[0001] 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.
[0002] 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 beikommt.
[0003] 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.
[0004] Ferner wird in der ebenfalls gattungsgemäßen
US 4, 969, 346 ein Kaltwalzverfahren zur Herstellung eines Metallstreifens bzw. eines Profils mit
in Längsrichtung verlaufenden Bereichen verringerter Dicke beschrieben. Dort wird
bereits beschrieben, dass durch das Verfahren eine Wellenbildung in dem Metallstreifen
vermieden werden soll. Der Metallstreifen wird durch eine Umformanlage mit einer Mehrzahl
von Umformstationen gefahren, wobei die Umformstationen je eine untere Rolle und zwei
obere Druckrollen umfassen. Die oberen Druckrollen und die untere Rolle wesen je zumindest
einen kugelstumpfförmigen Arbeitsbereich auf, zwischen denen ein Spalt ausgebildet
wird. Der Metallstreifen wird durch den Spalt gefahren, der zwischen den Arbeitsbereichen
der unteren Rolle und den Arbeitsbereichen der Druckrollen ausgebildet ist. Dabei
drücken die Arbeitsbereiche der oberen Druckrollen den Metallstreifen gegen die kegelstumpfförmigen
Arbeitsbereiche der unteren Rolle und üben so eine Scherkraft auf den Metallstreifen
aus. Das in diesen Bereichen angeordnete Material des Metallstreifens wird dadurch
seitlich verschoben, so dass Bereiche geringerer Dicke entstehen. Durch das seitliche
Verschieben des Materials wird eine Wellenbildung vermieden. Dadurch, dass die Druckrollen
den Metallstreifen gegen die kegelstumpfförmigen Enden der unteren Rolle drücken,
stellen sich die Randbereiche des Metallstreifens auf und entfernen sich aus der ursprünglichen
horizontalen Ebene. In nachfolgenden Umformstationen werden die Bereiche mit geringerer
Dicke verbreitert.
[0005] Auch die
EP 1 847 334 A1 zeigt ein Verfahren zur Dickenreduzierung von einstückigem Walzgut. Dabei wird das
Walzgut in einem ersten Schritt mit zumindest zwei in einem Abstand zueinander parallel
zur Längserstreckung verlaufenden Abbiegungen versehen. In einem weiteren Schritt
wird das Walzgut mittels über die Walzgutbreite unterschiedlich tief in das Ausgangsmaterial
eindringenden Walzen in Breitenrichtung verformt. Die Walzens sind einander gegenüberliegend
angeordnet und weisen jeweils zumindest einen schräg zur Rotationsachse der Walzen
angeordneten Abprägebereich auf, der in dem Bereich zwischen den Abbiegungen in das
Walzgut eingreift und das Walzgut in der Dicke reduziert.
[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem
die Erzeugung der Bereiche mit verringerter Materialstärke erleichtert wird und die
Wellenbildung bei der Herstellung eines Profils aus flachem Metallband mit in Querrichtung
des Metallbandes unterschiedlicher Materialstärke weiter verringert bzw. vermieden
wird. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
[0007] 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.
[0008] 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. Der Effekt, dass durch
das Biegen der entsprechenden Bereiche und das Eingreifen der Rollen zur Erzeugung
bzw. Verbreitung des Einstichs die Ausbildung eines Bereichs mit geringerer Materialstärke
erleichtert wird, kann in mehreren Rollenpaaren genutzt werden.
[0009] Werden die benachbart zu dem mindestens einen Einstich angeordneten Bereiche des
flachen Metallbands während des Eingriffs des ersten Rollenpaars aufgebogen, so erhält
das Metallband gleich zu Beginn des Umformvorgangs die gewünschte höhere Steifigkeit.
[0010] 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 weiter erleichtert wird.
[0011] 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.
[0012] 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.
[0013] 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.
[0014] 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 weit geschlossen, so dass die Rollenpaare der Walzprofilieranlage noch gut an dem
Metallband angreifen können.
[0015] 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.
[0016] 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.
[0017] 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.
[0018] Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- Seitenansicht einer Walzprofilieranlage für das erfindungsgemäße Herstell- verfahren,
- Fig. 2
- Schnitt durch ein Rollenpaar der Walzprofilieranlage aus Fig. 1 entlang der Linie
II-II,
- Fig. 3
- Schnitt durch ein Rollenpaar der Walzprofilieranlage aus Fig. 1 entlang der Linie
III-III,
- Fig. 4
- Schnitt durch ein Rollenpaar der Walzprofilieranlage aus Fig. 1 entlang der Linie
IV-IV,
- Fig. 5
- Schnitt durch ein Rollenpaar der Walzprofilieranlage aus Fig. 1 entlang der Linie
V-V und
- Fig. 6
- Schnitt durch ein Rollenpaar der Walzprofilieranlage aus Fig. 1 entlang der Linie
VI-VI.
[0019] Fig. 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 Fig. 1 sind nicht alle Rollenpaare
der Walzprofilieranlage 1 gezeigt. Zwischen den dargestellten Rollenpaaren sind jeweils
ein oder mehrere Rollenpaare ausgelassen.
[0020] 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.
[0021] Ein Schnitt durch das Rollenpaar 2.1, 2.2 ist in Fig. 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 vertrauten
soll, und die erste Einstiche, d.h. Bereiche mit verringerter Materialstärke 12.1,
12.2, erzeugen. In Fig. 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 eingedrückt 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 2.1 kontinuierlich, so dass die Rolle
2.1 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.
[0022] In Fig. 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.
[0023] Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch ein weiteres Rollenpaar 3.1, 3.2 entlang der Linie
III-III aus Fig. 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 Fig.
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.
[0024] 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.
[0025] 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.
[0026] Wie in Fig. 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 Fig. 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 Fig. 1 ist der Maximalwert der Öffnungswinkel
und daher auch der Maximalwert der Aufstellwinkel bereits beim Rollenpaar 3.1, 3.2
erreicht.
[0027] 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.
[0028] Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch das dritte Rollenpaar 4.1, 4.2 aus Fig. 1. Auch
in Fig. 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 Fig. 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.
[0029] 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 Fig. 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.
[0030] Fig. 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.
[0031] 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 Fig. 6 gezeigt. Dort sind auch seitliche Stützrollen
vorgesehen, die die Seiten des Profils 8 stützen.
[0032] In der Walzprofilieranlage können zusätzliche Arbeitsstationen zur Durchführung weiterer
Fertigungsschritte, wie z.B. Stanzen, Prägen oder Ablängen des Profils, vorgesehen
sein.
[0033] Im folgenden wird das Herstellverfahren für das Profil 8 anhand der Fig. 1 - 6 kurz
erläutert.
[0034] Wie in Fig. 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.
Währenddessen greifen zwei auf der unteren Rolle 2.2 (siehe Fig. 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 Materialstärke12.1, 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.
[0035] 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.
[0036] Ist der maximale Aufstellwinkel erreicht, wie dies z. B. in Fig. 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.
[0037] 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 Fig. 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 (Fig. 6).
[0038] Bei dem Verfahren handelt es sich vorzugsweise um ein kontinuierliches Verfahren.
[0039] Das Verfahren kann zudem weitere Fertigungsschritte wie Stanzen, Prägen oder Ablängen
der Profile 8 umfassen.
[0040] 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.
1. Verfahren zum Herstellen eines Profils (8) mit einem unterschiedliche Dicken aufweisenden
Querschnitt aus flachem Metallband (7) mittels Walzprofilieren, indem mit einem Rollenpaar
(2.1, 2.2) auf mindestens einer Seite des Metallbands (7) mindestens ein erster Einstich
erzeugt wird, der durch folgende Rollenpaare (3.1, 3.2; 4.1, 4.2) mit zunehmender
Einstichbreite zu einem Bereich mit verringerter Materialstärke (12.1, 12.2) verbreitert
wird, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zu dem mindestens einen Einstich angeordnete Bereiche des flachen Metallbands
(7) während eines Eingriffs eines eine obere und eine untere Rolle aufweisenden Rollenpaars
(2.1, 2.2; 3.1, 3.2; 4.1, 4.2) durch schräg verlaufende Randbereiche der Rollen (2.1,
2.2; 3.1, 3.2; 4.1, 4.2) des Rollenpaars aufgebogen werden, wobei ein Innenbereich
mit konstantem Durchmesser der oberen Rolle (2.1) etwas länger ist als der Abstand
von zwei jeweils einen Einstich erzeugenden Vorsprüngen (10.1, 10.2) auf der unteren
Rolle (2.2) und die zwei auf der unteren Rolle (2.2) angeordneten Vorsprünge (10.1,
10.2) als Gegenstück bzw. Biegekante dienen, und wobei die Bereiche des Metallbands
(7) schrittweise in mehreren Rollenpaaren (2.1, 2.2; 3.1, 3.2; 4.1, 4.2) aufgebogen
werden, bis ein maximaler Aufstellwinkel zwischen einem Mittelteil (14) des Metallbands
(7) und den aufgebogenen Bereichen (9.1, 9.2) erreicht ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die benachbart zu dem mindestens einen Einstich angeordneten Bereiche des flachen
Metallbands (7) während des Eingriffs des ersten Rollenpaars (2.1, 2.2) aufgebogen
werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Rollenpaare (2.1, 2.2; 3.1, 3.2; 4.1, 4.2) zum Erzeugen des jeweiligen Einstichs
in dem Biegebereich der aufgebogenen Bereiche in das Metallband (7) eingreifen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche des Metallbands (7) in Richtung der Seite des Metallbands (7) aufgebogen
werden, in der der mindestens eine Einstich erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die den Einstich verbreiternde Rolle (2.2, 3.2, 4.2) jedes Rollenpaars (2.1, 2.2;
3.1, 3.2; 4.1, 4.2) zuerst mit dem bzw. den aufgebogenen Bereichen des Metallbands
(7) in Eingriff kommt und diese gegen die entsprechende Gegenrolle (2.1; 3.1; 4.1)
drückt, bevor der Einstich verbreitert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgebogenen Bereiche des flachen Metallbands (7) nach Erreichen des maximalen
Aufstellwinkels vor jedem weiteren Rollenpaar (3.1, 3.2; 4.1, 4.2) in Richtung einer
durch den Mittelteil (14) des Metallbands (7) verlaufenden Ebene zurück gebogen werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Aufstellwinkel zwischen den aufgebogenen Bereichen des Metallbands (7)
und dem Mittelteil (14) des Metallbands (7) in einem Bereich von 10° bis 80°, vorzugsweise
bei 30°, liegt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder (9.1, 9.2) des flachen Metallbands (7) aufgebogen werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die näher am Mittelteil (14) des Metallbands (7) angeordnete Seitenkante des Bereichs
mit geringerer Materialstärke (12.1, 12.2) eine konstante Position beibehält.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weitere Fertigungsschritte wie Stanzen oder Prägen umfasst.
1. Method for the manufacture of a profile (8) with a cross-section of different thicknesses
made from flat metal strip (7) by means of roll-profiling, in that one roller pair
(2.1, 2.2) produces at least a first recess on at least one side of the metal strip
(7), said recess being widened by following roller pairs (3.1, 3.2; 4.1, 4.2) with
increasing recess width to form a region with reduced material thickness (12.1, 12.2),
characterised in that regions of the flat metal strip (7) arranged adjacent to the at least one recess
are bent-up during an engagement of a roller pair (2.1, 2.2; 3.1, 3.2; 4.1, 4.2) having
an upper and a lower roller by obliquely running edge regions of the rollers (2.1,
2.2; 3.1, 3.2; 4.1, 4.2) of the roller pair, wherein an inner region with constant
diameter of the upper roller (2.1) is somewhat longer than the distance between two
protrusions (10.1, 10.2) on the lower roller (2.2) which produce one recess and the
two protrusions (10.1, 10.2) arranged on the lower roller (2.2) serve as counter part
or bending edge, and wherein the regions of the metal strip (7) are incrementally
bent-up in a plurality of roller pairs (2.1, 2.2; 3.1, 3.2; 4.1, 4.2) until a maximum
erection angle between a central part (14) of the metal strip (7) and the bent-up
regions (9.1, 9.2) is obtained.
2. Method according to Claim 1, characterised in that the regions of the flat metal strip (7) arranged adjacent to the at least one recess
are bent up during the engagement of the first roller pair (2.1, 2.2).
3. Method according to Claim 1 or 2, characterised in that the roller pairs (2.1, 2.2; 3.1, 3.2; 4.1, 4.2) engage the metal strip (7) in the
bending region of the bent-up regions for producing the respective recess.
4. Method according to one of the Claims 1 to 3, characterised in that the regions of the metal strip (7) are bent up in the direction of the side of the
metal strip (7) in which the at least one recess is provided.
5. Method according to one of the Claims 1 to 4, characterised in that the recess-widening roller (2.2, 3.2, 4.2) of each roller pair (2.1, 2.2; 3.1, 3.2;
4.1, 4.2) first engages the bent-up region or regions of the metal strip (7) and presses
them against the corresponding opposing roller (2.1; 3.1; 4.1) before the recess is
widened.
6. Method according to one of the Claims 1 to 5, characterised in that after reaching the maximum erection angle the bent-up regions of the flat metal strip
(7) are bent back in the direction of a plane running through the central part (14)
of the metal strip (7) before each further roller pair (3.1, 3.2; 4.1, 4.2).
7. Method according to one of the Claims 1 to 6, characterised in that the maximum erection angle between the bent-up regions of the metal strip (7) and
the central part (14) of the metal strip (7) is located in the range from 10° to 80°,
preferably at 30°.
8. Method according to one of the Claims 1 to 7, characterised in that the edges (9.1, 9.2) of the flat metal strip (7) are bent up.
9. Method according to one of the Claims 1 to 8, characterised in that the lateral edge of the region with less material thickness (12.1, 12.2) which is
arranged closer to the central part (14) of the metal strip (7) maintains a constant
position.
10. Method according to one of the Claims 1 to 9, characterised in that the method comprises further production steps such as punching or stamping.
1. Procédé pour fabriquer à partir d'un feuillard métallique (7), par profilage à froid,
un profilé (8) à section transversale présentant des épaisseurs différentes, en produisant
avec une paire de rouleaux (2.1, 2.2) sur au moins un côté du feuillard (7) au moins
une première encoche qui est élargie par les paires de rouleaux suivantes (3.1, 3.2
; 4.1, 4.2) à largeur d'encoche croissante pour former une zone d'épaisseur de matériau
réduite (12.1, 12.2), caractérisé en ce que les zones du feuillard métallique (7) voisines de ladite encoche sont pliées, pendant
une pénétration d'une paire de rouleaux (2.1, 2.2 ; 3.1, 3.2 ; 4.1, 4.2) présentant
un rouleau supérieur et un rouleau inférieur, par des bords inclinés desdits rouleaux
(2.1, 2.2 ; 3.1, 3.2 ; 4.1, 4.2), étant précisé qu'une zone intérieure à diamètre
constant du rouleau supérieur (2.1) est un peu plus longue que la distance entre deux
saillies (10.1, 10.2) du rouleau inférieur (2.2) qui produisent chacune une encoche,
et que les deux saillies (10.1, 10.2) disposées sur le rouleau inférieur (2.2) servent
de pièces antagonistes ou de bords de pliage, et étant précisé que les zones du feuillard
métallique (7) sont pliées successivement dans plusieurs paires de rouleaux (2.1,
2.2 ; 3.1, 3.2 ; 4.1, 4.2) jusqu'à ce qu'on atteigne un angle de redressement maximal
entre une partie centrale (14) du feuillard (7) et les zones pliées (9.1, 9.2).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les zones du feuillard métallique plat (7) qui sont voisines de ladite encoche sont
pliées pendant la pénétration de la première paire de rouleaux (2.1, 2.2).
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les paires de rouleaux (2.1, 2.2 ; 3.1, 3.2 ; 4.1, 4.2) destinées à produire l'encoche
dans la zone de pliage des zones pliées pénètrent dans le feuillard métallique (7).
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les zones du feuillard métallique (7) sont pliées en direction du côté du feuillard
(7) où est produite ladite encoche.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le rouleau (2.2, 3.2, 4.2) de chaque paire de rouleaux (2.1, 2.2 ; 3.1, 3.2 ; 4.1,
4.2) qui élargit l'encoche vient tout d'abord en contact avec la ou les zones pliées
du feuillard métallique (7) et pousse ces zones contre le rouleau opposé (2.1 ; 3.1
; 4.1) correspondant avant que l'encoche ne soit élargie.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les zones pliées du feuillard plat (7), après obtention de l'angle de redressement
maximal, sont repliées avant chaque paire de rouleaux suivante (3.1, 3.2 ; 4.1, 4.2)
en direction d'un plan qui traverse la partie centrale (14) du feuillard (7).
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'angle de redressement maximal entre les zones pliées du feuillard métallique (7)
et la partie centrale (14) de celui-ci est situé dans une plage de 10° à 80°, de préférence
de 30°.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les bords (9.1, 9.2) du feuillard métallique plat (7) sont pliés.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le bord latéral, plus proche de la partie centrale (14) du feuillard métallique (7),
de la zone à épaisseur de matériau réduite (12.1, 12.2) conserve une position constante.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend d'autres phases de fabrication comme le découpage ou l'estampage.