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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fertigungssystem zur Herstellung eines mit Durchbrüchen versehenen Metallbandes, das wenigstens eine Rollschneidvorrichtung zum Einbringen von Schlitzen in das Metallband und wenigstens eine Reckvorrichtung zum Aufweiten der in das Metallband eingebrachten Schlitze zu Durchbrüchen aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines mit Durchbrüchen versehenen Metallbandes unter Verwendung eines derartigen Fertigungssystems, sowie ein Metallband mit Durchbrüchen, das mittels eines derartigen Fertigungssystems und/oder eines derartigen Verfahrens hergestellt ist.
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Metallbänder der eingangs genannten Art werden beispielsweise zur Armierung eines Formkörpers aus einer spritzfähigen Masse, wie beispielsweise eines Dichtungsstrangs aus einem elastomeren Werkstoff, eingesetzt. Des Weiteren können derartige Metallbänder als Filter, als Sieb oder als Gitter eingesetzt werden.
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Zur Erzeugung der Durchbrüche ist es bekannt, in einem kontinuierlichen Herstellungsprozess durch rotatives Schneiden Schlitze in das Metallband einzubringen und diese durch Recken zu Durchbrüchen aufzuweiten.
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Um eine geringe Toleranz in den mechanischen und dimensionellen Eigenschaften des Metallbandes zu erzielen, wird als Rohmaterial für das Metallband ein sogenanntes Kaltband eingesetzt. Zur Erzeugung eines Kaltbandes wird ein sogenanntes Warmband verwendet, welches anschließend in mehreren Stufen kaltgewalzt und dazwischen geglüht wird. Die Anzahl der Prozessschritte kann verringert werden, wenn man auf bestimmte Eigenschaften der Metalle verzichtet, beispielsweise die Dickentoleranz, die minimale oder maximale Zugfestigkeit und/oder die minimale oder maximale Dehnung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fertigungssystem, ein Verfahren sowie ein Metallband zu schaffen, die den Einsatz von Rohmaterial ermöglichen, das eine hohe Toleranz in den mechanischen und geometrischen Eigenschaften sowie eine geringe Fertigungstiefe aufweist.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Fertigungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und ein Metallband mit den Merkmalen des Anspruchs 10 vorgeschlagen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des Fertigungssystems, des Verfahrens und des Metallbands sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Fertigungssystem zur Herstellung eines mit Durchbrüchen versehenen Metallbandes vorgeschlagen. Das Fertigungssystem weist wenigstens eine Rollschneidvorrichtung zum Einbringen von Schlitzen in das Metallband, wenigstens eine Reckvorrichtung zum Aufweiten der in das Metallband eingebrachten Schlitze zu Durchbrüchen und wenigstens eine Umformvorrichtung und/oder wenigstens eine Wärmeeintragsvorrichtung zur Veränderung wenigstens einer Werkstoffeigenschaft des Metallbandes auf.
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Durch die Integration zusätzlicher Prozessschritte, welche durch das Vorsehen wenigstens einer Umformvorrichtung und/oder wenigstens einer Wärmeeintragsvorrichtung realisiert werden, können die Auswirkungen verminderter Toleranzen des Rohmaterials beziehungsweise Ausgangsmaterials im rotativen Schneidprozess eliminiert oder die Toleranzen des Rohmaterials beziehungsweise Ausgangsmaterials können verkleinert werden. Somit ist es möglich, als Rohmaterial beziehungsweise Ausgangsmaterial ein Metallband mit geringer Fertigungstiefe und hohen Toleranzen in geometrischer und/oder mechanischer Hinsicht einzusetzen. Das Fertigungssystem ermöglicht die Verarbeitung eines Rohmaterials beziehungsweise Ausgangsmaterials mit geringer Fertigungstiefe und mit hoher Toleranz im Rollschneidverfahren in einem einzigen Prozess. Dadurch werden zusätzliche Transportwege, die beispielsweise bei der Verarbeitung eines Warmbandes zu einem Kaltband anfallen, vermieden und damit Handling- und Prozessenergie eingespart. Infolgedessen weist ein mittels dem erfindungsgemäßen Fertigungssystem hergestelltes Metallband eine verbesserte CO2-Bilanz auf. Darüber hinaus ermöglicht das Fertigungssystem die Materialeigenschaften des Metallbandes individuell einzustellen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Rohmaterial beziehungsweise das Ausgangsmaterial ein Metall, insbesondere Stahl, Aluminium oder Kupfer. Vorteilhaft ist das Ausgangsmaterial beziehungsweise das Rohmaterial ein sogenanntes Schmalcoil, welches eine Breite zwischen 20 mm und 120 mm, insbesondere zwischen 25 mm und 62 mm aufweisen kann. Ein Schmalcoil kann durch Spalten eines Warmbandes erzeugt werden.
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Vorteilhaft sind die Durchbrüche aus in Randabschnitte eines bandförmigen Grundkörpers des Metallbandes eingebrachte Randdurchbrüche und aus in einen Innenabschnitt des Grundkörpers eingebrachte Innendurchbrüche gebildet.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist mittels der Umformvorrichtung und/oder der Wärmeeintragsvorrichtung eine Zugfestigkeit, eine Bruchdehnung und/oder eine Streckgrenze des Metallbandes einstellbar. Dadurch lassen sich mittels der Umformvorrichtung und/oder der Wärmeeintragsvorrichtung die Materialeigenschaften des Metallbandes individuell einstellen. So kann beispielsweise mittels der Umformvorrichtung die Zugfestigkeit des Metallbandes eingestellt werden, oder mittels der Wärmeeintragsvorrichtung kann die Dehnung des Metallbandes eingestellt werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Reihenfolge der Vorrichtungen veränderbar. Durch die Veränderung der Reihenfolge der Vorrichtungen kann gezielt die Toleranz des Rohmaterials verkleinert und dadurch eine maßgeschneiderte Einstellung der Eigenschaften des Metallbandes erzielt werden. So können beispielsweise vor oder nach der Rollschneidvorrichtung und/oder der Reckvorrichtung eine Umformvorrichtung und eine Wärmeeintragsvorrichtung angeordnet sein. Alternativ kann eine Umformvorrichtung oder eine Wärmeeintragsvorrichtung vor oder nach der Rollschneidvorrichtung und/oder nach der Reckvorrichtung angeordnet sein. Weiter alternativ kann vor der Rollschneidvorrichtung eine Umformvorrichtung und nach der Reckvorrichtung kann eine Wärmeeintragsvorrichtung angeordnet sein.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Anzahl der Vorrichtungen veränderbar. So kann das Fertigungssystem mehrere Umformvorrichtungen und/oder mehrere Wärmeeintragsvorrichtungen aufweisen. Beispielsweise können mehrere Umformvorrichtungen hintereinander angeordnet sein, um das Rohmaterial beziehungsweise das Ausgangsmaterial in mehreren Stufen umzuformen und dadurch die Zugfestigkeit einzustellen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Umformvorrichtung als eine Walzvorrichtung und/oder eine Richtvorrichtung ausgebildet. Die Richtvorrichtung kann eine Vielzahl an Walzen aufweisen, über welche das Metallband umgelenkt und gerichtet wird, um dadurch die Dehnung des Metallbandes zu erhöhen. Die Walzvorrichtung ist vorteilhaft eine Kaltwalzvorrichtung. Mittels der Kaltwalzvorrichtung wird das Metallband gewalzt und dadurch dessen Zugfestigkeit verändert. Alternativ kann die Walzvorrichtung als eine Warmwalzvorrichtung ausgebildet sein.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Wärmeeintragsvorrichtung als eine Glühvorrichtung ausgebildet. Mittels der Glühvorrichtung wird das Metallband erwärmt und wieder abgekühlt, um dadurch die mechanischen Eigenschaften des Metallbandes einzustellen. Insbesondere kann mittels der Glühvorrichtung die Dehnung des Metallbandes verändert werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Reckvorrichtung als eine Walzstreckvorrichtung ausgebildet. Mittels der Walzstreckvorrichtung werden die in das Metallband eingebrachten Schlitze zu Durchbrüchen aufgeweitet. Durch Einstellung des Walzgrades kann die Öffnungsweite der Durchbrüche verändert werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines mit Durchbrüchen versehenen Metallbandes unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Fertigungssystems vorgeschlagen. Bei dem Verfahren wird zunächst ein Metallband bereitgestellt. In das Metallband werden Schlitze mittels einer Rollschneidvorrichtung eingebracht, und anschließend wird das geschlitzte Metallband mittels einer Reckvorrichtung gereckt, um die Schlitze zu Durchbrüchen aufzuweiten. Das Metallband wird vor dem Einbringen der Schlitze und/oder nach dem Recken mittels wenigstens einer Umformvorrichtung umgeformt und/oder mittels wenigstens einer Wärmeeintragsvorrichtung wärmebehandelt.
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Durch das Umformen und/oder Wärmebehandeln des Metallbandes können in einem einzigen Prozess sowohl ein Rollschneidverfahren durchgeführt werden als auch die mechanischen Eigenschaften des Metallbandes eingestellt werden. Dadurch kann als Rohmaterial oder Ausgangsmaterial ein Metallband mit geringer Fertigungstiefe und hohen Toleranzen eingesetzt werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Metallband ein Endlosband.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Metallband mittels der Umformvorrichtung gewalzt oder gerichtet und/oder mittels der Wärmeeintragsvorrichtung geglüht.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Metallband mit Durchbrüchen vorgeschlagen, das mittels eines erfindungsgemäßen Fertigungssystems und/oder mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Ausgangsmaterial des Metallbandes ein Warmband.
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Nachfolgend werden ein Metallband, ein Fertigungssystem, ein Verfahren zur Herstellung eines mit Durchbrüchen versehenen Metallbandes sowie weitere Merkmale und Vorteile anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den Figuren schematisch dargestellt ist. Hierbei zeigt:
- 1 eine Draufsicht auf ein Metallband; und
- 2 eine schematische Darstellung eines Fertigungssystems zur Herstellung des in 1 dargestellten Metallbandes.
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In 1 ist ein Metallband 10 gezeigt, das beispielsweise zur Armierung eines nicht dargestellten Formkörpers, wie beispielsweise einer Dichtung, oder als Filter, als Sieb oder als Gitter eingesetzt wird.
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Das Metallband 10 weist einen bandförmigen Grundkörper 12 auf, der aus ersten Randabschnitten 14a und zweiten Randabschnitten 14b und einem dazwischen angeordneten Innenabschnitt 16 gebildet ist.
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Jeder der Randabschnitte 14a, 14b weist eine Vielzahl an Lamellen 18 auf, die von Randdurchbrüchen 20 unterbrochen sind. Die Randdurchbrüche 20 erstrecken sich von einem Rand 22 des Grundkörpers 12 quer zur Längsrichtung L nach innen, wobei sich immer zwei Randdurchbrüche 20 gegenüberliegen. Die Randdurchbrüche 20 sind nach innen keilförmig ausgebildet.
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In dem Innenabschnitt 16 sind Innendurchbrüche 24 eingebracht, die zu beiden Seiten hin keilförmig ausgebildet sind. Wie in 1 ersichtlich ist, ist abwechselnd in Längsrichtung L des Metallbands 10 zwischen zwei Randdurchbrüchen 20 jeweils ein Innendurchbruch 24 angeordnet, und zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Paaren von Randdurchbrüchen 20 sind zwei sich gegenüberliegende Innendurchbrüche 24 angeordnet.
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Das in 1 dargestellte Metallband 10, insbesondere die Randdurchbrüche 20 und die Innendurchbrüche 24 werden mittels dem in 2 dargestellten Fertigungssystem 30 hergestellt.
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Das Fertigungssystem 30 weist wenigstens eine Rollschneidvorrichtung 32 zum Einbringen von Schlitzen in das Metallband 10, wenigstens eine Reckvorrichtung 34 zum Aufweiten der in das Metallband 10 eingebrachten Schlitze zu den Durchbrüchen 20, 24, wenigstens eine Umformvorrichtung 36 zum Umformen des Metallbandes 10 und wenigstens eine Wärmeeintragsvorrichtung 38 zur Wärmebehandlung des Metallbandes 10 auf.
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Die Rollschneidvorrichtung 32 bringt Schlitze in das Metallband 10 ein. Hierzu kann die Rollschneidvorrichtung 32 ein rotierendes Schneidrad aufweisen, das die Schlitze in das Metallband 10 einbringt.
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Die Reckvorrichtung 34 zieht das Metallband 10 in Längsrichtung L in die Länge. Dadurch werden die Schlitze zu den Durchbrüchen 20, 24 aufgeweitet. Die Reckvorrichtung 34 kann als eine Walzstreckvorrichtung ausgebildet sein.
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Die Umformvorrichtung 36 formt das Metallband um, um die mechanischen und/oder geometrischen Eigenschaften des Metallbandes 10 zu verändern. Mittels der Umformvorrichtung 36 kann die Zugfestigkeit und/oder die Dehnung des Metallbandes 10 verändert werden. Die Umformvorrichtung 36 kann als eine Walzvorrichtung und/oder als eine Richtvorrichtung ausgebildet sein.
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Die Wärmeeintragsvorrichtung 38 dient zur Wärmebehandlung des Metallbandes 10, um die mechanischen und/oder geometrischen Eigenschaften des Metallbandes 10 zu verändern. Mittels der Wärmeeintragsvorrichtung 38 kann die Dehnung des Metallbandes 10 verändert werden. Die Wärmeeintragsvorrichtung 38 kann als eine Glühvorrichtung zum Glühen des Metallbands 10 ausgebildet sein.
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Die Reihenfolge der Vorrichtungen 32, 34, 36, 38 ist veränderbar. Vorliegend sind die Umformvorrichtung 36 und die Wärmeeintragsvorrichtung 38 vor der Rollschneidvorrichtung angeordnet. Alternativ kann die Wärmeeintragsvorrichtung 38 auch nach der Reckvorrichtung 34 oder vor der Umformvorrichtung 36 angeordnet sein. Ferner ist die Anzahl der Vorrichtungen 32, 34, 36, 38 veränderbar. Beispielsweise können mehrere Umformvorrichtungen 36 hintereinander in dem Fertigungssystem 30 angeordnet sein, um in mehreren Stufen das Metallband umzuformen und dessen Zugfestigkeit und/oder Dehnung zu erhöhen.
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Im Folgenden wird ein mögliches Verfahren zur Herstellung des Metallbands 10 mittels des Fertigungssystems 30 erläutert. Wie in 2 ersichtlich ist, wird zunächst ein Ausgangsmaterial 40 in Form eines Coils zur Verfügung gestellt. Das Ausgangsmaterial 40 ist ein Warmband in Form eines Schmalcoils, das eine Breite zwischen 20 mm und 120 mm, insbesondere zwischen 25 mm und 62 mm aufweist. Das Ausgangsmaterial 40 wird in das Fertigungssystem 30 eingeführt und in der Umformvorrichtung 36 umgeformt, insbesondere kalt gewalzt, so dass die Zugfestigkeit des Metallbands 10 erhöht wird. Nach dem Austritt des Metallbands 10 aus der Umformvorrichtung 36 wird das Metallband 10 der Wärmeeintragsvorrichtung 38 zugeführt, wo es geglüht wird, um die Dehnung des Metallbandes 10 zu erhöhen. Im Anschluss daran wird das Metallband 10 der Rollschneidvorrichtung 32 zugeführt, in der das Metallband 10 geschlitzt wird. Danach wird das Metallband der Reckvorrichtung 34 zugeführt, in der die Schlitze durch Walzstrecken zu Durchbrüchen 20, 24 aufgeweitet werden. Nach dem Walzstrecken wird das mit Durchbrüchen 20, 24 versehene Metallband 10 wieder zu einem Coil 42 aufgewickelt.
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Durch den Einsatz wenigstens einer Umformvorrichtung 36 und/oder wenigstens einer Wärmeeintragsvorrichtung 38 kann als Ausgangsmaterial 40 für das Metallband 10 ein Material eingesetzt werden, das eine geringe Fertigungstiefe und eine hohe Toleranz aufweist. Mittels der Umformvorrichtung 36 und/oder der Wärmeeintragsvorrichtung 38 können die mechanischen und/oder geometrischen Eigenschaften des Metallbands 10 gezielt eingestellt und so die Auswirkung der hohen Toleranzen des Ausgangsmaterials 40 eliminiert werden. Dadurch kann für den Rollschneidprozess als Ausgangsmaterial ein kostengünstiges Warmband eingesetzt werden. Durch die Prozessschritte des Umformens und Wärmebehandelns können die hohen Toleranzen des Warmbandes verringert werden.
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Das Fertigungssystem 30 ermöglicht in einem einzigen Prozess, sowohl die mechanischen und/oder geometrischen Eigenschaften eines Metallbandes 10 zu verändern als auch ein Rollschneidverfahren durchzuführen. Dadurch kann als Ausgangsmaterial 40 ein kostengünstiges Metallband 10, wie beispielsweise ein Warmband, eingesetzt werden. Infolgedessen werden Transportwege, die beispielsweise bei der Verarbeitung eines Warmbandes zu einem Kaltband anfallen, vermieden und damit Handling- und Prozessenergie eingespart, so dass ein mittels dem Fertigungssystem 30 hergestelltes Metallband 10 eine verbesserte CO2-Bilanz aufweist. Darüber hinaus ermöglicht das Fertigungssystem 30 die Materialeigenschaften des Metallbandes 10 individuell einzustellen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Metallband
- 12
- Grundkörper
- 14a
- erster Randabschnitt
- 14b
- zweiter Randabschnitt
- 16
- Innenabschnitt
- 18
- Lamelle
- 20
- Randdurchbruch
- 22
- Rand
- 24
- Innendurchbruch
- 30
- Fertigungssystem
- 32
- Rollschneidvorrichtung
- 34
- Reckvorrichtung
- 36
- Umformvorrichtung
- 38
- Wärmeeintragsvorrichtung
- 40
- Ausgangsmaterial
- 42
- Coil
- L
- Längsrichtung