird das Herstellverfahren für das Profil 8 anhand
der 1–6 kurz erläutert.
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Wie
in 1 dargestellt, wird flaches Metallband 7 auf
einem Coil bereitgestellt und der Walzprofilieranlage 1 zugeführt.
In einem ersten Rollenpaar 2.1, 2.2 der Walzprofilieranlage 1 werden
die Ränder 9.1, 9.2 des Metallbands 7 nach
unten aufgebogen, so dass eine durch den Mittelteil 14 des
Metallbands 7 verlaufende Ebene mit Ebenen, die durch die
aufgebogenen Ränder 9.1, 9.2 verlaufen,
jeweils einen Aufstellwinkel einschließt.
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Währenddessen
greifen zwei auf der unteren Rolle 2.2 (siehe 2)
angeordnete umlaufende Vorsprünge 10.1, 10.2 an
der Biegekante in das Metallband 7 ein und erzeugen je
einen ersten schmalen Einstich, d. h. ein Bereich mit verringerter
Materialstärke 12.1, 12.2. Dadurch werden
die Ränder 9.1, 9.2 des Metallbands 7 noch
ein bischen weiter nach unten gezogen. Wie bereits beschrieben,
wird durch das Aufbiegen ein Fließen des Materials des
Metallbands 7 an der Biegekante erzeugt, dass die seitliche Materialverschiebung
im Bereich des Einstichs erleichtert.
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In
den darauffolgenden Rollenpaaren der Walzprofilieranlage 1 werden
die Ränder 9.1, 9.2 des Metallbands 7 weiter
aufgebogen, bis der Aufstellwinkel einen Maximalwert erreicht (siehe
Rollenpaar 3.1, 3.2). Gleichzeitig nimmt die Breite
der auf der unteren Rollen angeordneten umlaufenden Vorsprünge zu,
wodurch die Breite der Bereiche mit verringerter Materialstärke 12.1, 12.2 vergrößert
wird. Die umlaufenden Vorsprünge der unteren Rollen greifen
weiterhin im Bereich der Biegekante der aufgestellten Ränder 9.1, 9.2 ein.
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Ist
der maximale Aufstellwinkel erreicht, wie dies z. B. in 3 dargestellt
ist, so werden die Ränder 9.1, 9.2 des
Metallbands 7 beim jedem Einstich der umlaufenden Vorsprünge
der unteren Rolle weiterhin nach unten gezogen. Da der maximale
Aufstellwinkel nicht überschritten werden soll, werden die
Ränder 9.1, 9.2 des Metallbands 7 daher
in jedem weiteren Rollenpaar, also z. B. in dem Rollenpaar 4.1, 4.2,
vor dem Eingriff der umlaufenden Vorsprünge ein Stück
nach oben gebogen. Auch hierdurch wird im Bereich der Biegekante
der Ränder 9.1, 9.2 ein Fließen
des Materials des Metallbands 7 erzeugt und dadurch die
Ausbildung der Bereiche mit geringerer Materialstärke erleichtert.
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Haben
die Bereiche mit geringerer Materialstärke 12.1, 12.2 die
gewünschte Breite erreicht, so wird das Metallband 7 zu
einem Profil 8 umgeformt (siehe 5). Die
Ränder 9.1, 9.2 des Metallbands 7 werden
in die entgegengesetzte Richtung, d. h. nach oben, umgebogen. Es
schließen sich weitere Umformschritte an, bis das gewünschte
Profil 8 erzeugt wurde (6).
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Bei
dem Verfahren handelt es sich vorzugsweise um ein kontinuierliches
Verfahren.
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Das
Verfahren kann zudem weitere Fertigungsschritte wie Stanzen, Prägen
oder Ablängen der Profile 8 umfassen.
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Wie
bereits beschrieben, ist es bei breiten Metallbändern vorteilhafter,
nicht die Ränder des Metallbands umzubiegen, sondern die
benachbart zu dem oder den Einstichen angeordnete Bereiche. In diesem
Fall wird das oben beschriebene Verfahren dann statt an den Rändern
des Metallbands an den benachbart zu dem bzw. den Einstichen angeordneten
Bereichen durchgeführt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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