EP2959985B1

EP2959985B1 - Profilträger mit einer erhöhten biegefestigkeit aus kaltband sowie verfahren zur herstellung eines solchen

Info

Publication number: EP2959985B1
Application number: EP15000717.7A
Authority: EP
Inventors: Janina Wolf; Mario Schmidt; Dieter Krech
Original assignee: Bilstein GmbH and Co KG
Current assignee: Bilstein GmbH and Co KG
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2015-03-11
Publication date: 2019-06-12
Anticipated expiration: 2035-03-11
Also published as: DE102014009334A1; EP2959985A3; EP2959985A2; ES2744863T3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung Profilträgers mit einer erhöhten Biegefestigkeit gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Solch ein Verfahren ist z.B. in der US-A-3850019 offenbart.
Im Fahrzeugbau werden seit langem Formteile eingesetzt, die aus Metallblech gefertigt sind, welches zur Erhöhung der Biegefestigkeit räumlich verformt wird, um hierdurch das Flächenträgheitsmoment des Bauteils bei gleichem Materialeinsatz zu erhöhen. So ist es beispielsweise bekannt, die B-und C-Säulen bei PKWs, die im Falle eines Seitenaufpralls einen Großteil der vom auftreffen Fahrzeug übertragenen Energie absorbieren, als über die Länge hinweg gebogene Profilträger mit einem U-förmigen Profilquerschnitt auszugestalten, welche aus ebenem Metallblech mit einer homogenen Ausgangsdicke geformt werden. Obgleich sich die Biegefestigkeit der Profilträger durch die räumliche Verformung des Materials gegenüber Flachmaterial erheblich erhöht, ist es in Anbetracht der in den letzten Jahren zunehmenden Tendenz zur Reduzierung des Gewichts von Kraftfahrzeugen sowie der ständig steigenden Sicherheitsanforderungen wünschenswert, die Biegefestigkeit derartiger Profilträger bei einem vorgegebenen Gewicht des jeweiligen Bauteils weiter zu erhöhen, ohne dabei die Kosten für die Herstellung der Bauteile, beispielsweise durch den Einsatz von qualitativ hochwertigeren Werkstoffen, zu erhöhen.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Profilträgers aus Metallblech, insbesondere eines Seitenaufprallschutzes in einem PKW, zu schaffen, der bei einem vorgegebenen Bauteilgewicht sowie einer vorgegebenen Werkstoffqualität eine erhöhte Biegefestigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Profilträger wird vorzugsweise aus kalt gewalztem Stahlblech, d.h. sogenanntem Kaltband, gefertigt, welches am Anfang des Herstellungsprozesses eine im Wesentlichen homogene Materialdicke besitzt. Obgleich der Profilträger bevorzugt als Seitenaufprallschutz in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird, eignet er sich grundsätzlich auch für den Einsatz in anderen Anwendungen, beispielsweise als Träger in einer Tragkonstruktion eines Gebäudes oder Bauwerks, wie beispielsweise einem Hochhaus, einer Brücke oder einer Kuppel.
Der erfindungsgemäße Profilträger besitzt hierbei in der einfachsten Ausführungsform eine im Wesentlichen U-förmige Querschnittsform mit einer ersten Kraftangriffsfläche, an der wenigstens ein erster und ein zweiter im Winkel zur Kraftangriffsfläche verlaufender Steg angeordnet sind, die sich über die Länge des Profilträgers hinweg erstrecken. So weit in der vorliegenden Anmeldung von einer Kraftangriffsfläche gesprochen wird, soll hiermit diejenige Fläche des Trägers bezeichnet sein, an welcher eine externe Kraft auf den Träger einwirkt. Dies ist im Falle der zuvor genannten einfachsten Ausführungsform des Profilträgers mit U-förmigem Querschnitt der Rücken des U-Profils, welcher z.B. im Falle eines Seitenaufprallschutzes in einem PKW zuerst mit dem kollidierenden Fahrzeug in Kontakt gelangt. Der erfindungsgemäße Profilträger ist hierbei im Falle eines Seitenaufprallschutz an seinen Enden eingespannt, was beispielsweise durch Verschweißen mit dem oberen und dem unteren Türholm erfolgen kann.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Profilträger in der zuvor beschriebenen Grund-Ausführungsform dadurch hergestellt, dass zunächst ein Stahlband mit einer im Wesentlichen konstanten Anfangsdicke einem Walzenpaar zugeführt wird, welches abwechselnd nebeneinander liegende Bereiche mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist, derart, dass das Stahlband nach dem Abwalzen auf unterschiedliche Dicken einen der ersten Kraftangriffsfläche zugeordneten Bereich mit einer vergrößerten Materialdicke und einen ersten und zweiten sich beiderseits an diesen Bereich anschließenden Bereich mit einer verringerten Materialdicke aufweist, die dem ersten und zweiten Steg zugeordnet sind. Im Anschluss daran wird dann das auf unterschiedliche Dicken gewalzte Stahlband insbesondere durch Formwalzen räumlich in der Weise umgeformt, dass die Bereiche mit verringerter Materialdicke unter Bildung der Stege, die bei der Grund-Ausführungsform des Profilträgers den beiden Schenkeln des U-förmigen Querschnitts entsprechen, bevorzugt parallel zueinander und bevorzugt auch im rechten Winkel zum Bereich mit vergrößerter Materialdicke verlaufen, der in diesem Falle dem Rücken des U-förmigen Profilträgers entspricht. Anstelle von Formwalzen ist es jedoch ebenfalls möglich, dass auf unterschiedliche Dicken abgewalzte Metallband nach dem Walzen in Platinen zu zerschneiden und im Anschluss daran durch eine Presse in die räumliche Form des Profilträgers umzuformen.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass sich die Biegefestigkeit des Profilträgers aufgrund des zusätzlichen Materials in dem Bereich mit vergrößerter Materialdicke, d.h. im Bereich des Rückens des U-förmigen Trägers, gegenüber einem Träger, der aus demselben Werkstoff mit einer konstanten Materialdicke hergestellt ist, überproportional stark erhöht. Dieser zusätzliche Gewinn an Biegefestigkeit wird nicht nur dadurch erhalten, dass der verdickte Bereich als solcher insgesamt ein größeres Flächenträgheitsmoment aufweist, sondern dadurch, dass dieser Bereich aufgrund seiner vergrößerten Dicke insgesamt höhere Schubkräfte aufnehmen kann, die beim Einwirken einer Kraft in der Normalenrichtung auf die Kraftangriffsfläche innerhalb des Materials der Kraftangriffsfläche in Längsrichtung des Trägers wirken, ohne dass es zu Verwerfungen des Materials kommt. Hinzu kommt, dass durch das Abwalzen in den Bereichen mit verringerter Materialdicke eine Kaltverfestigung des Werkstoffs eintritt, die wiederum dazu führt, dass diese Bereiche, d.h. die Schenkel des U-förmigen Profilträgers, im Falle der Grund-Ausführungsform, eine höhere Festigkeit aufweisen, als dies bei einem herkömmlichen Träger mit gleichem Gewicht der Fall ist, der durch Umformen aus einem Material mit einer konstanten Materialdicke gefertigt wurde.
Ein weiterer Vorteil der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Profilträger besteht darin, dass sich der Werkstoff aufgrund des gegenüber den anderen beiden Bereichen nicht oder weniger stark kaltverfestigten verdickten Bereichs erheblich besser umformen lässt, da das Material in den Eckbereichen während des Umformvorgangs vereinfacht ausgedrückt aus dem weicheren und duktileren Material des verdickten Rückenbereichs heraus gezogen wird. Demgegenüber fließt der Werkstoff beim Umformvorgang aus den angrenzenden kaltverfestigten Bereichen, welche die Schenkel/Stege des fertig geformten Trägers bilden, nahezu nicht nach, wodurch sich diese nicht einschnüren oder in sonstiger Weise nachteilig deformiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Abwalzen des Stahlbandes auf unterschiedliche Dicken weiterhin das Erzeugen eines sich an den zweiten Bereich mit verringerter Materialdicke anschließenden, einer zweiten Kraftangriffsfläche zugeordneten zweiten Bereichs mit vergrößerter Materialdicke sowie eines sich an diesen anschließenden dritten Bereichs mit einer verringerten Materialdicke. Bei dieser Ausführungsform schließt das Umformen dementsprechend ein Abwinkeln des zweiten Bereichs mit vergrößerter Materialdicke in einem vorzugsweise rechten Winkel zum angrenzenden zweiten Bereich mit verringerter Materialdicke und das Abwinkeln des dritten Bereichs mit verringerter Materialdicke in einem bevorzugt ebenfalls rechten Winkel zum zweiten Bereich mit vergrößerter Dicke mit ein, so dass ein Profilträger mit einem im Wesentlichen S-artigen Querschnitt entsteht. Dieser besitzt dementsprechend zwei Kraftangriffsflächen, die versetzt und parallel gegenüberliegend zueinander angeordnet sind und durch einen zentralen Steg, der durch den zweiten Bereich mit verringerter Materialdicke gebildet wird, miteinander verbunden sind.
Nach einem weiteren der Erfindung zu Grunde liegenden Gedanken umfasst das Abwalzen des Stahlbandes auf unterschiedliche Dicken weiterhin das Erzeugen eines sich an den dritten Bereich mit verringerter Materialdicke anschließenden, einer dritten Kraftangriffsfläche zugeordneten dritten Bereichs mit vergrößerter Materialdicke sowie eines sich an diesen anschließenden vierten Bereichs mit verringerter Materialdicke. Nach dem Abwalzen des Stahlbandes in der zuvor beschriebenen Weise wird dieses durch eine Umformeinrichtung, z.B. Formwalzen, eine Abkantvorrichtung oder auch eine Presse so umgeformt, dass der dritte Bereich mit vergrößerter Materialdicke im rechten Winkel zum angrenzenden dritten Bereich mit verringerter Materialdicke und der vierte Bereich mit verringerter Materialdicke im rechten Winkel zum dritten Bereich mit vergrößerter Dicke verlaufen, so dass ein Profilträger mit einem Querschnitt entsteht, der die Form von zwei im Abstand zueinander angeordneten umgedrehten U's besitzt, deren benachbarte Schenkel durch einen horizontalen Balken miteinander verbunden sind.
Der auf diese Weise hergestellte erfindungsgemäße Profilträger besitzt gegenüber den zuvor beschriebenen Ausführungsformen eine nochmals weiter erhöhte Biegefestigkeit, wobei die beiden horizontal verlaufenden ersten und dritten Kraftangriffsflächen bei einem Einsatz als Seitenaufprallschutz in einen Kraftfahrzeug vorzugsweise zur Außenseite des Fahrzeugs weisen, um mit dem kollidierenden Fahrzeug zuerst in Kontakt zu gelangen. Diese Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Profilträgers besitzt den Vorteil, dass die bei einem Aufprall wirkenden Kräfte an einer insgesamt vergrößerten Oberfläche am Träger angreifen, wodurch in Verbindung mit den beiden zusätzlichen innenliegenden Stegen aus dünnwandigem kaltverfestigtem Material die Gefahr eines lokalen Einknickens des Profilträgers weiter reduziert wird.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Übergänge zwischen den Abschnitten vergrößerter Dicke und den Abschnitten verringerter Dicke nach dem Abwalzen des Stahlbandes und vor dem Umformen desselben scharfkantig ausgestaltet. Durch diese - im mathematischen Sinne - unstetigen Übergänge werden nach dem Umformen des abgewalzten Stahlbandes Profilträger erhalten, die durchweg ebenflächige Rücken- und Seitenbereiche und wohldefinierte Kanten aufweisen.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung besitzen die Übergänge zwischen den Abschnitten vergrößerter Dicke und den Abschnitten verringerter Dicke nach dem Abwalzen des Stahlbandes einen stetigen Verlauf, d.h. einen kantenlosen Übergang. Hierdurch ergibt sich nach dem Umformen ein Profilträger, bei dem die Übergänge zwischen dem Rücken und den seitlichen Stegen fließend sind, d.h. die Längskanten einen abgerundeten Querschnitt besitzen. Ein besonderer Vorteil dieser Ausführungsform ist es, dass das Material während des Umformvorgangs aus den Zwischenbereichen oder Übergangsbereichen nachfließen kann, was den Umformungsprozess erleichtert und die Gefahr einer Rissbildung im Bereich der abgerundeten Längskanten reduziert.
Um die Festigkeitsunterschiede zwischen den abgewalzten Bereichen verringerter Dicke und den Bereichen vergrößerter Dicke weiter zu erhöhen und hierdurch die Festigkeit des fertigen Profilträgers insgesamt weiter zu verbessern, erfolgt das Abwalzen des Stahlbandes auf unterschiedliche Dicken bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durch eine Walze mit einem offenen Kaliber. Hierdurch wird die Materialdicke in dem Bereich oder den Bereichen mit vergrößerter Dicke während des Abwalzens nicht verändert, so dass diese Bereiche gegenüber den angrenzenden abgewalzten, kaltverfestigten Bereichen eine deutlich höhere Duktilität, bzw. Umformbarkeit besitzen.
Demgegenüber weisen die angrenzenden Bereiche verringerter Dicke, welche im Endprodukt die Stege bilden, aufgrund der Kaltverfestigung eine nochmals vergrößerte Festigkeit bei verringertem Gewicht auf, was sich insgesamt positiv auf die Gesamtfestigkeit des Trägers auswirkt. Hinzu kommt, dass der Umformprozess dadurch erleichtert wird, dass die Duktilität des verdickten Bereichs mit hoher Genauigkeit durch eine entsprechende Auswahl des Ausgangswerkstoffs eingestellt werden kann, da durch den Einsatz eines offenen Kalibers keine Kaltverfestigung in diesem Bereich auftritt und der Werkstoff in diesem Bereich daher seine ursprünglichen Eigenschaften beibehält. Hierdurch ergibt sich der weitere Vorteil, dass das Material während des Umformprozesses beim Abwinkeln der seitlichen Stege gegenüber dem Rücken nahezu ausschließlich aus den Bereichen vergrößerter Dicke gezogen wird, wohingegen nahezu kein Material aus den kaltverfestigten Bereichen verringerter Dicke abfließt. Demgemäß treten während des Umformvorgangs keine Einschnürungsprozesse des Werkstoffs im Bereich der Stege auf, was die Gesamtfestigkeit des erfindungsgemäßen Profilträgers weiter verbessert.
Nach einem weiteren der Erfindung zu Grunde liegenden Gedanken umfasst das Umformen des abgewalzten Stahlbandes das Ziehen eines Kragens und/oder das Streckziehen des Werkstoffs in wenigstens einem der Bereiche mit vergrößerter Materialdicke. Dadurch, dass der Werkstoff in den Bereichen mit vergrößerter Materialdicke erfindungsgemäß eine deutlich größere Duktilität, als in den angrenzenden kalt verfestigten Bereichen aufweist, und zudem aufgrund der größeren Dicke mehr Material zur Verfügung steht, welches beim Herausziehen eines Kragen nachfließen kann, ergibt sich der Vorteil, dass in die so erzeugten Kragen beispielsweise Gewinde eingeschnitten werden können, über die sich mittels geeigneter Schrauben weitere Bauteile unmittelbar an der Außenseite des erfindungsgemäßen Profilträgers anschrauben lassen, ohne dass hierfür zusätzliche Muttern oder dergleichen auf das Werkstück aufgeschweißt werden müssen, wie dies bei herkömmlich hergestellten Profilträgern erforderlich ist. In entsprechender Weise können ebenfalls Vorsprünge oder Sicken durch Streckziehen des Materials in den Bereichen vergrößerter Dicke eingebracht werden, welche ebenfalls zur direkten Befestigung von weiteren Bauteilen, bzw. zur formschlüssigen Verbindung eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Profilträger mit anderen Bauteilen dienen können.
Obgleich als Werkstoff bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung Kaltband zum Einsatz gelangt, kann als Ausgangswerkstoff alternativ auch Warmband verwendet werden.
Weiterhin kann es zur Vereinfachung der Logistik bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens von Vorteil sein, wenn das zugeführte Stahlband, sei es nun Kaltband oder Warmband, von einem Coil abgerollt, einer zuvor beschriebenen Walzeinrichtung zugeführt und im Anschluss daran das auf unterschiedliche Dicken abgewalzte Stahlband wiederum zu einem Coil aufgerollt wird. Die aufgerollten Coils können dann direkt zu den Umformbetrieben transportiert und dort wieder abgespult und durch entsprechende Umformeinrichtungen, wie z.B. kontinuierlich und sukzessiv auf die Stege und Rücken einwirkende Umformwalzen in die endgültige Form der Pofilträger überführt und dann durch eine geeignete Schneideinrichtung auf die gewünschte Länge abgelängt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen anhand von zwei bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1a: eine schematische Darstellung eines zwischen einem Walzenpaar angeordneten Stahlbandes mit konstanter Dicke zur Erzeugung eines U-förmigen erfindungsgemäßen Profilträgers vor dem Abwalzen,
Fig. 1b: das Stahlband von Fig. 1a während des Abwalzens,
Fig. 1c: das fertig abgewalzte Stahlband mit einem zentralen Bereich erhöhter Dicke und zwei angrenzenden kaltverfestigten Bereichen verringerter Dicke,
Fig. 1d: das Stahlband von Fig. 1c beim Formen der senkrechten Stege/Schenkel
Fig. 1e: den fertigen Profilträger gemäß der Grund-Ausführungsform,
Fig. 2a: ein Walzenpaar zur Erzeugung eines doppelt U-förmigen Profilträgers zur Verwendung als Seitenaufprallschutz in einem Kraftfahrzeug mit einem dazwischen angeordneten Stahlband vor dem Abwalzen,
Fig. 2b: das Walzenpaar von Fig. 2a während des Abwalzens,
Fig. 2c: das auf unterschiedliche Dicken abgewalzte Stahlband von Fig. 2a und 2b,
Fig. 3a-d: eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Profilträgers und dessen Herstellung.

Wie in Fig. 1e gezeigt ist, umfasst ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Profilträger 1 mit einem U-förmigen Querschnitt eine erste, auch als Rücken bezeichnete Kraftangriffsfläche 40a, von der aus sich zwei auch als Stege bezeichnete Schenkel 60a und 60b im rechten Winkel und parallel zueinander weg erstrecken. Die erste Kraftangriffsfläche 40a ist dabei eine Fläche, in die eine mit dem Pfeil F bezeichnete Kraft eingeleitet wird, wie z.B. die Stoßkräfte, die im Falle einer Kollision durch ein fremdes Fahrzeug auf den Träger 1 ausgeübt werden, wenn dieser als Aufprallschutz im Tür- oder Dachbereich eines nicht naher gezeigten Kraftfahrzeugs eingesetzt wird.
Zur Herstellung des in Fig. le gezeigten Profilträgers 1 wird zunächst ein Stahlband 2 mit einer im Wesentlichen konstanten Anfangsdicke einem Walzenpaar 3a, 3b zugeführt, von denen die untere Walze 3b einen konstanten Durchmesser und die obere Walze 3 zwei äußere Abschnitte 5v sowie einen dazwischen liegenden Abschnitt 5r mit einem reduzierten Durchmesser besitzt. Durch das in Fig. 1b angedeutete Abwalzen des Stahlbandes 2 entsteht bei diesem in dem Abschnitt 5r ein der ersten Kraftangriffsfläche 40a zugeordneter Bereich 4a mit vergrößerter Materialdicke, in dem der Ausgangswerkstoff nicht oder nur geringfügig abgewalzt wurde. In den beiden angrenzenden äußeren Abschnitten 5v wird der Werkstoff hingegen stark abgewalzt, z.B. bis auf 20% der Ursprungsdicke, wodurch ein Bereich 6a, 6b mit verringerter Materialdicke entsteht, in dem das Material durch den Abwalzvorgang kaltverfestigt ist. Aufgrund dieser Kaltverfestigung besitzt der Werkstoff in diesen beiden Bereichen 6a, 6b mit verringerter Materialdicke eine erheblich höhere Festigkeit, als im Bereich 4a.
Das auf seine endgültige Dicke abgewalzte Stahlband 2 (Fig. 1c) wird im Anschluss daran aus den Walzen 3a, 3b entnommen und einer Umformeinrichtung zugeführt, die in Fig. 1d durch drei Formwalzen 7a, 7b und 7c symbolisiert ist. In dieser werden der erste und der zweite Bereich verringerter Materialdicke 6a, 6b, welche den Stegen oder Schenkeln 60a, 60b im Profilträger 1 zugeordnet sind, gegenüber dem ersten Bereich vergrößerter Materialdicke 4a, welcher der Kraftangriffsfläche 40a zugeordnet ist, um vorzugsweise 90 ° abgewinkelt, um den Träger 1 in seine Endform zu bringen.
Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Profilträgers 1, welcher bevorzugt als Seitenaufprallschutz in einem PKW eingesetzt wird, wird nachfolgend beschrieben.
Dieser besitzt neben der ersten Kraftangriffsfläche 40a, von der aus der erste Steg oder Schenkel 60a entspringt, eine zweite rückseitige Kraftangriffsfläche sowie eine parallel zur ersten Kraftangriffsfläche 40a angeordnete dritte Kraftangriffsfläche, die über einen zweiten Steg 60b sowie einen dritten Steg 60c miteinander verbunden sind. Von der dritten Kraftangriffsfläche erstreckt sich ein vierter Steg oder Schenkel parallel zum ersten Steg oder Schenkel 60a, so dass sich ein Profilträger ergibt, der im Querschnitt betrachtete die Form von zwei über die zweite Kraftangriffsfläche miteinander verbundenen (umgekehrten) U 's besitzt.
Zur Herstellung des Profilträgers 1 wird zunächst ein Stahlband 2 mit einer im Wesentlichen konstanten Anfangsdicke einem in den Figuren 2a und 2b gezeigten Walzenpaar 30a, 30b zugeführt, von denen die untere Walze 30b einen zentralen Abschnitt 50r mit einem verringerten Durchmesser besitzt, an den sich beiderseits zwei Abschnitte 50v mit einem vergrößerten Durchmesser anschließen. Demgegenüber besitzt die obere Walze 30a einen zentralen Abschnitt 50v mit einem größeren Durchmesser und zwei an diesen angrenzende Abschnitte 50r mit reduziertem Durchmesser, an die sich wiederum jeweils ein Abschnitt 50v mit vergrößertem Durchmesser anschließt, wie dies in Fig. 2a und 2b gezeigt ist. Durch das in Fig. 2b angedeutete Abwalzen des Stahlbandes 2 entsteht ein in Fig. 2c angedeutetes Stahlband 2, welches insgesamt vier kaltverfestigte Bereiche 6a, 6b, 6c und 6d mit verringerter Materialdicke und drei zwischen diesen angeordnete Bereiche 4a, 4b und 4c mit vergrößerter Materialdicke besitzt, von denen der mittlere zweite Bereich 4b auf der den anderen beiden Bereichen 4a, 4b gegenüberliegenden Seite des profilierten Stahlbandes 2 geformt ist.
Im Anschluss daran wird das in Fig. 2c gezeigte Stahlband 2 durch eine nicht näher gezeigte Umformeinrichtung, z.B. mit Hilfe von nacheinander und an verschiedenen Stellen angreifenden Profilierwalzen, in die zuvor beschriebene Endform überführt, in der die Bereiche 4a, 4b und 4c zu der ersten, zweiten und dritten Kraftansriffsfläche korrespondieren, und die Bereiche 6a bis 6c dem ersten bis vierten Steg zugeordnet sind.
Schließlich ist in Fig. 3d eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Profilträgers 1 gezeigt, bei dem die erste Kraftangriffsfläche 4a an ihrer Oberseite abgerundete Längskanten aufweist.
Zur Herstellung dieser Ausführungsform des Profilträgers 1 wird ein in den Figuren 3a bis 3b dargestelltes Walzenpaar 3a, 3b mit einer oberen Walze 3a verwendet, bei der die Übergänge von dem zentralen Abschnitt 5r mit verringertem Durchmesser zu den beiden angrenzenden Abschnitten 5v mit vergrößertem Durchmesser stetig, d.h. im Sinne der vorliegenden Anmeldung nicht sprunghaft, sondern kontinuierlich oder fließend sind. Nach dem Abwalzen des Stahlbandes (Fig. 3b) ergibt sich ein in Fig. 3c gezeigtes profiliertes Stahlband 2, das im Anschluss daran durch Formwalzen oder dgl. in die in Fig. 3d gezeigte Endform des Profilträgers umgeformt wird.

Bezugszeichenliste

1: Profilträger
2: Stahlband
3a: erste Walze
3b: zweite Walze
4 a: erster Bereich vergrößerter Materialdicke
4 b: zweiter Bereich vergrößerter Materialdicke
4 c: dritter Bereich vergrößerter Materialdicke
5r: Abschnitt mit verringertem Durchmesser der Walzen von Fig. 1 und 3
5v: Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser der Walzen von Fig. 1 und 3
6a: erster Bereich verringerter Materialdicke
6b: zweiter Bereich verringerter Materialdicke
6c: dritter Bereich verringerter Materialdicke
6d: vierter Bereich verringerter Materialdicke
7a: erste Formwalze
7b: zweite Formwalze
7c: dritte Formwalze
40a: erste Kraftangriffsfläche
40b: zweite Kraftangriffsfläche
40c: dritte Kraftangriffsfläche
30a: erste Walze der Ausführungsform von Fig. 2a
30b: zweite Walze der Ausführungsform von Fig. 2a
50r: Abschnitt mit verringertem Durchmesser der Walzen von Fig. 2
50v: Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser der Walzen von Fig. 2
F: Pfeil

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Profilträgers (1) aus Stahlblech mit einer erhöhten Biegefestigkeit, welcher wenigstens eine erste Kraftangriffsfläche (40a) aufweist, an der wenigstens ein erster und ein zweiter im Winkel zur Kraftangriffsfläche (40a) verlaufender Steg (60a, 60b) angeordnet sind, die sich über die Länge des Profilträgers (1) hinweg erstrecken,
mit den folgenden Verfahrensschritten:
- Abwalzen von Stahlband (2) mit einer im Wesentlichen konstanten Dicke auf unterschiedliche Dicken derart, dass ein der ersten Kraftangriffsfläche (40a) zugeordneter Bereich (4a) mit vergrößerter Materialdicke und ein erster und ein zweiter sich beiderseits an diesen Bereich (4a) anschließender, dem ersten und zweiten Steg (60a, 60b) zugeordneter Bereich (6a, 6b) mit verringerter Materialdicke entsteht, und

- räumliches Uniformen des gewalzten Stahlbandes (2) derart, dass die Bereiche (6a, 6b) mit verringerter Materialdicke zur Bildung der Stege (60a, 60b) parallel zueinander und im rechten Winkel zum Bereich (4a) mit vergrößerter Materialdicke verlaufen.
dadurch gekennzeichnet,
dass das Abwälzen des Stahlbandes (2) auf unterschiedliche Dicken weiterhin das Erzeugen eines sich an den zweiten Bereich (6b) mit verringerter Materialdicke anschließenden, einer zweiten Kraftangriffsfläche zugeordneten zweiten Bereichs (4b) mit vergrößerter Materialdicke sowie eines sich an diesen anschließenden dritten Bereichs (6c) mit verringerter Materialdicke umfasst, und dass das Umformen das Abwinkeln des zweiten Bereichs (4b) mit vergrößerter Materialdicke im rechten Winkel zum angrenzenden zweiten Bereich (6b) mit verringerter Materialdicke und das Abwinkeln des dritten Bereichs (6c) mit verringerter Materialdicke im rechten Winkel zum zweiten Bereich (4b) mit vergrößerter Dicke umfasst, derart, dass ein Profilträger (1) mit einem im Wesentlichen S-artigen Querschnitt entsteht und dass das Abwälzen des Stahlbandes (2) auf unterschiedliche Dicken weiterhin das Erzeugen eines sich an den dritten Bereich (6c) mit verringerter Materialdicke anschließenden, einer dritten Kraftangriffsfläche (4c) zugeordneten dritten Bereichs (4c) mit vergrößerter Materialdicke sowie eines sich an diesen anschließenden vierten Bereichs (6d) mit verringerter Materialdicke umfasst, und dass das Umformen das Abwinkeln des dritten Bereichs (4d) mit vergrößerter Materialdicke im rechten Winkel zum angrenzenden dritten Bereich (6c) mit verringerter Materialdicke und das Abwinkeln des vierten Bereichs (6d) mit verringerter Materialdicke im rechten Winkel zum dritten Bereich (4c) mit vergrößerter Dicke umfasst, derart, dass ein Profilträger mit einem im Wesentlichen M-artigen Querschnitt entsteht.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Übergänge zwischen den Abschnitten vergrößerter Dicke (4a bis 4c) und den Abschnitten verringerter Dicke (6a bis 6d) nach dem Abwälzen des Stahlbandes (2) und vor dem Umformen desselben scharfkantig sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Übergänge zwischen den Abschnitten vergrößerter Dicke (4a bis 4c) und den Abschnitten verringerter Dicke (6a bis 6d) nach dem Abwalzen des Stahlbandes (2) und vor dem Umformen desselben stetig sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
das das Abwälzen des Stahlbandes (2) auf unterschiedliche Dicken durch eine Walze (3a, 3b; 30a, 30b) mit wenigstens einem offenen Kaliber erfolgt, derart, dass die Materialdicke in wenigstens einem Bereich mit vergrößerter Dicke nach dem Abwalzen der Materialdicke des Stahlbandes (2) vor dem Abwälzen entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Umformen des abgewalzten Stahlbandes (2) das Ziehen eines Kragens und/oder das Streckziehen des Werkstoffs in wenigstens einem der Bereiche (4a bis 4c) mit vergrößerter Materialdicke umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Stahlband (2) vor dem Abwalzen auf unterschiedliche Dicken als Warmband zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das zugeführte Stahlband (2) von einem Coil abgerollt, einer Walzeinrichtung (8) zugeführt und im Anschluss daran das auf unterschiedliche Dicken abgewalzte Stahlband (2) wiederum zu einem Coil aufgerollt wird, welches zur Durchführung eines sich anschließenden Umformvorgangs an einen anderen Ort verbracht wird.