Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Hohlprofilen aus mindestens einer, aus einem kontinuierlich verformten Metallband gebildeten, profilierten Schiene und darnach hergestelltes Hohlprofil. Diese Verformung erfolgt dabei durch rotierende, verformende Rollenpaare, durch welche das Metallband hindurchgeführt wird.
Derartige Rollverformungen sind für die Herstellung profilierter Schienen allgemein bekannt, ebenso wie die Rollformungsmaschinen hierfür. Dabei erfolgt die Verformung des betreffenden flachen Metallbandes meist in einer grossen Zahl aufeinanderfolgender Verformungsschritte in je einem rotierenden Rollenpaar, damit die mechanische Beanspruchung des Materials bei jedem Verformungsschritt den zulässigen Höchstwert nicht überschreitet, also an den Umbiegungen keine zu starke Reckung auftritt und eine Schwächung oder das Auftreten von Längsrissen vermieden wird.
Eine bekannte Massnahme zur Vermeidung einer Überbeanspruchung des Materials bei der Verformung ist es, dass das Metallband zunächst in einzelnen Bereichen, in Bandquerschnitt gesehen, wellenförmig verformt wird, um die nachfolgende Profilierung an den betreffenden Stellen durch Bereitstellung einer genügenden Materialmenge zu erleichtern.
Mit den bekannten Verfahren der Rollverformung ist es bereits gelungen, auch verhältnismässig komplizierte Profilstrukturen in einem kontinuierlich fortbewegten Metallband herzustellen. Als allgemeine Regel gilt aber hierbei, dass an keiner Stelle der Profilierung das Metallband mit einem Krümmungsradius umgebogen wird, der kleiner ist als die Banddicke. Nur dann ist bei der bisher üblichen Rollverformung die Gewähr gegeben, dass eine unzulässige Materialschwächung sicher vermieden wird. Die Einhaltung dieser allgemein anerkannten Regel hat natürlich zur Folge, dass die durch Rollverformung hergestellten profilierten Schienen nur abgerundete und nicht etwa kantige Profilstrukturen aufweisen und sich deutlich unterscheiden von den mit scharfkantigen Profilen versehenen stranggepressten profilierten Schienen.
Da die scharfkantig profilierten stranggepressten Schienen trotz des höheren Preises für manche Verwendungszwecke, wie beispielsweise Fenster- und Türrahmen, bevorzugt werden, besteht der Wunsch, das Verfahren der preislich günstigeren Rollverformung so zu verbessern, dass vergleichbare, scharfkantige, profilierte Schienen erzeugt werden können.
Das erfindungsgemässe Verfahren stellt eine Lösung dieser Aufgabe dar. Gekennzeichnet ist dieses Verfahren dadurch, dass am gewellten Metallband eine Leitlinie bestimmt wird, die mit einer markanten Längskante der fertig profilierten Schiene übereinstimmt, und dass der von der einen Aussenkante bis zur Leitlinie sich erstreckende erste Bereich des Metallbandes bei den aufeinanderfolgenden Verformungsschritten grösstenteils in der Anfangslage gehalten wird, während der von der anderen Aussenkante bis zur Leitlinie reichende zweite Bereich bei den aufeinanderfolgenden Verformungsschritten um die Leitlinie gegen die Anfangslage verdreht wird und die betreffende Aussenkante eine Schwenkbewegung durchführt, um die dort herrschende Rand-Zugspannung zu vermindern, dass ferner jede der anfänglich wellenförmigen Verformungen vergrössert wird, bis ihre Umrandungslinie, quer zum Metallband,
grösser als die Umrandungslinie der im betreffenden Bereich vorgesehenen Profilierung wird, und dass an den Biegestellen unter Verwen dung des durch die wellenförmigen Verformungen geschaffenen Überschusses an Breite das Band quer zur Laufrichtung gestaucht, mit einem Krümmungsradius kleiner als die Banddicke umgebogen und zu scharfkantigen Profilstrukturen ver formt wird.
Nachstehend wird das erfindungsgemässe Verfahren in mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung Fig. 1 bis 15 näher erläutert. Hiervon zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der aufeinanderfolgenden Verformungsschritte eines Metallbandes bei der Herstellung einer komplizierten Schiene und die dabei vorgesehene Drehung der Grundebene,
Fig. 2 einen Querschnitt der durch die Verformungsschritte von Fig. 1 hergestellten fertigen Schiene,
Fig. 3 bis 15 je ein Rollenpaar teils in verkleinertem Massstab, teils in natürlicher Grösse zur Durchführung von Verformungsschritten bei der Herstellung der scharfkantig profilierten Schiene nach Fig. 2,
Fig. 16 einen mit der Schiene gemäss Fig. 2 hergestellten profilierten Hohlkörper mit Falzverbindung,
Fig. 17 bis 19 weitere Ausführungsbeispiele für Hohlprofile mit Falzverbindung zwischen je zwei Schienen,
Fig.
20 bis 26 weitere Ausführungsbeispiele für Hohlprofile mit Schweissverbindung zwischen je zwei Schienen.
Das vorliegende Verfahren wird nachstehend anhand der Verformung eines ebenen Metallbandes zu einer mit Nuten versehenen profilierten Schiene erläutert, die in Fig. 2 im Querschnitt wiedergegeben ist. Es ist offensichtlich, dass eine derart scharfkantig profilierte Schiene zwar nach dem Strangpressverfahren, nicht aber mit den bisher bekannten Verfahren der Rollverformung herstellbar ist Der Werdegang dieser profilierten Schiene nach dem vorliegenden Verfahren ist anhand von Fig. 1 schematisch dargestellt, wobei das betreffende Metallband 10 den jeweils strichpunktiert eingezeichneten Querschnittsverlauf an den Stellen A, B, C. ..M, N, 0 aufweist.
Zunächst wird in der horizontalen Anfangslage A des Metallbandes 10 eine Leitlinie 11 bestimmt, die einer besonders markanten Längskante der fertigen profilierten Schiene entspricht, im vorliegenden Beispiel der Aussenkante 11 in Fig. 2. Der zwischen der Aussenkante 12 des Bandes 10 und der Leitlinie 11 sich erstreckende horizontale erste Bereich 11-12 des Metallbandes 10 soll beim vorliegenden Beispiel weitgehend in der horizontalen Anfangslage verbleiben, bis auf den Längsrand 14, der im Laufe der Verformung nach oben abgebogen wird (siehe Stelle O). Dieser erste Bereich 11-12 umfasst den Längsrand 14, die Seitenwand 15 und die Umrandung 16 der Längsnut 17 samt deren scharfkantigen Umbördelungen. Wie aus Fig. 1 an der Stelle 0 angedeutet, bildet die Leitlinie 11 schliesslich die eine Längskante der fertig profilierten Schiene.
In der Anfangslage A ist der erste Bereich 11-12 des Metallbandes 10 wesentlich weniger breit als der von der Leitlinie 11 bis zur Aussenkante 13 reichende zweite Bereich 11-13. Im Verlauf der Verformung wird dieser gesamte zweite Bereich 11-13 des Metallbandes 10 um die Leitlinie 11 im Uhrzeigersinn verdreht und bildet mit 90 Winkelgraden gegen die Anfangslage die Oberseite 18 und den doppelwandigen Steg 19, sowie mit 180 Winkelgraden gegen die Anfangslage die Seitenwand 20 und den Längsrand 21 der fertig profilierten Schiene.
Bei der Herstellung der scharfkantigen Umbiegungen etwa bei der Nut 17 der Schiene ergibt sich die bekannte Schwierigkeit, dass wegen des grossen Unterschieds von Innenradius zu Aussenradius an diesen Stellen die Materialbahn eine Reckung erfährt und eine Materialverdünnung auftritt, die eine Schwächung zur Folge hat. Beim vorliegenden Verfahren werden diese Schwierigkeiten durch genügend starke wellenförmige Verformungen überwunden. Während zu Beginn der Verformung die Vorderseite der flachen Materialbahn 10 noch eine gerade Linie A bildet, erfolgt zunächst eine gewisse konkave und/oder konvexe Wölbung der Bahn, die an der Stelle B angedeutet ist.
Eine solche Wölbung als erster Verformungsschritt ist deshalb zweckmässig, weil hierdurch die Quersteifigkeit der Materialbahn vermindert und ihr Widerstand gegen die nachfolgende Verformung beim kontinuierlichen Durchlauf durch entsprechende Rollenpaare verringert wird. Die anschliessenden Vorformungsschritte bis zu der Stelle C dienen zur Schaffung von Einund Ausbuchtungen der Materialbahn an jenen Stellen, an denen anschliessend die in Fig. 3 mit 17 bezeichnete Nute geschaffen werden sollen. Die Ein- und Ausbuchtungen bzw. wellenförmigen Verformungen werden soweit vergrössert, dass jeweils deren Umrandungslinie länger als die Umrandungslinie der dort vorgesehenen Profilierung ist.
An der Stelle C muss also für die dort mit 22 bezeichnete Ausbuchtung deren Umrandungslinie, die sich etwa vom Beginn der Ausbuchtung am Punkt 23 bis zum Ende der Ausbuchtung am Punkt 24 erstreckt, länger sein als die Umrandungslinie zwischen den Punkten 25 und 26 der U-förmigen Rinne 27 der Profilierung an der Stelle E. Aus dieser zunächst U-förmigen Rinne 27 soll dann durch weitere Verformung die in Fig. 2 mit 17 bezeichnete Nut gestaltet werden.
Bei einer Nut 17 der vorliegenden Gestalt, also mit scharfkantigen Umbiegungen 28 und 29, ist es vorteilhaft, die Ausbuchtung 22 (Stelle C, Fig. 1) so zu vergrössern, dass die Umrandungslinie zwischen den Punkten 23 und 24 um 2 bis 5% länger ist als die Umrandungslinie zwischen den Punkten 28 und 29 der Nut 17 (Fig. 2), um bei der Zusammenstauchung der U-förmigen Rinne 27 (Stelle E, Fig. 1) keine Verdünnung, sondern eine Verdichtung der Wandstärke an den Stellen 28, 29 (Fig. 2) zu erwirken.
Diese Umformung der U-förmigen Rinne 27 zwischen der Stelle E und L zu der Nut 17 mit der weitgehend endgültigen Form erfolgt beim vorliegenden Verfahren durch einen Stauchprozess. Hierzu werden vorzugsweise entsprechend profilierte, zusammenwirkende Rollenpaare verwendet, die gleichzeitig die Tiefe der Rinne 27 auf die vorgeschriebene Tiefe der Nut 17 verringern und dabei die Zurückfaltung an den Stellen 28, 29 und die Zusammenpressung derselben bewirken. Bei diesem Stauchprozess findet bei der Verformung zwischen den Stellen C und L keine Veränderung der Breite des Metallbandes links und rechts von den Punkten 23, 24 statt.
Bei den Verformungsschritten bis zu den Querschnitten D, E und F des Metallbandes 10 wird einerseits im ersten Bereich 11-12 die spätere Längsnut 17 vorbereitet und anderseits im zweiten Bereich 11-13 die Abkantung für die spätere 1800-Abbiegung des doppelwandigen Steges 19 begonnen.
Bei den Verformungsschritten G bis L wird im ersten Bereich 11-12 lediglich die endgültige Formung der Längsnut 17 durchgeführt und dann gemäss den Querschnitten M, N und O der Längsrand 14 senkrecht gegenüber der Seitenwand 15 aufgebogen. Dagegen erfährt der zweite Bereich 11-13 des Metallbandes 10 in den Verformungsschritten G, H, I, K und L eine solche Verformung, dass einerseits die 180 0-Umbie- gung des doppelwandigen Steges 19 vollendet wird und ausserdem die schrittweise Umbiegung der Oberseite 18 um die Leitlinie 11 erfolgt. Gleichzeitig wird die senkrecht zum Steg 19 verlaufende Seitenwand 20 ausgerichtet und der Längsrand 21 gegenüber der Seitenwand 20 um 900 nach unten abgebogen. Schliesslich besitzt an der Stelle 0 die profilierte Schiene den Querschnitt gemäss Fig. 2.
Auch für die im zweiten Bereich 11-13 vorgesehenen komplizierten Verformungsschritte wird gemäss dem vorliegenden Verfahren in den Verformungsschritten B, C, D zunächst eine ausreichend starke Vorwellung geschaffen, derart, dass die Umrandungslinie von der Leitlinie 11 bis zur Aussenkante 13 länger ist als die Umrandungslinie von der Kante 11 bis zur Aussenkante des Längsrandes 21 an der fertigen Schiene nach Fig. 2.
Bei der Herstellung scharfkantig profilierter Schienen nach dem vorliegenden Verfahren ist es also erforderlich, am Querschnittsbild der gewünschten Schiene zuerst die Länge der Umrandungslinie festzustellen, zweckmässigerweise die Länge der Mittellinie zwischen Aussen- und Innenwandung der Schiene. Die Breite des Metallbandes wird dann so bestimmt, dass bei allen Profilstrukturen und scharfen Umbiegungen die Länge der dortigen Mittellinie um 2 bis 5 % vergrössert und zu diesen Werten die Längen der geraden Strekken der Mittellinie hinzugezählt werden. Damit steht dann für die wellenförmigen Verformungen an den Stellen nachfolgender Profilierungsschritte genügend Breite des Metallbandes zur Verfügung, um die starken Verformungen unter Zusammenstauchung und Verdichtung des Bandmaterials zu ermöglichen.
Durch den beschriebenen Stauchvorgang lassen sich, wie die Erfahrung gezeigt hat, mechanisch einwandfreie und scharfkantige Längsprofilierungen mit genau vorgeschriebenen Massen in nur wenigen Verformungsschritten herstellen, wobei durch Wahl der Länge der jeweiligen Ein- und Ausbuchtungen die Möglichkeit besteht, an gewünschten Stellen der Profilierungen eine Materialverdickung und Gefügeverdichtung zu erzielen. Der Stauchprozess wird vorteilhafterweise mit profilierten, ineinandergreifenden Rollenpaaren durchgeführt. Die Fig. 3 bis 15 zeigen in je einem Ausführungsbeispiel derartige ineinandergreifende Rollenpaare zur Herstellung einer scharfkantig profilierten Schiene gemäss Fig. 2.
Das ebene Metallband 10 wird zunächst, eventuell nach einer Vorbehandlung, zwischen rotierenden Rollenpaaren mit horizontalen Achsen in der in Fig. 3-5 angegebenen Weise verformt. Dabei dient die mit 30 bezeichnete Ausbuchtung zur Herstellung des späteren Längsrandes 14 der Seitenwand 15 und die Ausbuchtung 31 zur Vorbereitung der Längsnut 17. Anderseits dienen die Ausbuchtungen 32 und 33 zur Vorbereitung des Steges 19 und des späteren Längsrandes 21 der Seitenwand 20. Wie oben bereits erwähnt, dienen diese Ausbuchtungen dazu, für die anschliessende starke Verformung unter gleichzeitiger Stauchung genügend breite Abschnitte des Bandes bereitzustellen.
In den Rollenpaaren entsprechend Fig. 6, 7 und 8 ist die Verformung der Ausbuchtung 31 zu der Nut 17 ersichtlich, wobei durch den Stauchvorgang im Walzenpaar nach Fig. 8 die Zusammenstauchung an den beiden Kanten 28 und 29 dieser Nut 17 deutlich erkennbar ist. Ein Ausweichen des Bandes nach links ist insbesondere dadurch verhindert, dass dieses sowohl an der äusseren Kante des Längsrandes 14 als auch im Bereich der Seitenwandung 15 zwischen entsprechenden Rollen unverrückbar gehalten ist. Ferner wird in den Rollenpaaren gemäss Fig. 6, 7 und 8 die flache Oberseite 18 der Schiene und der obere Teil des horizontalen Steges 19 vorbereitet, ebenso wie der künftige Längsrand 21.
In weiteren Rollenpaaren entsprechend Fig. 9-12 wird dann zunächst der horizontale, doppelwandige Steg 19 fertiggestellt und anschliessend in den Rollenpaaren gemäss Fig. 13-15 die Profilierung der Schiene vollendet. Wie aus den genannten Figuren ersichtlich ist, findet dabei eine Drehung der Ebene des vorher praktisch horizontal verlaufenden Metallbandes schrittweise um 90 Winkelgrad statt. Die 180 Winkelgrad umfassende Umbiegung 34 am äusseren Ende des horizontalen Steges 19 wird dabei von der aus Fig. 9 noch ersichtlichen abgerundeten Form in eine zunehmend rechteckige Gestalt beim Durchgang durch die Rollenpaare von Fig. 10, 11 und 12 gebracht, wobei eine Zusammenstauchung und Materialverdichtung erfolgt, ohne die eine derartige scharfkantige Biegung um 180 Winkelgrad nicht möglich sein würde.
Beim Durchlauf durch das Rollenpaar nach Fig. 15 erhält die profilierte Schiene ihre endgültige Form, entsprechend Fig. 2.
Bei der oben beschriebenen starken Verformung, die noch dazu unter gleichzeitiger Zusammenstauchung des Materials zur Schaffung scharfkantiger Umbiegungen und Profilstrukturen erfolgt, treten bedeutende Zugspannungen, insbesondere im Bereich der Aussenkante 13 des Metallbandes 10, auf. Um diese Zugspannungen zu beherrschen und sowohl eine zu starke Längsreckung als auch ein Aufreissen des Metallbandes quer zu seiner Laufrichtung zu vermeiden, ist die oben anhand von Fig. 1 erläuterte Verdrehung des Bereiches 11-13 des Metallbandes 10 ein geeignetes Mittel und ermöglicht die Verringerung dieser Rand-Zugspannungen.
Durch die Verdrehung wird nämlich der geradlinige Abstand zwischen der Leitlinie 11 und der Aussenkante 13 zunehmend verringert, was die Verformung wesentlich erleichtert.
In dem oben anhand von Fig. 1 bis 11 beschriebenen Ausführungsbeispiel der Verformung eines Metallbandes zu einer Schiene mit komplizierter Profilierung ist angenommen worden, dass die Verdrehung des Bereiches 11-13 gegenüber der Leitlinie 11 im Uhrzeigersinn erfolgt. Natürlich könnte auch, falls erwünscht, eine Verdrehung um die Leitlinie 11 in entgegengesetztem Drehsinn erfolgen, so dass dann die Unterseite des Metallbandes 10 zur Aussenseite der fertigen Profilschiene nach Fig. 2 werden würde. Jedenfalls ist das vorliegende Verfahren für eine extreme Rollverformung nicht auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 beschränkt.
Beim vorliegenden Verfahren erfolgt, wie oben beschrieben, die Verformung und Stauchung der Metallbänder durch das Zusammenwirken von Rollenpaaren, die auf parallelen, horizontalen Wellen gelagert sind und beim Durchlaufen des betreffenden Metallbandes rotieren. Aus bekannten Gründen, die beispielsweise in der schweizerischen Patentschrift Nr. 515 756 der Anmelderin auseinandergesetzt sind, ist es vorteilhaft, wenn beim Durchlaufen der aufeinanderfolgenden Rollenpaare das Metallband unter einer mechanischen Zugspannung in Längsrichtung steht. Bei dem genannten bekannten Verfahren wird diese Zugspannung dadurch hergestellt, dass unter Vermeidung jeder Vorschubkraft auf das Metallband dasselbe von seinem verformten Ende aus mittels einer Zugeinrichtung durch sämtliche, hintereinander angeordnete Rollenpaare hindurchgezogen wird.
Da bei vorliegenden Verfahren in vielen der hintereinander angeordneten Rollenpaare ausser der normalen Verformung noch eine Stauchwirkung auf das durchlaufende Metallband ausgeübt wird, sind die erforderlichen Zugkräfte zu hoch, um alle addiert und von einer einzigen Zugeinrichtung vom verformten Ende her aufgebracht zu werden, da die Gefahr eines Abreissens des Bandes bestehen würde. Anderseits muss vermieden werden, dass auf das durchlaufende Metallband eine Schubkraft ausgeübt wird, wie dies normalerweise bei Rollenpaaren geschieht, die einzeln oder gemeinsam angetrieben werden.
Dieses Problem wurde beim vorliegenden Verfahren dadurch gelöst, dass die aufeinanderfolgenden Rollenpaare zwar einerseits einzeln oder gemeinsam angetrieben werden, aber anderseits der wirksame Durchmesser aufeinanderfolgender Rollenpaare um einen bestimmten Prozentsatz vergrössert ist, so dass die massgebliche Umfangsgeschwindigkeit des jeweiligen nachfolgenden Rollenpaares etwas grösser als diejenige des vorausgehenden Rollenpaares ist. Dadurch steht das durchlaufende Metallband unter einem Längszug, der in jedem Rollenpaar neu erzeugt wird und das Entstehen einer Schubkraft auf die Bandoberfläche verhindert.
Bei geeigneter Bemessung der aufeinanderfolgenden Rollenpaare mit steigender Umfangsgeschwindigkeit gelingt es, den erwünschten Längszug auf das durchlaufende Metallband auszuüben, die unerwünschten Schubkräfte auf die Bandoberfläche zu vermeiden und trotzdem jegliche Benachteiligung der Oberfläche des Bandes durch die Zugkräfte der es ziehenenden Walzenoberflächen zu vermeiden. Beispielsweise wurde festgestellt, dass bei Rollenpaaren mit einem Durchmesser von im Mittel etwa 220 mm der wirksamen Rollenflächen, eine Vergrösserung dieses Durchmessers um jeweils 0,4% bei den aufeinanderfolgenden Rollenpaaren eine Steigerung der Umfangsgeschwindigkeit ergibt, die eine ausreichende Zugkraft zum Hindurchziehen der Metallbänder durch die ausserdem angetriebenen Rollenpaare liefert, auch wenn in einem solchen Rollenpaar ein Stauchvorgang bei der Verformung des Metallbandes erfolgt.
Irgendwelche nachteilige Einwirkungen auf die Oberfläche des Metallbandes ist nicht festzustellen und Rattermarken oder andere Markierungen treten nicht auf. Anderseits wurde festgestellt, dass eine Steigerung des Durchmessers der wirksamen Rollenflächen von nur 0,05% nicht ausreicht, um eine ausreichende Zugkraft zu bewirken.
Beispiel
Zur Herstellung einer scharfkantigen profilierten Schiene entsprechend Fig. 2 wurde ein Metallband aus Aluminium von 1,75 mm Dicke (Toleranz+ 0,05 bzw. -0,1 mm) der Legierung AlMg 2,5 (DIN-Normen 1725-1 oder 1745-1, 2 oder 3, bzw. 1784-1) verwendet, und zwar in der Qualität weich F 18-22 mit mill-finish -Oberfläche. Das Metallband besass eine Breite von 232 mm. An einem Querschnitt der gemäss dem vorliegenden Verfahren hergestellten fertigen Schiene wurde längs der zwischen Aussenseite und Innenseite verlaufenden Mittellinie die tatsächliche Länge zu 223,5 mm gemessen. Somit wurde beim Verformungsvorgang eine Stauchung und Materialverdichtung bewirkt von 232-223,5 = 8,5 mm. Die Stauchung beträgt also ca. 3,5% bei dieser Schiene.
Natürlich können auch andere als die obengenannten Qualitäten und Abmessungen von Aluminiumbändern sowie von Bändern aus anderen Metallen für eine Verformung nach dem vorliegenden Verfahren verwendet werden. Beispielsweise können scharfkantig profilierte Schienen aus Edelstahl hergestellt werden, vorzugsweise von Bändern aus dem Werkstoff gemäss Nr. 4301 DIN-Normen 17006 der Qualität 5 Cr Ni 18-9, rost- und säurebeständig, kaltgewalzt (Verf. III c/d), gebürstet, mit einer Banddicke von 0,9 bis 1,1 mm.
Das vorliegende Verfahren ist oben anhand der Herstellung einer scharfkantig profilierten Schiene gemäss Fig. 2 beschrieben. Es können praktisch beliebig gestaltete, mit scharfkantigen Profilkonturen versehene Schienen aus einem ebenen Metallband mittels Rollverformung nach diesem Verfahren hergestellt werden, wofür nachstehend noch einige Ausführungsbeispiele genannt werden. Darüber hinaus ist das vorliegende Verfahren aber besonders für die Herstellung von aus zwei oder mehr derartigen profilierten Schienen zusammengesetzten Hohlprofilen geeignet und ermöglicht insbesondere die Schaffung scharfkantig profilierter Hohlprofile durch gleichzeitige und kontinuierliche Rollverformung von zwei oder mehr Metallbändern.
Hierzu wird jedes der Metallbänder gleichzeitig durch je einen Satz verformender Rollenpaare hindurchgeführt, in aufeinanderfolgenden Verformungsschritten von der Anfangslage aus profiliert und die beiden profilierten Schienen relativ zueinander in eine vorbestimmte Lage gebracht und zu einem einheitlichen Körper unlösbar zusammengefügt.
Beispielsweise kann parallel zu der Herstellung der scharfkantig profilierten Schiene gemäss Fig. 2 in der oben ausführlich beschriebenen Weise ein zweites Metallband in der gleichen Vorrichtung durch eine entsprechende Anzahl eigener Rollenpaare hindurchgeführt und dabei eine zweite profilierte Schiene hergestellt werden, die es ermöglicht, aus der fertig profilierten ersten Schiene gemäss Fig. 2 ein Hohlprofil gemäss Fig. 16 zu schaffen. Bei diesem Ausfüh rungsbeispiel besteht die zweite Schiene aus dem flachen Boden 35 und den zunächst um 90 Winkelgrad gegenüber dem Boden 35 abgewinkelten beiden Längsrändern 36 und 37.
Nach Fertigstellung der ersten profilierten Schiene im Rollenpaar gemäss Fig. 15 wird die zweite Schiene mit dem Boden 35 gegen die Längsränder 14 bzw. 21 der ersten Schiene gepresst und beim Durchlauf durch entsprechend gestaltete weitere Rollenpaare dann die Längsränder 36 und 37 der zweiten Schiene um die Längsränder 14 bzw. 21 der ersten Schiene herumgebogen, so dass eine falzartige Verbindung der zusammengehörigen Längsränder beider Schienen erfolgt. Dabei wird, wie oben bei der Herstellung der ersten Schiene erläutert, vorzugsweise eine scharfkantige Profilierung der 180 Winkelgrad betragenden Umbiegung der Längsränder 36, 37 geschaffen, so dass scharfkantig profilierte Aussenkanten an der genannten Stelle entstehen.
Dazu ist bei der Verformung der zweiten Schiene ebenfalls zunächst eine wellenförmige Verformung des Metallbandes erforderlich, um bei der scharfkantigen Umbiegung und Zusammenstauchung eine Materialverdichtung zu ermöglichen.
Auch beim zweiten Metallband ist die erforderliche Breite um zwei bis fünf Prozent grösser als die zwischen Aussenseite und Innenseite des Metallbandes gemessene Länge der Umrandungslinie der fertig verformten und mit der ersten Schiene zusammengefügten zweiten Schiene. Falls erwünscht, kann während der Zusammenfügung der ersten mit der zweiten Schiene zur Schaffung des scharfkantig profilierten Hohlprofils gemäss Fig. 16 die Falzverbindung zwischen den Längsrändern 14 und 36 bzw. 21 und 37 in bezug auf Festigkeit und Zusammenhalt durch geeignete Mittel noch verstärkt werden. Solche Mittel sind beispielsweise eine Aufrauhung der Längsränder 14, 21 sowie der Innenseite der Längsränder 36 und 37; ferner können geeignete Klebemittel vorgesehen werden oder durch eine Punktschweissung eine zusätzliche Verbindung zwischen den Längsrändern 36 und 14 bzw. 21 und 37 geschaffen werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines aus zwei Schienen zusammengesetzten, scharfkantig profilierten Hohlprofils zeigt Fig. 17. Hier ist die Bodenschiene 40 mit einer symmetrischen, hutförmigen Schiene 41 durch je eine Falzverbindung der gemeinsamen Längsränder miteinander verbunden, so dass ein symmetrisches Hohlprofil entsteht. Ein anderes Ausführungsbeispiel eines nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten, scharfkantig profilierten Hohlprofils zeigt die Fig. 18 mit den beiden nichtsymmetrischen Schienen 42 und 43, die miteinander ebenfalls durch je eine Falzverbindung an den beiden zusammengehörigen Längsrändern vereinigt sind.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 19 zeigt ein Hohlprofil aus den mit je einer Falzverbindung vereinigten Schienen 44 und 45, wobei ausser den scharfkantigen Profilstrukturen, die gemäss dem vorliegenden Verfahren hergestellt sind, auch nichtscharfkantige Profilstrukturen bei der Nut 46 dargestellt sind, die natürlich ebenfalls bei der Verarbeitung von Metallbändern nach dem vorliegenden Verfahren geschaffen werden können, wenn es erwünscht ist.
Bei der Herstellung von scharfkantig profilierten Hohlprofilen aus zwei oder mehr nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten scharfkantig profilierten Schienen kann die Verbindung nicht nur, wie oben anhand der Fig. 16 bis 19 beschrieben, durch eine Falzverbindung erfolgen. In vielen Fällen ist es einfacher, eine Verbindung der einzelnen Schienen miteinander durch eine Schweissverbindung zu bewirken.
Hierbei werden jeweils zwei der profilierten Schienen an mindestens je einem ihrer Längsränder stirnseitig zusammengedrückt und längs dieser Naht verschweisst, wobei in ebenfalls bekannter Weise eine Stauchung dieser Naht stattfinden kann, falls dies erwünscht ist. Die Verschweissung kann mit Gleichstrom, Niederfrequenz- oder Hochfrequenzstrom erfolgen, falls erforderlich auch in einer Schutzgas-Atmosphäre.
Die Verschweissung wird kontinuierlich beim Durchlauf der zu verbindenden Schienen durch eine entsprechende Schweissvorrichtung durchgeführt. Derartige Schweisseinrichtungen sind bekannt und bedürfen keiner weiteren Beschreibung. Falls die Schweissnaht beim Schweissvorgang zusammengestaucht wird, muss das über die Oberfläche der verschweissten Längsränder vorstehende Material abgetragen und zweckmässigerweise das so geschaffene, scharfkantige Hohlprofil nachkalibriert werden.
Die Fig. 20 bis 23 zeigen Ausführungsbeispiele von scharfkantigen Hohlprofilen, die jeweils aus zwei nach dem vorliegenden Verfahren gleichzeitig durch Rollverformung hergestellten Schienen bestehen und jeweils an zwei Nahtstellen zusammengeschweisst sind. Die Herstellung der beiden Schienen erfolgt gleichzeitig in einer Doppelmaschine mit entsprechenden Rollenpaaren in solcher Weise, dass beim Austritt aus dem jeweils letzten Rollenpaar die beiden profilierten Schienen mit den zu verschweissenden Stirnseiten der entsprechenden Ränder einander zugekehrt sind und zusammen in eine entsprechende Schweisseinrichtung zur gleichzeitigen Verschweissung der beiden Stirnkanten einlaufen. Bei dem Hohlprofil nach Fig. 20 wird die erste Schiene 47 mit der zweiten Schiene 48 an den mit 49 bzw.
50 bezeichneten Stellen zusammengeschweisst. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 21 erfolgt die Verschweissung der ersten Schiene 51 mit der zweiten Schiene 52 an den Längsnähten 53 bzw. 54. Das Hohlprofil gemäss Fig. 23 entsteht durch Zusammenschweissung der ersten Schiene 59 mit der zweiten Schiene 60 längs der Schweissnähte 61 bzw. 62.
Weitere Ausführungsbeispiele von scharfkantig profilierten Hohlprofilen, die nach dem vorliegenden Verfahren herstellbar sind, zeigen die Fig. 24 bis 26. Das Hohlprofil nach Fig. 24 entsteht durch Zusammenschweissen der ersten Schiene 63 mit der zweiten Schiene 64 längs der Schweissnähte 65 und 66. Bei dem aus den profilierten Schienen 67 und 68 bestehenden Hohlprofil nach Fig. 25 erfolgt die Verbindung durch die Schweissnähte 69 bzw. 70. Das flache Hohlprofil gemäss Fig. 26 ist aus den beiden, scharfkantig profilierten Schienen 71 längs der Nähte 73 und 74 zusammengeschweisst.
Aus den oben anhand der Fig. 16 bis 26 kurz beschriebenen Ausführungsbeispielen von Hohlprofilen, die durch Zusammenfügung scharfkantig profilierter Schienen bestehen, ist ersichtlich, dass das vorliegende Verfahren die Schaffung beliebiger, mit komplizierten Längsprofilen ausgestatteter Körper ermöglicht, und zwar jeweils in nur einem Arbeitsgang und in kontinuierlicher Fertigung. Natürlich können nicht nur Hohlprofile auf diese Weise geschaffen werden, sondern auch doppelwandige Schienen hoher mechanischer Festigkeit ohne eingeschlossenen Hohlraum, wobei durch geeignete Verbindung der aneinanderliegenden Wandungen durch Verklebung oder Punktschweissung die mechanische Festigkeit noch gesteigert werden kann.
Bei der Herstellung von scharfkantigen Hohlprofilen nach dem vorliegenden Verfahren werden, wie oben kurz angedeutet, jeweils zwei flache Metallbänder in einer Doppelmaschine durch Rollverformung zunächst gleichzeitig zu je einer profilierten Schiene umgeformt, in die notwendige gegenseitige Lage gebracht und dann unlösbar zusammengefügt. Hierbei hat es sich als zweckmässig erwiesen, dass die zur Herstellung der komplizierten Schiene dienenden Rollenpaare der Doppelmaschine gemeinsam angetrieben werden, aber die zur Verformung des anderen Metallbandes zu der weniger stark profilierten zweiten Schiene erforderlichen Rollenpaare einen getrennten Antrieb besitzen. Natürlich betrifft dieser getrennte Antrieb nur jene Rollenpaare für das zweite Band, die zu dessen Verformung bis zur Zusammenfü gung der beiden Schienen erforderlich sind.
Dieser getrennte Antrieb ist aber derart gestaltet, dass eine elastisch arbeitende Kupplung zwischen den Rollenpaaren und dem Antrieb vorgesehen ist, damit sich die Durchlaufgeschwindigkeit des zweiten Bandes bzw. der zweiten Schiene automatisch an die Durchlaufgeschwindigkeit der ersten Schiene anpassen kann. Dies ist erforderlich, weil natürlich nach der Zusammenfügung der beiden Schienen die erste Schiene mit ihrem starren Antrieb die Durchlaufgeschwindigkeit bestimmen muss und der Antrieb der zweiten Schiene sich dieser Durchlaufgeschwindigkeit automatisch anzupassen hat. Geeignete elastische Kupplungen, beispielsweise Hydrostatik-Getriebe oder VOITH-Turbokupplungen, die sich für den vorliegenden Zweck eignen, sind allgemein bekannt und bedürfen keiner näheren Erläuterung.
Das vorliegende Verfahren einer scharfkantigen Rollverformung unter Stauchung und Verdichtung der verformten Metallbänder an den Biegestellen ist, wie oben bereits dargelegt, besonders zur Herstellung komplizierter Profilstrukturen geeignet. Insbesondere besteht die Möglichkeit, auch besonders breite Metallbänder mit einer Vielzahl profilierter Längsstrukturen zu versehen, indem zuerst an den einzelnen Stellen entsprechende Ein- und Ausbuchtungen vorgesehen und die stufenweise Rollverformung dann unter gleichzeitiger Stauchung des Metallbandes erfolgt. Auf diese Weise gelingt es beispielsweise, die in Fig. 20 bis 26 angegebenen Ausführungsbeispiele von scharfkantig profilierten Hohlschienen aus nur einem einzigen entsprechend breiten Metallband herzustellen und nur längs einer einzigen Längsnaht zusammenzufügen.
Eine Hohlschiene mit einem Querschnitt entsprechend Fig. 20 kann also aus nur einem Metallband entsprechender Breite hergestellt werden, indem zunächst eine Leitlinie gewählt wird, etwa dort wo später die linke Kante der Oberseite entstehen soll, und an allen für profilierte Längsstrukturen vorgesehenen Stellen genügend tiefe Ein- und/oder Ausbuchtungen des Bandes erfolgen. Diese Ein- und Ausbuchtungen sollen eine Länge ihrer Umrandungslinie aufweisen, die 2 bis 5% grösser ist als die mittlere Umrandungslinie der herzustellenden Profilstrukturen an den betreffenden Stellen. Dann erfolgt die stufenweise Rollverformung des Bandes, wobei mindestens dessen eine Aussenkante eine Schwenkbewegung um die Leitlinie ausführt und die einzelnen Umbiegungen und Profilierungen unter Zusammenstauchung des Metallbandes erfolgen.
Schliesslich stehen sich die beiden Stirnkanten des linken und des rechten Längsrandes des Metallbandes an der in Fig. 20 mit 49 bezeichneten Stelle gegenüber und werden miteinander vereinigt, beispielsweise durch eine Verschweissung. Auf diese Weise entsteht also ein scharfkantig profiliertes, allseits geschlossenes Hohlprofil aus nur einem Metallband.
Bei der Herstellung von Hohlprofilen entsprechend den Ausführungsbeispielen der Fig. 20 bis 26 aus nur einem Metallband wird die erforderliche einzige Längsnaht zweckmässigerweise an einer Stelle vorgesehen, die bei der Anwendung solcher Hohlprofile nichtsichtbar ist. Beispielsweise ist bei der Anwendung des Hohlprofils gemäss Fig. 20 als Fenster- oder Türrahmen eine Längsnaht an der Stelle 49 nichterkennbar, da sie sich am Boden einer Längsnut befindet, in die eine profilierte Dichtungsleiste aus elastischem gummiartigem Material eingelegt wird.
PATENTANSPRUCH I
Verfahren zur Herstellung von Hohlprofilen aus mindestens einer, aus einem kontinuierlich verformten Metallband gebildeten, profilierten Schiene, wobei das Metallband durch rotierende, verformende Rollenpaare hindurchgeführt und dabei zunächst in einzelnen Bereichen, im Bandquerschnitt gesehen, wellenförmig verformt wird zur Erleichterung der nachfolgenden Profilierungen, dadurch gekennzeichnet, dass am gewellten Metallband eine Leitlinie bestimmt wird, die mit einer markanten Längskante der fertig profilierten Schiene übereinstimmt, und dass der von der einen Aussenkante bis zur Leitlinie sich erstreckende erste Bereich des Metallbandes bei den aufeinanderfolgenden Verformungsschritten grösstenteils in der Anfangslage gehalten wird,
während der von der anderen Aussenkante bis zur Leitlinie reichende zweite Bereich bei den aufeinanderfolgenden Verformungsschritten um die Leitlinie gegen die Anfangslage verdreht wird und die betreffende Aussekante eine Schwenkbewegung durchführt, um die dort herrschende Rand-Zugspannung zu vermindern, dass ferner jede der anfänglich wellenförmigen Verformungen vergrössert wird, bis ihre Umrandungslinie, quer zum Metallband, grösser als die Umrandungslinie der im betreffenden Bereich vorgesehenen Profilierung wird, und dass an den Biegestellen unter Verwendung des durch die wellenförmigen Verformungen geschaffenen Überschusses an Breite das Band quer zur Laufrichtung gestaucht, mit einem Krümmungsradius kleiner als die Banddicke umgebogen und zu scharfkantigen Profilstrukturen verformt wird.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (11-13) aus der horizontalen Anfangslage im Uhrzeigersinn verdreht wird und zum Teil bis unterhalb des ersten Bereiches (11-12) geschwenkt wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Metallband beim Durchlauf durch mindestens einige der Rollenpaare ein Längszug seitens des jeweils nachfolgenden Rollenpaares ausgeübt wird und hierzu die massgeblichen Rollenoberflächen des nachfolgenden Rollenpaares mit höherer Umfangsgeschwindigkeit als die entsprechenden Rollenoberflächen des vorausgehenden Rollenpaares angetrieben werden.
3. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsgeschwindigkeit beim nachfolgenden Rollenpaar um mindestens 0,2% höher als beim vorausgehenden Rollenpaar gemacht wird.
4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Umrandungslinie der Vorwellungen um etwa 2-5 % grösser als diejenige der betreffenden Profilierungen gemacht wird.
5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig zwei Metallbänder verformt und dabei das zweite der Metallbänder bei den aufeinanderfolgenden Verformungsschritten von der Anfangslage aus verdreht, profiliert und relativ zur profilierten ersten Schiene in eine vorbestimmte Lage gebracht und mit ihr zu einem profilierten Hohlprofil unlösbar zusammengefügt wird.
6. Verfahren nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Verformung des einen Metallbandes zur ersten profilierten Schiene dienenden Rollenpaare gemeinsam angetrieben werden, während die zur Verformung des anderen Metallbandes zur zweiten profilierten Schiene bis zu deren Zusammenfügung mit der ersten Schiene dienenden Rollenpaare über eine elastisch arbeitende Kupplung an einem eigenen Antrieb angeschlossen sind und die Durchlaufgeschwindigkeit der zweiten Schiene derjenigen der ersten Schiene automatisch angeglichen wird.
7. Verfahren nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine falzartige Verbindung beider profilierter Schienen an ihren Längsrändern vorgenommen wird und hierzu die Längsränder zusammengepresst und jeweils ein Längsrand der einen Schiene um den zugehörigen Längs
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The invention relates to a method for producing hollow profiles from at least one profiled rail formed from a continuously deformed metal strip and a hollow profile produced therefrom. This deformation takes place by rotating, deforming pairs of rollers through which the metal strip is passed.
Such rolling deformations are generally known for the production of profiled rails, as are the roll forming machines for this purpose. The deformation of the flat metal strip in question usually takes place in a large number of successive deformation steps in a rotating pair of rollers each so that the mechanical stress on the material does not exceed the maximum permissible value in each deformation step, i.e. no excessive stretching occurs at the bends and a weakening or that The occurrence of longitudinal cracks is avoided.
A known measure to avoid overstressing the material during deformation is that the metal strip is initially deformed in a wave shape in individual areas, seen in the strip cross section, in order to facilitate the subsequent profiling at the relevant points by providing a sufficient amount of material.
With the known processes of roll forming, it has already been possible to produce relatively complex profile structures in a continuously moving metal strip. The general rule here is that at no point in the profile is the metal strip bent with a radius of curvature that is smaller than the strip thickness. Only then is there a guarantee that an impermissible weakening of the material is reliably avoided with the previously common roll deformation. Compliance with this generally recognized rule naturally means that the profiled rails produced by rolling deformation only have rounded and not angular profile structures and are clearly different from the extruded profiled rails provided with sharp-edged profiles.
Since the sharp-edged profiled extruded rails are preferred for some uses, such as window and door frames, despite their higher price, there is a desire to improve the process of inexpensive roll forming so that comparable, sharp-edged, profiled rails can be produced.
The method according to the invention represents a solution to this problem. This method is characterized in that a guideline is determined on the corrugated metal strip which corresponds to a distinctive longitudinal edge of the finished profiled rail, and that the first area extending from one outer edge to the guideline of the metal strip is largely held in the initial position during the successive deformation steps, while the second area, which extends from the other outer edge to the guideline, is rotated around the guideline towards the initial position during the successive deformation steps and the outer edge in question performs a pivoting movement around the edge that prevails there -To reduce tensile stress, that furthermore each of the initially undulating deformations is enlarged until its border line, across the metal strip,
larger than the outline of the profiling provided in the relevant area, and that at the bending points using the excess of width created by the undulating deformations, the band is compressed transversely to the running direction, bent with a radius of curvature smaller than the band thickness and deformed into sharp-edged profile structures becomes.
The method according to the invention is explained in more detail below in several exemplary embodiments with reference to the drawing FIGS. 1 to 15. Of which show:
1 shows a schematic representation of the successive deformation steps of a metal strip in the production of a complicated rail and the rotation of the base plane provided therein,
FIG. 2 is a cross-section of the finished rail produced by the deformation steps of FIG. 1;
3 to 15 each a pair of rollers, partly on a reduced scale, partly in natural size for performing deformation steps in the production of the sharp-edged profiled rail according to FIG. 2,
FIG. 16 shows a profiled hollow body with a seam connection produced with the rail according to FIG. 2,
17 to 19 further exemplary embodiments for hollow profiles with a seam connection between two rails each,
Fig.
20 to 26 further embodiments for hollow profiles with a welded connection between two rails.
The present method is explained below on the basis of the deformation of a flat metal strip into a profiled rail provided with grooves, which is shown in cross section in FIG. It is obvious that such a sharp-edged profiled rail can be produced by the extrusion process, but not by the previously known roll forming process. The development of this profiled rail according to the present process is shown schematically with reference to FIG. 1, the metal strip 10 in question being the each has a dash-dotted cross-section at the points A, B, C. .. M, N, 0.
First, a guideline 11 is determined in the horizontal starting position A of the metal strip 10, which corresponds to a particularly striking longitudinal edge of the finished profiled rail, in the present example the outer edge 11 in FIG. 2. The one between the outer edge 12 of the strip 10 and the guideline 11 extending horizontal first area 11-12 of the metal strip 10 is to remain largely in the horizontal starting position in the present example, except for the longitudinal edge 14, which is bent upwards in the course of the deformation (see point O). This first area 11-12 comprises the longitudinal edge 14, the side wall 15 and the border 16 of the longitudinal groove 17 together with their sharp-edged flanges. As indicated in FIG. 1 at point 0, the guideline 11 finally forms one longitudinal edge of the finished profiled rail.
In the initial position A, the first area 11-12 of the metal strip 10 is significantly less wide than the second area 11-13 extending from the guideline 11 to the outer edge 13. In the course of the deformation, this entire second area 11-13 of the metal strip 10 is rotated clockwise around the guide line 11 and forms the top 18 and the double-walled web 19 at 90 degrees from the initial position and the side wall 20 and 20 at 180 degrees from the initial position the longitudinal edge 21 of the finished profiled rail.
When producing the sharp-edged bends, for example in the groove 17 of the rail, the known difficulty arises that because of the large difference between the inner radius and the outer radius, the material web is stretched at these points and a material thinning occurs, which results in a weakening. In the present method, these difficulties are overcome by sufficiently strong undulating deformations. While at the beginning of the deformation the front side of the flat material web 10 still forms a straight line A, a certain concave and / or convex curvature of the web, which is indicated at point B, initially takes place.
Such a curvature as the first deformation step is useful because it reduces the transverse rigidity of the material web and its resistance to the subsequent deformation when continuously passing through corresponding pairs of rollers. The subsequent pre-forming steps up to point C serve to create indentations and bulges in the material web at those points at which the groove designated 17 in FIG. 3 is to be created. The indentations and bulges or wave-shaped deformations are enlarged to such an extent that their border line is longer than the border line of the profiling provided there.
At point C, for the bulge labeled 22 there, its border line, which extends approximately from the beginning of the bulge at point 23 to the end of the bulge at point 24, must be longer than the border line between points 25 and 26 of the U- shaped channel 27 of the profile at the point E. From this initially U-shaped channel 27, the groove designated 17 in FIG. 2 is then to be formed by further deformation.
In a groove 17 of the present shape, i.e. with sharp-edged bends 28 and 29, it is advantageous to enlarge the bulge 22 (point C, FIG. 1) so that the border line between points 23 and 24 is 2 to 5% longer is as the border line between points 28 and 29 of the groove 17 (Fig. 2), in order to avoid thinning when the U-shaped channel 27 (point E, Fig. 1) is compressed, but rather a compression of the wall thickness at points 28, 29 (Fig. 2).
This reshaping of the U-shaped channel 27 between the point E and L to the groove 17 with the largely final shape takes place in the present method by an upsetting process. For this purpose, correspondingly profiled, interacting pairs of rollers are preferably used, which simultaneously reduce the depth of the channel 27 to the prescribed depth of the groove 17 and thereby cause the folding back at the points 28, 29 and the compression thereof. In this upsetting process, during the deformation between points C and L, there is no change in the width of the metal strip to the left and right of points 23, 24.
In the deformation steps up to the cross-sections D, E and F of the metal strip 10, the later longitudinal groove 17 is prepared in the first area 11-12 and the folding for the later 1800 bend of the double-walled web 19 is started in the second area 11-13.
In the deformation steps G to L, only the final shaping of the longitudinal groove 17 is carried out in the first area 11-12 and the longitudinal edge 14 is then bent up perpendicularly with respect to the side wall 15 according to the cross-sections M, N and O. In contrast, the second area 11-13 of the metal strip 10 experiences such a deformation in the deformation steps G, H, I, K and L that on the one hand the 180 ° bending of the double-walled web 19 is completed and also the step-by-step bending of the top 18 around guideline 11. At the same time, the side wall 20 running perpendicular to the web 19 is aligned and the longitudinal edge 21 is bent downward by 900 relative to the side wall 20. Finally, at point 0, the profiled rail has the cross section according to FIG. 2.
Also for the complicated deformation steps provided in the second area 11-13, according to the present method, in the deformation steps B, C, D initially a sufficiently strong pre-corrugation is created so that the border line from the guideline 11 to the outer edge 13 is longer than the border line from the edge 11 to the outer edge of the longitudinal edge 21 on the finished rail according to FIG. 2.
When producing sharp-edged rails according to the present method, it is therefore necessary to first determine the length of the border line on the cross-sectional image of the desired rail, expediently the length of the center line between the outer and inner wall of the rail. The width of the metal strip is then determined in such a way that the length of the center line there is increased by 2 to 5% for all profile structures and sharp bends and the lengths of the straight sections of the center line are added to these values. This means that there is sufficient width of the metal strip available for the undulating deformations at the points of subsequent profiling steps to enable the strong deformations with compression and compression of the strip material.
As experience has shown, the compression process described enables mechanically perfect and sharp-edged longitudinal profiles to be produced with precisely prescribed dimensions in just a few deformation steps, with the possibility of thickening the material at the desired points of the profiles by choosing the length of the respective indentations and bulges and to achieve structural compaction. The upsetting process is advantageously carried out with profiled, interlocking pairs of rollers. FIGS. 3 to 15 each show, in one exemplary embodiment, such interlocking pairs of rollers for producing a sharp-edged profiled rail according to FIG. 2.
The flat metal strip 10 is first of all, possibly after a pretreatment, deformed between rotating pairs of rollers with horizontal axes in the manner indicated in FIGS. 3-5. The bulge designated 30 is used to produce the later longitudinal edge 14 of the side wall 15 and the bulge 31 to prepare the longitudinal groove 17. On the other hand, the bulges 32 and 33 are used to prepare the web 19 and the later longitudinal edge 21 of the side wall 20 mentioned, these bulges serve to provide sufficiently wide sections of the tape for the subsequent strong deformation with simultaneous compression.
In the roller pairs according to FIGS. 6, 7 and 8, the deformation of the bulge 31 to the groove 17 can be seen, whereby the compression at the two edges 28 and 29 of this groove 17 is clearly recognizable by the upsetting process in the roller pair according to FIG. A deviation of the band to the left is prevented in particular by the fact that it is held immovably both on the outer edge of the longitudinal edge 14 and in the area of the side wall 15 between corresponding rollers. Furthermore, in the roller pairs according to FIGS. 6, 7 and 8, the flat upper side 18 of the rail and the upper part of the horizontal web 19 are prepared, as is the future longitudinal edge 21.
In further pairs of rollers according to FIGS. 9-12, the horizontal, double-walled web 19 is then first completed and then the profile of the rail is completed in the pairs of rollers according to FIGS. 13-15. As can be seen from the figures mentioned, a rotation of the plane of the previously practically horizontal metal strip takes place in steps of 90 degrees. The 180 degree bend 34 at the outer end of the horizontal web 19 is brought from the rounded shape still visible in FIG. 9 into an increasingly rectangular shape when passing through the roller pairs of FIGS. 10, 11 and 12, with compression and material compression takes place, without which such a sharp-edged bend through 180 degrees would not be possible.
When it passes through the pair of rollers according to FIG. 15, the profiled rail receives its final shape, according to FIG. 2.
In the case of the strong deformation described above, which also occurs with simultaneous compression of the material to create sharp-edged bends and profile structures, significant tensile stresses occur, in particular in the area of the outer edge 13 of the metal strip 10. In order to control these tensile stresses and to avoid both excessive longitudinal stretching and tearing of the metal strip transversely to its running direction, the twisting of the area 11-13 of the metal strip 10 explained above with reference to FIG. 1 is a suitable means and enables this to be reduced Edge tensile stresses.
As a result of the rotation, the straight distance between the guide line 11 and the outer edge 13 is increasingly reduced, which significantly facilitates the deformation.
In the exemplary embodiment described above with reference to FIGS. 1 to 11 of the deformation of a metal strip to form a rail with a complicated profile, it has been assumed that the area 11-13 is rotated clockwise with respect to the guide line 11. Of course, if desired, a rotation around the guide line 11 could also take place in the opposite direction of rotation, so that the underside of the metal strip 10 would then become the outside of the finished profile rail according to FIG. In any case, the present method for extreme rolling deformation is not limited to the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2.
In the present method, as described above, the deformation and compression of the metal strips takes place through the interaction of pairs of rollers which are mounted on parallel, horizontal shafts and rotate when the metal strip in question passes through. For known reasons, which are discussed, for example, in the applicant's Swiss patent specification No. 515 756, it is advantageous if the metal strip is under a mechanical tensile stress in the longitudinal direction as it passes through the successive pairs of rollers. In the known method mentioned, this tensile stress is produced in that while avoiding any feed force on the metal strip, the same is pulled from its deformed end by means of a pulling device through all pairs of rollers arranged one behind the other.
Since in the case of the present method, in addition to the normal deformation, an upsetting effect is exerted on the continuous metal strip in many of the roller pairs arranged one behind the other, the required tensile forces are too high to be added up and applied by a single tensile device from the deformed end, since the danger the tape would tear. On the other hand, it must be avoided that a pushing force is exerted on the metal strip as it passes through, as normally happens with pairs of rollers that are driven individually or together.
This problem was solved in the present method in that the successive pairs of rollers are on the one hand individually or jointly driven, but on the other hand the effective diameter of successive pairs of rollers is increased by a certain percentage, so that the relevant peripheral speed of the respective subsequent pair of rollers is somewhat greater than that of the preceding pair Role pair is. As a result, the continuous metal strip is subject to a longitudinal tension, which is generated anew in each pair of rollers and prevents the creation of a thrust force on the strip surface.
With a suitable dimensioning of the successive pairs of rollers with increasing circumferential speed, it is possible to exert the desired longitudinal tension on the metal strip as it passes through, avoid the undesired shear forces on the surface of the strip and still avoid any disadvantage of the surface of the strip due to the tensile forces of the pulling roller surfaces. For example, it was found that for pairs of rollers with an average diameter of about 220 mm of the effective roller surfaces, an increase in this diameter by 0.4% in each case for the successive pairs of rollers results in an increase in the circumferential speed that provides sufficient tensile force to pull the metal strips through the also delivers driven pairs of rollers, even if an upsetting process occurs in such a pair of rollers when the metal strip is deformed.
No adverse effects whatsoever on the surface of the metal strip can be determined and chatter marks or other markings do not occur. On the other hand, it was found that an increase in the diameter of the effective roller surfaces of only 0.05% is not sufficient to produce sufficient tensile force.
example
To produce a sharp-edged profiled rail according to Fig. 2, a metal strip made of aluminum 1.75 mm thick (tolerance + 0.05 or -0.1 mm) of the alloy AlMg 2.5 (DIN standards 1725-1 or 1745- 1, 2 or 3, or 1784-1), in the soft quality F 18-22 with a mill-finish surface. The metal band had a width of 232 mm. The actual length of 223.5 mm was measured on a cross-section of the finished splint produced according to the present method along the center line running between the outside and the inside. This resulted in a compression and compression of the material during the deformation process of 232-223.5 = 8.5 mm. The compression is therefore approx. 3.5% with this rail.
Of course, other than the above-mentioned qualities and dimensions of aluminum strips and strips of other metals can also be used for deformation according to the present method. For example, rails with sharp edges can be made of stainless steel, preferably strips made of the material according to No. 4301 DIN standards 17006 of quality 5 Cr Ni 18-9, rust and acid-resistant, cold-rolled (method III c / d), brushed, with a tape thickness of 0.9 to 1.1 mm.
The present method is described above with reference to the production of a rail with sharp edges according to FIG. Rails of practically any shape and provided with sharp-edged profile contours can be produced from a flat metal strip by means of roll forming according to this method, for which a few exemplary embodiments are mentioned below. In addition, the present method is particularly suitable for the production of hollow profiles composed of two or more such profiled rails and in particular enables the creation of sharp-edged profiled hollow profiles by simultaneous and continuous roll forming of two or more metal strips.
For this purpose, each of the metal strips is passed through a set of deforming roller pairs at the same time, profiled in successive deformation steps from the initial position and the two profiled rails are brought into a predetermined position relative to one another and permanently joined together to form a single body.
For example, parallel to the production of the sharp-edged profiled rail according to FIG. 2 in the manner described in detail above, a second metal strip can be passed in the same device through a corresponding number of its own pairs of rollers and a second profiled rail can be produced, which enables the finished profiled first rail according to FIG. 2 to create a hollow profile according to FIG. In this exemplary embodiment, the second rail consists of the flat base 35 and the two longitudinal edges 36 and 37, which are initially angled by 90 degrees with respect to the base 35.
After completion of the first profiled rail in the pair of rollers according to FIG. 15, the second rail with the bottom 35 is pressed against the longitudinal edges 14 and 21 of the first rail and then the longitudinal edges 36 and 37 of the second rail when passing through appropriately designed further pairs of rollers Longitudinal edges 14 and 21 of the first rail bent around, so that a fold-like connection of the associated longitudinal edges of both rails takes place. As explained above in the production of the first rail, a sharp-edged profiling of the 180 degree bend of the longitudinal edges 36, 37 is preferably created so that sharp-edged profiled outer edges arise at the point mentioned.
For this purpose, when the second rail is deformed, a wave-shaped deformation of the metal strip is also initially required in order to enable material compression during the sharp-edged bending and compression.
In the case of the second metal strip, too, the required width is two to five percent greater than the length of the border line measured between the outside and inside of the metal strip of the completely deformed second rail, which is joined to the first rail. If desired, during the joining of the first with the second rail to create the sharp-edged hollow profile according to FIG. 16, the seamed connection between the longitudinal edges 14 and 36 or 21 and 37 can be reinforced by suitable means with regard to strength and cohesion. Such means are, for example, roughening the longitudinal edges 14, 21 and the inside of the longitudinal edges 36 and 37; Furthermore, suitable adhesives can be provided or an additional connection can be created between the longitudinal edges 36 and 14 or 21 and 37 by spot welding.
A further embodiment of a hollow profile composed of two rails, with a sharp-edged profile, is shown in FIG. 17. Here the bottom rail 40 is connected to a symmetrical, hat-shaped rail 41 by a fold connection of the common longitudinal edges, so that a symmetrical hollow profile is created. Another embodiment of a sharp-edged profiled hollow profile produced according to the present method is shown in FIG. 18 with the two non-symmetrical rails 42 and 43, which are also connected to one another by a folded joint on the two associated longitudinal edges.
The embodiment according to FIG. 19 shows a hollow profile made up of the rails 44 and 45, which are each combined with a rebate connection Processing of metal strips according to the present method can be created if so desired.
When producing sharp-edged profiled hollow profiles from two or more sharp-edged profiled rails produced according to the present method, the connection can not only be made by a rabbet connection, as described above with reference to FIGS. 16 to 19. In many cases it is easier to connect the individual rails to one another by means of a welded joint.
Here, two of the profiled rails are pressed together at the end at at least one of their longitudinal edges and welded along this seam, and this seam can be compressed in a likewise known manner, if this is desired. The welding can be done with direct current, low frequency or high frequency current, if necessary also in a protective gas atmosphere.
The welding is carried out continuously as the rails to be connected pass through a corresponding welding device. Such welding devices are known and do not require any further description. If the weld seam is compressed during the welding process, the material protruding beyond the surface of the welded longitudinal edges must be removed and the sharp-edged hollow profile created in this way must be recalibrated.
20 to 23 show exemplary embodiments of sharp-edged hollow profiles which each consist of two rails produced simultaneously by roll forming according to the present method and are each welded together at two seams. The two rails are produced at the same time in a double machine with corresponding pairs of rollers in such a way that when they exit from the last pair of rollers, the two profiled rails with the end faces of the corresponding edges to be welded face each other and together in a corresponding welding device for simultaneous welding of the run in on both front edges. In the case of the hollow profile according to FIG. 20, the first rail 47 is connected to the second rail 48 at the points marked 49 or
50 points are welded together. In the exemplary embodiment according to FIG. 21, the first rail 51 is welded to the second rail 52 at the longitudinal seams 53 and 54. The hollow profile according to FIG. 23 is produced by welding the first rail 59 to the second rail 60 along the welds 61 and 54, respectively. 62.
24 to 26. The hollow profile according to FIG. 24 is produced by welding the first rail 63 to the second rail 64 along the weld seams 65 and 66. In the case of the The hollow profile according to FIG. 25 consisting of the profiled rails 67 and 68 is connected by the weld seams 69 and 70, respectively. The flat hollow profile according to FIG. 26 is welded together from the two sharp-edged rails 71 along the seams 73 and 74.
From the embodiments of hollow profiles briefly described above with reference to FIGS. 16 to 26, which consist of joining together sharp-edged profiled rails, it can be seen that the present method enables the creation of any desired body equipped with complicated longitudinal profiles, in each case in just one operation and in continuous production. Of course, not only hollow profiles can be created in this way, but also double-walled rails of high mechanical strength without an enclosed cavity, whereby the mechanical strength can be increased by suitable connection of the adjacent walls by gluing or spot welding.
In the production of sharp-edged hollow profiles according to the present process, as briefly indicated above, two flat metal strips are initially formed into a profiled rail in a double machine by roll forming, brought into the required mutual position and then permanently joined together. It has proven to be useful that the pairs of rollers of the double machine used to produce the complicated rail are driven together, but the pairs of rollers required to deform the other metal strip into the less strongly profiled second rail have a separate drive. Of course, this separate drive only affects those pairs of rollers for the second belt that are required to deform it until the two rails are joined.
This separate drive is designed in such a way that an elastically working coupling is provided between the roller pairs and the drive so that the speed of the second belt or the second rail can automatically adapt to the speed of the first rail. This is necessary because, of course, after the two rails have been joined, the first rail with its rigid drive must determine the passage speed and the drive of the second rail has to automatically adapt to this passage speed. Suitable elastic couplings, for example hydrostatic gears or VOITH turbo couplings, which are suitable for the present purpose, are generally known and do not require any further explanation.
The present method of sharp-edged roll deformation with upsetting and compression of the deformed metal strips at the bending points is, as already explained above, particularly suitable for producing complex profile structures. In particular, there is the possibility of providing even particularly wide metal strips with a large number of profiled longitudinal structures by first providing corresponding indentations and bulges at the individual points and then rolling the deformation in stages while compressing the metal strip. In this way, it is possible, for example, to produce the exemplary embodiments of sharp-edged profiled hollow rails given in FIGS. 20 to 26 from only a single correspondingly wide metal strip and to join them together only along a single longitudinal seam.
A hollow rail with a cross-section corresponding to FIG. 20 can therefore be made from just one metal strip of the appropriate width by first choosing a guideline, for example where the left edge of the top is to be created later, and deep enough at all points provided for profiled longitudinal structures - and / or bulges of the band take place. These indentations and bulges should have a length of their border line that is 2 to 5% greater than the middle border line of the profile structures to be produced at the relevant points. The band is then rolled in steps, at least one outer edge of which executes a pivoting movement around the guide line and the individual bends and profiles are made while the metal band is compressed.
Finally, the two end edges of the left and right longitudinal edges of the metal strip are opposite one another at the point designated 49 in FIG. 20 and are united with one another, for example by welding. In this way, a sharp-edged profiled hollow profile that is closed on all sides is created from just one metal strip.
When producing hollow profiles according to the exemplary embodiments of FIGS. 20 to 26 from only one metal strip, the single longitudinal seam required is expediently provided at a point which is not visible when such hollow profiles are used. For example, when the hollow profile according to FIG. 20 is used as a window or door frame, a longitudinal seam at point 49 cannot be seen, since it is located at the bottom of a longitudinal groove into which a profiled sealing strip made of elastic, rubber-like material is inserted.
PATENT CLAIM I
Process for the production of hollow profiles from at least one profiled rail formed from a continuously deformed metal band, the metal band being passed through rotating, deforming pairs of rollers and initially being deformed in individual areas, seen in the band cross-section, to facilitate the subsequent profiling, characterized that a guideline is determined on the corrugated metal strip which corresponds to a distinctive longitudinal edge of the finished, profiled rail, and that the first area of the metal strip extending from one outer edge to the guideline is largely kept in the initial position during the successive deformation steps,
while the second area, which extends from the other outer edge to the guideline, is rotated around the guideline towards the initial position in the successive deformation steps and the outer edge in question performs a pivoting movement in order to reduce the edge tensile stress prevailing there, so that each of the initially wave-shaped deformations increases is until its border line, transverse to the metal strip, is larger than the border line of the profiling provided in the relevant area, and that at the bending points using the excess of width created by the undulating deformations, the strip is compressed transversely to the running direction with a radius of curvature smaller than the strip thickness is bent over and formed into sharp-edged profile structures.
SUBCLAIMS
1. The method according to claim I, characterized in that the second area (11-13) is rotated clockwise from the horizontal initial position and is partially pivoted to below the first area (11-12).
2. The method according to claim I, characterized in that a longitudinal pull is exerted on the metal strip as it passes through at least some of the roller pairs on the part of the respective subsequent roller pair and, for this purpose, the relevant roller surfaces of the subsequent roller pair are driven at a higher peripheral speed than the corresponding roller surfaces of the preceding roller pair .
3. The method according to claim 1 and dependent claim 2, characterized in that the peripheral speed in the subsequent pair of rollers is made at least 0.2% higher than in the preceding pair of rollers.
4. The method according to claim I, characterized in that the border line of the pre-corrugations is made larger by about 2-5% than that of the relevant profiles.
5. The method according to claim I, characterized in that two metal strips are simultaneously deformed and the second of the metal strips is twisted in the successive deformation steps from the initial position, profiled and brought into a predetermined position relative to the profiled first rail and with it to form a profiled hollow profile is inextricably joined.
6. The method according to dependent claim 5, characterized in that the roller pairs serving to deform the one metal band to the first profiled rail are driven together, while the roller pairs serving to deform the other metal band to the second profiled rail until they are joined to the first rail via a elastic coupling are connected to their own drive and the speed of the second rail is automatically adjusted to that of the first rail.
7. The method according to dependent claim 5, characterized in that a fold-like connection of the two profiled rails is made at their longitudinal edges and for this purpose the longitudinal edges are pressed together and in each case a longitudinal edge of the one rail around the associated longitudinal
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