SE517429C2 - Förfarande,tillverkningsprocess och tillverkningslinje för tillverkning av härdbara metalldetaljer med öppet tvärsnitt - Google Patents

Description

'Iota 10 15 20 25 30 517 429 2 F örfarandet enligt uppfinningen kommer att beskrivas här nedan med hänvisning till några utfóringsexempel som visas i bifogade figurer. Detaljer och delar med samma benämning och funktion som innefattas av olika objekt har samma hänvisningsbeteckningar med den skillnaden att de förses med suffix för att visa tillhörighet till ett specífikt objekt.

Fig. 1 visar schematiskt en process för tillverkning av detaljer i härdbart material där förfarandet enligt uppñnningen används.

Fig. 2 visar ett format profilelement i en perspektivvy.

Fig. 3 visar en ändvy av två sammanlagda och sarrnnanfogade profilelement som bildar ett arbetsstycke som ska härdas.

Fig. 4 visar ett annat format profilelement i en ändvy.

Fig. 5 visar en ändvy av ett ihopböjt och sammanfogat profilelement med den form som visas i fig. 4 och som därmed bildar ett arbetsstycke som ska härdas.

Förfarandet enligt uppfinningen inpassas lämpligen som en del, eller egentligen som flera delar, av en tillverkningsprocess (se fig. 1). En sådan tillverkningsprocess innefattar lämpligen ett formningssteg A, ett sammanfogningssteg B, ett härdningssteg C och ett separeringssteg D. Härdningssteget C innefattar vanligtvis ett uppvärmningssteg C; och ett kylningssteg C2.

Tillverkningsprocessen kan vara uppdelad enligt dessa steg A-D i distinkta fristående arbetsstationer. Vissa steg är så oberoende av det föregående och/eller det efterkommande steget att det arbete som utförs under dessa steg kan ske på annan plats och vid annan tidpunkt. Tillverkningsprocessens steg A-D kan, alla tillsammans eller några av dem, också tillsammans utgöra en mer kontinuerlig linj eproduktion.

Varje processteg kräver åtminstone en specifik anordning som kan utföra det arbete/den bearbetning som önskas i varje steg. Arbetet i flera processteg kan utföras i en och samma anordning om flera funktioner kan samordnas i en anordning. Om tillverkningen ska automatiseras är det lämpligt att dessa processteg följer på varandra. De anordningar som möjliggör förfarandet i tillverkningsprocessen bildar en tillverkningslinje.

Tillverkningen utgår från ämnen 1 (se fig. 1) av material som kan bearbetas, formas och härdas genom värrnning och kylning, företrädesvis järn- och stållegeringar eller andra metaller. Ämnena 1 har en storlek/form som är lämplig för valt fommingssätt och därtill hörande fommingsanordning. Ärnnena l har lämpligen formen av plåtar eller band.

Vid ett första förfarande för att erhålla ett arbetsstycke med med slutet tvärsnitt formas ämnena 1 i forrnningssteget A till profilelement 2. Om ärrmena 1 är plåtar matas de in i, eller placeras i, en fommingsanordning. Plåtama har före forrnningen A en bredd och en S:\MLU\dok\PATENTANSÖKNINGAR\110032300 SE MLU svetsning-uppklippningdoc »niin 10 15 20 25 30 517 429 3 längd som resulterar i att profilelementen 2 efter formningen A har bestämda och önskvärda mått. Om änmena 1 är band kan de antingen kapas till plåtar innan forrnningen A eller så kan ett kontinuerligt utmatat format, profilerat, band kapas i lämpliga längder efter forrrmingen A.

Forrnandet sker genom rullfornming i ett valsverk. Rullformningen kan kompletteras, eller ersättas, med annan formning, exempelvis pressning. Formningsanordníngens konstruktion är förut känd och beskrivs inte närmare i detalj och visas inte heller i detalj i figurema.

Varje profilelement 2 har en tredimensionell form med en längd l, en bredd b och en höjd h (se fig. 2). Profilelementen 2 är företrädesvis långsträckta med ett mått på längden l som är större än både bredden b och höjden h. Förhållandet mellan bredden b och höjden h kan bestämmas fritt. Andra förhållanden mellan sidolängdema är dock möjliga.

Varje profilelement 2 innefattar två flänsar 3 som bildar profilelementets yttersta delar och som sträcker sig i profilelementets längdriktning. Varje fläns 3 är i huvudsak plan eller innefattar plana partier.

Profilelementet 2 innefattar vidare en formad mittdel 4. Profilelementets mittdel 4 är i huvudsak U- eller C-forrnat. Mittdelen 4 har en treväggskonstruktion där två sidor 4a och 4b förbinds av ett mittstycke 4c. Mittstycket 4c är korrugerat. Även de andra sídoma 4a och 4b kan förses med rillor, bucklor eller andra typer av materialformningar (ej visat i figurerna).

Mittdelen 4 är vid vardera långsidan förbunden med en fläns 3.

Efter fornmingen A, under sammanfogningssteget B, fogas två profilelement 2 och 2' samman med varandra och bildar ett arbetsstycke 5.1 (se fig. 3). Profilelementen 2 och 2' läggs samman mot varandra på ett sådant sätt att flänsama 3 på ena plåten anligger mot den andra plåtens motsvarande flänsar 3”. Vardera flänsens plana parti/partier anligger mot den motliggande flänsens plana parti/partier.

Flänsama 3 och 3” fästs vid varandra genom ett fástförfarande av lämpligt förut känt slag, exempelvis svetsning. Svetsningen utförs så långt ut på flänsama som det är möjligt och lämpligt. Svetsningen utförs i de områden av flänsama som är plana. Arbetsstycket 5.1 erhåller då förstyvande svetsfogar 6.1 på vardera sidan, vid den yttre kanten på två motliggande och vid varandra fästade flänsar 3 och 3°, i profilelementens/arbetsstyckets längdriktning. Arbetsstycket 5.1 har ett slutet tvärsnitt och ett öppet inre utrymme 7.1 (se fig. 3).

Efler samrnanfogningssteget B härdas arbetsstycket 5.1 under ett härdningssteg C.

Arbetsstycket 5.1 värms under ett uppvärmningssteg Cl, i en uppvärmningsanordning.

(Uppvärmningsanordningens konstruktion är förut känd och beskrivs inte närmare i detalj och visas inte heller i detalj i figurerna.) Arbetsstycket 5.1 värms till en för materialet lämplig S:\MLU\dok\PATENTAN SÖKNINGARU 10032300 SE MLU svetsning-uppklippriingdoc 10 15 20 25 30 517 429 4 härdningstemperatur. En lämplig temperatur för exempelvis borstål ligger runt 900° C. När arbetsstycket 5.1 är uppvärmt kyls det under ett kylningssteg C2. Arbetsstycket 5.1 överförs då från uppvärmningsanordningen till en kylanordning. (Kylanordningens konstruktion är också förut känd och beskrivs inte närmare i detalj och visas inte heller i detalj i figurema.) Uppvärmning och kylning kan ske i ett kontinuerligt förlopp där uppvärnmingsanordningen står i förbindelse med kylanordningen på ett sådant sätt att arbetsstycket 5.1 kan passera de två anordningarna efter varandra genom kontinuerlig matning. Detta kan ske automatiskt.

Uppvärrnningsanordningen och kylanordningen kan alternativt vara kombinerade i en enda anordning och bilda en härdningsanordning där alla i härdningen C ingående steg, inklusive härdningsstegen Cl och CZ, utförs i en och sannna anordning, även utan att arbetsstycket 5.1 behöver flyttas.

När arbetsstycket 5.1 efter värmningcn C| och kylningen C; är härdat avlägsnas svetsfogarna 6.1 så att de två profilelementen 2 och 2' kan tas isär under separeringssteget D i processen. Svetsfogama 6.1 klipps lämpligen bort vilket innebär en materialförlust i flänsarna 3 och 3 '. Flänsarna 3 och 3' måste vara något överdimensionerade efter formningssteget A för att de både formade och härdade profilelementen 8 (se fig. l), som utgör tillverkningens slutprodukter, ska erhålla önskade dimensioner. Överdimensioneringen motsvaras i huvudsak av den materialmängd som kommer att avlägsnas vid isärtagningen D av profilelementen 2 och 2”. Flänsarna 3 och 3' på de endast formade profilelementen 2 och 2' är alltså bredare än vad de slutligen ska vara på de slutliga, både fonnade och härdade, profilelementen 8. Ju närmare respektive kant varje svetsfog är placerad desto mindre blir materialförlustcn.

Svetsfogama 6.1 har hjälpt till och stagat upp, förstyvat, arbetsstycket 5.1, och därmed de två profilelementen 2 och 2”, under härdningen C. Profilelementen 2 och 2' är därmed mindre fonnförändrade än vad de skulle ha varit om de passerat härningsprocessen var för sig, som tvâ profilelement med öppet tvärsnitt.

För att underlätta sarnrnanfogningssteget B kan profilelementen 2 och 2' fonnas och utmatas från två parallellt placerade formningsanordningar så att profilelementen 2 och 2' direkt efter forrrmingen kommer att samrnanläggas på det önskade sättet med flänsarna 3 och 3' mot varandra.

Det är naturligtvis möjligt att sammanfoga fler än två profilelement för att erhålla arbetsstycket med slutet tvärsnitt. De formade profilelementen, och då framför allt flänsarna, kan behöva ha en annan form än då det bara är två profilelement som ska sammanläggas. Det kan exempelvis vara behövligt att vinkla flänsarna i förhållande till sidorna av varje »s;\MLU\<10|<\PA1'ENrANsöKNrNGAR\110032300 ss MLU svermingarppuippmngifloc I fi. i annan 10 15 20 25 30 517 429 s profilelements mittdel. Profilelementen i sig kan ha en annan form än den här ovan beskrivna bara de har ett öppet tvärsnitt.

Vid ett andra förfarande formas ämnena 1 under formningssteget A till ett profilelement 2” med öppet tvärsnitt innefattande två i huvudsak C- eller U-formade delar 9a och 9b sammanhållna av ett liv 10 (se fig. 4). Livet innefattar två flänsbildande delar 10a och l0b belägna på vardera sidan av en längdaxel X i livet 10. Livet 10 kan vid längdaxeln X vara försedd med en anvisning i materialet (ej visad i figurema). Även detta profilelement 2” har flänsar 3' ' vid vardera yttersidan, långsidan, parallella med livets längdaxel X.

Profilelementet 2” böjs ihop/viks längs med livets längdaxel X så att profilelementets ytterflänsar 3” kommer att anligga mot varandra. Samtidigt anligger de två flänsbildande delarna l0a och l0b också mot varandra. De två C- eller U-formade delarna 9a och 9b hanmar då mitt för varandra så att en kropp med slutet tvärsnitt och öppet inre 7.2 formas (se fig. 5).

Om profilelementet 2” rullformas kan denna böjning ske under formningssteget A.

Det är även möjligt att erhålla denna böjning genom annan forrnning, exempelvis pressning.

Flänsarna 3” sarnrnanfogas under sammanfogningssteget B, på det sätt som tidigare har I beskrivits, och ett arbetsstycke 5.2 har bildats. Detta arbetsstycke 5.2 har en svetsfog 6.2 längs med flänsarna 3” på ena sidan och en materialvikning ll på den motsatta sidan.

Arbetsstyckets sida med materialvikningen ll kan förstärkas med en svetsfog liknande den vid flänsama 3”. Arbetsstycket 5.2 har ett slutet tvärsnitt och ett öppet inre utrymme 7.2 (se fig. 5).

Därefter kommer härdningssteget C där arbetsstycket 5.2 härdas på tidigare beskrivet sätt. Därefter följer separeringssteget D där svetsfogen 6.2 och den yttersta delen av materialvikningen ll avlägsnas. Är materialvikningen ll föstärkt med en svetsfog avlägsnas även denna. Avlägsnandet kan förslagsvis ske genom kapning, skäming eller klippning. Överdimensioneringen av flänsarna 3” och de flänsbildande delarna 12a och 12b motsvaras av den materialmängd som kommer att avlägsnas. F länsama 3” och livet 10, de flänsbildande delarna 12a och 12b, är alltså efter forrnningen bredare än vad de ska vara på varje slutligt format och härdat profilelement 8. Som slutresultat efter isärtagningen erhålls två formade och härdade profilelement 8 färdiga för vidare användning. Det är i huvudsak de C- eller U- forrnade delarna 9a och 9b, delar av livet 10 och flänsarna 3” som bildar de slutliga profilelementen 8.

Det är naturligtvis möjligt att forma profilelementet 2” på andra sätt. Profilelementet 2” kan innefatta fler än två i huvudsak C- eller U-forrnade delar 9 där varje parallellt placerad S:\MLU\d0k\PATENTANSÖKNINGAR\110032300 SE MLU svetsning-uppklippningdoc ocuøo 10 15 20 25 30 517 429 6 och fonnad del är förbunden med intilliggande formade del via ett liv 10, varvid antalet liv blir fler än ett på varje profilelement 2”. Flänsarna 3” och liven 10 kan behöva ha en annan form och den för bildandet av arbetsstycket förekommande böjningen i varje liv måste bli mindre än i det ovan beskrivna fallet med bara ett sammanhållande liv. Liven kan nypas ihop, åtminstone vid varje materielvikningsornråde, och förses med en svetsfog för att erhålla den önskade förstyvningseffekten av svetsfogen.

Alla de beskrivna flänsama 3, 3' och 3” kan vara försedda med formade delar som kan bringas i läsande samverkan, exempelvis genom en snäppfunktion. Flänsarna kan även fästas vid varandra på andra sätt.

Induktionshärdning underlättas av att den detalj som ska härdas har ett slutet tvärsnitt. Vid induktionshärdning kan uppvärrnningsanordningen vara konstruerad på ett sådant sätt att detaljen passerar genom en induktionsspole. Om detaljens sidor följer spolens inre form, vilket blir fallet för denna uppfinning, blir värmen mer jämnt fördelad varvid risken för materialspärmingar minskar.

Produktionshastigheten ökar då fler än ett profilelement härdas vid samma tillfälle i härdningsprocessen. I och med att åtminstone två profilelement kan härdas samtidigt i stället för ett i taget fördubblas produktionshastigheten under själva härdningen. Det är även möjligt att öka produktionshastigheten ytterligare genom att, så som beskrivits ovan, sammanfoga fler än två profilelement 2 och 2' eller fonna profilelementet 2” på sådant sätt att det härdade arbetsstycket 5.2 kan delas upp i fler än två formade och härdade profilelement.

Denna uppfinning kan användas vid tillverkning och framställning av balkar, konstruktionsbalkar, exempelvis fordonsbalkar.

Denna beskrivning av uppfinningen ska inte ses som en begränsning av uppfmningen utan endast som en vägledning till firll förståelse av uppfinningen. Anpassningar av olika delar i förhållande till andra ingående verksamma delar, materialval, storleksanpassningar, fonnjusteringar, ersättning av delar och detaljer och allt annat som är självklart eller ligger nära till hands för en fackman inom teknikområdet kan naturligtvis göras inom uppfinningstanken.

S:\MLU\dok\PATENTANSÖKNlNGAR\l10032300 SE MLU sveLsning-uppklippningdoc

Claims (10)

namn, 10 15 20 25 30 517 429 7 Patentkrav

1. Förfarande vid tillverkning av detaljer (8) i härdbara metallmaterial k ä n n e t e c k n at a v att ett format arbetsstycke (5.1, 5.2) med slutet tvärsnitt härdas och att det härdade arbetsstycket (5.1, 5.2) delas i åtminstone två delar där varje del utgör en formad och härdad detalj (8) med öppet tvärsnitt.

2. V 2. Förfarande enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n at a v att varje fonnad och härdad detalj (8) utgör ett profilelement.

3. F örfarande enligt patentkrav 1 eller 2 k ä n n e t e c k n at a v att åtminstone två fonnade profilelement (2, 2°) med öppet tvärsnitt placeras mot varandra och sammanfogas så att arbetsstycket (5.1) med slutet tvärsnitt erhålls och att profilelementen (2, 2”) separeras efter härdningen så att åtminstone två formade och härdade detaljer (8) erhålls.

4. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2 k ä n n e t e c k n at a v att ett format profilelement (2° ”) med öppet tvärsnitt innefattande åtminstone två längsgående formade delar (9a och 9b) sarnmanhållna av ett liv (10) böjs ihop längs med en längdaxel (X) i livet (10), att profilelementets yttersidor, parallella med livets längdaxel (X), sammanfogas varvid arbetsstycket (5.2) med slutet tvärsnitt erhålls och att de formade delarna (9a och 9b) separeras efier härdningen och då bildar åtminstone två formade och härdade detaljer (8) med öppet tvärsnitt.

5. Förfarande enligt patentkrav 3 eller 4 k ä n n e t e c k n at a v att sarrnnanfogningen sker medelst svetsning.

6. Tillverkningsprocess för tillverkning av detaljer (8) i härdbara metallmaterial k ä n n e t e c k n a d a v att den innefattar ett härdningssteg C under vilket ett format arbetsstycke (5.1, 5.2) med slutet tvärsnitt härdas och ett separeringssteg D under vilket arbetsstycket (5.1, 5.2) delas i åtminstone två delar där varje del utgör en formad och härdad detalj (8) med öppet tvärsnitt och att dessa steg följer på varandra i nämnd ordning.

7. Tillverkningsprocess enligt patentkrav 6 k ä n n e te c k n a d a v att den innefattar ett ihopfogningssteg B under vilket åtminstone två formade profilelement (2, 2') med öppet tvärsnitt, placerade mot varandra, samrnanfogas så att arbetsstycket (5.1) med slutet tvärsnitt erhålls.

8. Tillverkningsprocess enligt patentkrav 6 k ä n n e t e c k n a d a v att den innefattar ett ihopfogningssteg B under vilket ett format profilelements (2”) yttersidor, där profilelementet ( ”) har öppet tvärsnitt, innefattar åtminstone två längsgående formade delar (9a och 9b) sammanhållna av ett liv (10) och där profilelementet (2”) har böjts ihop längs S:\MLU\dok\PATENTANSÖKNlNGAR\110032300 SE MLU svetsning-uppklippningdoc »sara 10 517 429 s med en längdaxel (X) i livet (10), och där yttersidorna är parallella med livets längdaxel (X), samrnanfogas varvid arbetsstycket (5.2) med slutet tvärsnitt erhålls.

9. Tillverkningslinje för tillverkning av detaljer (8) i härdbara metallmaterial k ä n n e t e c k n a d a v att den innefattar en anordning där ett arbetsstycke (5.1, 5.2) härdas och en anordning där arbetsstycket (5.1, 5.2) delas i åtminstone två delar där varje del utgör en formad och härdad detalj (8) med öppet tvärsnitt och där nämda anordningar och anordningars arbete följ er på varandra i nänmd ordning.

10. Tillverkningslinje enligt patentkrav 9 k ä n n e t e c k n a d a v att den innefattar en anordning där formade profilelement (2, 2', 2”) ihopmonteras för erhållande av arbetsstycket (5.1, 5.2) och att denna anordning och dess arbete kommer före den anordning där arbetsstycket (5. l, 5.2) härdas. i S:\MLU\d0k\PATENT ANSÖKNINGARU 10032300 SE MLU svetsning-uppklippningdoc