CN102873181B - 用于由薄板带材制造型材的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于由薄板带材（1）制造型材的方法，其中，在一个第一阶段中，至少两次弯曲薄板带材（1），其中在薄板带材（1）的横截面中看，形成一个中间部分（10）以及两个成角度地从中间部分（10）的两个相对置的端部区域（23、24）伸出的侧部分（13、14），并且在一个紧接着第一阶段的第二阶段中，借助两个作用在中间部分（10）的两个相对置的端部区域（23或24）上的互补的轧辊装置（43、44）镦粗中间部分（10）并且在此使薄板带材（1）局部加厚。

Description

用于由薄板带材制造型材的方法
技术领域
本发明涉及一种用于由薄板带材制造型材的方法。
背景技术
已知一些轧制成型法，其中通过弯曲操作由一条薄板带材生产轨道型材。例如由EP 0736345 A1得知一种这样的方法。此外例如由EP2025420 A1和EP 2085163 A1已知，在轧制成型法的范围内局部减小金属的壁厚。由此可以考虑，一个型材由于静力学原因经常不强制必须具有一个在型材范围上不变的壁厚。特别在型材的受很小载荷的部分中可以局部地减小壁厚继而节省材料。
在上述的变薄方法中，在总型材横截面上的待变薄的横截面区域的部分越大，费用越高。因此利用一种变薄方法经常不能经济地制造一个只逐点地具有大的壁厚而在横截面的主要部分中应具有小的壁厚的型材。此外可以限制在变薄时可以达到的最大板厚差。
在一种轧制成型法中，在型材薄板局部变薄时在壁厚减小的区域内可能出现材料积聚。由EP 2065532 A1已知，在型材的弯曲处设置这样的材料积聚。但按照EP 2065532 A1，材料积聚与壁厚减小相结合，从而经常不能将其自由定位。
由WO 10009751A1已知，在型材制造的范围内，镦粗和加厚薄板带材的带材边缘。在这里壁厚加厚部也不可自由定位。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于由薄板带材制造型材的方法，它在特别高的经济性和可靠性的同时特别能够制造各种各样构造的型材。
按照本发明，通过一种具有本发明的特征的方法达到该目的。
用于由薄板带材制造型材的方法，其中
-在一个第一阶段中，至少两次弯曲薄板带材，从而在薄板带材的横截面中看，形成一个中间部分以及两个成角度地从中间部分的两个相对置的端部区域伸出的侧部分，并且
-在一个紧接着第一阶段的第二阶段中，借助两个作用在中间部分的两个相对置的端部区域上的互补的轧辊装置镦粗中间部分并且在此在中间部分的端部区域内使薄板带材局部加厚。
按照本发明，设定一种用于由一个薄板带材制造一个型材方法，其中在一个第一阶段中，至少两次弯曲薄板带材，从而在薄板带材的横截面中看，形成一个中间部分和两个成角度地从中间部分的两个相对置的端部区域伸出的侧部分，并且在一个紧接着第一阶段的第二阶段中，借助两个作用在中间部分的两个相对置的端部区域上的互补的轧辊装置镦粗中间部分并且在此使薄板带材局部加厚。
本发明的一个基本构想可以看作在于，至少两次弯曲薄板带材并且将在此形成的中间部分在其两个端部如此镦粗，以致在中间部分的区域内导致一个局部的加厚部。因此按照本发明，具有增大的壁厚的型材横截面区域不是通过使相邻的区域变薄得到，而是通过针对性地将其加厚而得到。两次弯曲允许，将镦粗力特别简单和可靠地导入中间部分中，因为通过两次弯曲，中间部分的相对置的端部区域的各端面是可自由接近的。由于原则上可以在任意的位置将弯曲引入到横截面中，因此按照本发明也可以在最大程度上自由地在横截面中定位加厚部。
通过本发明可以在薄板带材中的几乎任意位置产生一个或多个加厚部。同时在经济上也有可能，产生一个横截面，其中只有小的区域具有一个大的壁厚而大的区域具有一个小的壁厚。
优选的是，按照本发明的方法是一种冷轧法，它特别可以在一个冷轧设备上实施。按照本发明，至少其中一个轧辊装置具有至少一个缺口，材料在第二阶段中的镦粗过程中流入所述缺口中并且在此产生至少一个局部加厚部。
按照本发明，镦粗在中间部分的平面内进行，亦即镦粗力至少几乎平行于中间部分的平面侧面起作用。按照本发明，弯曲绕至少几乎平行于薄板带材的纵轴线延伸的弯曲轴线进行。所述至少两次弯曲可以同时或接连进行。依此第一阶段也可以包括多个单个阶段。每个轧辊装置可以具有一个轧辊或多个同心设置的轧辊。薄板带材特别可以是一种金属薄板带材。
在第一阶段的弯曲可以优选通过轧制成型进行。但原则上其他的成型技术也是可能的。在第一阶段的弯曲可以特别在没有对壁厚产生值得一提的影响下进行，亦即在第一阶段壁厚改变最大10％，优选最大5％或1％，其中优选在第一阶段中只设置壁厚的减小而无壁厚的加大。
原则上按照本发明可以设定，保留弯曲并且在成品型材中也仍然存在。由此可以进一步简化型材制造。作为备选方案可以设定，在镦粗和加厚以后再取消至少其中一个弯曲，在这种情况下，该弯曲只是一个用于制造加厚部的辅助结构，但它在成品型材中不再存在。按照该实施形式，还进一步增加了在定位加厚部时的自由。
按照本发明，第一轧辊装置具有一条第一旋转轴线，而第二轧辊装置具有一条第二旋转轴线，其中符合目的的是，各旋转轴线平行延伸。在两个轧辊装置之间形成一个轧辊间隙，薄板带材穿过该轧辊间隙。
例如为了特别有效的力导入有利的是，在薄板带材的横截面中看，中间部分在镦粗时至少几乎垂直于第一轧辊装置的旋转轴线和/或第二轧辊装置的旋转轴线延伸。所谓一个至少几乎垂直的延伸可以特别被理解为，在中间部分特别是在中间部分的各平面侧面与各旋转轴线之间的角度为90°+/-10°，特别是90°+/-5°，优选90°+/-1°。按照该实施形式，因此使中间部分至少几乎垂直于各轧辊轴线地穿过轧辊间隙，从而通过各轧辊施加的镦粗力处于中间部分的平面内。一般有利的是，在带材横截面内避免侧凹，从而符合目的的是，上述角度可以小于90°。
本发明的另一种优选的实施形式在于，在薄板带材的横截面中看，第一侧部分至少几乎成直角地从中间部分伸出，和/或在薄板带材的横截面中看，第二侧部分至少几乎成直角地从中间部分伸出。通过成直角的设置，一方面中间部分的各端部区域对于各轧辊装置来说可特别好地接近的，从而设备的费用特别少。另一方面在一种这样的设置中，在镦粗期间可以特别简单和可靠地支承各侧部分和/或中间部分，从而避免不期望的变形。所谓一个至少几乎成直角的伸出可以特别被理解为，相应的侧部分与中间部分，特别是相应的侧部分的平面侧面与中间部分的各平面侧面形成一个90°+/-10°的角度，特别是90°+/-5°、优选90°+/-1°。一般有利的是，在带材横截面内避免侧凹，从而符合目的的是，所述角度可以小于90°。
本发明的另一种实施变化方案在于，两个侧部分在中间部分的相对置的各平面侧面从中间部分伸出。依此三个部分在薄板带材的横截面中至少几乎形成一个Z形，其中Z形的两个外边通过各侧部分形成而Z形的中边通过中间部分形成。按照该实施变化方案，两个轧辊装置在镦粗期间可以在两侧支承中间部分，从而可以进一步提高制造精度和制造可靠性。
此外符合目的的是，在第二阶段中，使薄板带材在中间部分的至少其中一个端部区域特别是在两个端部区域中局部加厚。该实施形式考虑到，中间部分的各端部区域，亦即在中间部分与各折弯的凸缘区域之间的过渡区域，在一个型材中经常是被特别加载的。该实施形式设定，通过针对性的局部加厚加强这些被特别加载的区域。
按照本发明的方法也可以与其他的影响板厚的方法像例如带材型材轧制或带材边缘镦粗进行组合。通过组合按照本发明产生的局部加厚部与在第二阶段或在一个附加的方法阶段中在同一薄板带材上产生的局部变薄部，可以经济地利用一个很大的壁厚区域，由此例如在制造型材轨道时可以优化材料使用。
特别优选的是，在第二阶段中，由各轧辊装置使两个侧部分的至少其中一个变薄，特别是使两个侧部分变薄。按照该实施形式。在第二阶段中，利用同一互补的轧辊装置同时产生各加厚部和各变薄部，从而在型材中在特别少的费用情况下可以产生特别大的壁厚变化。
为了加厚的薄板带材的更大的区域，有利的可以是，在一个紧接着第二阶段的第三阶段中，借助两个另外的作用在中间部分的两个相对置的端部区域上的互补的轧辊装置，使中间部分进一步镦粗并且在此使局部加厚部加大。也还可以设置其他这样的镦粗阶段，从而多次减小中间部分的高度并且同样使加厚部多次加大。
在第二阶段中，在镦粗期间可以例如通过各侧面的支承辊和/或通过轧辊装置的一个台阶避免型材变宽。但可能的是，该方法在不使用这种辅助工具或辅助几何结构情况下也可以实现。
本发明的另一种有利的进一步构成在于，在第一阶段中，至少四次弯曲薄板带材，从而在薄板带材的横截面中看，形成一个另外的中间部分，在其相对置的各端部区域分别成角度地伸出一个侧部分，并且在紧接着第一阶段的第二阶段中，借助两个互补的轧辊装置镦粗两个中间部分。依此通过两个轧辊装置同时镦粗两个中间部分并且在此使薄板带材在至少两个位置在薄板带材的横截面中局部加厚，从而还可以进一步提高方法的经济性。
特别符合目的的是，在薄板带材的横截面中看，两个中间部分至少几乎平行地延伸。借此可以将镦粗力特别有效地同时导入两个中间部分中。所谓至少几乎平行的延伸可以被理解为，两个中间部分特别是其各平面侧面形成一个小于10°的角度，优选小于5°或1°。
此外有利的是，设置一个共同的侧部分，它成角度地从两中间部分伸出。依此薄板带材在第一阶段以后在薄板带材的横截面中可以部分地具有一种U形，其中U形的侧边通过两个中间部分构成，而U形的中边通过共同的侧部分构成。
按照本发明，在第一阶段中产生一种型材形状，它至少包括一个至少几乎垂直的部分，即中间部分。接着使该型材形状穿过各互补的轧辊装置，它们形成一个轧辊间隙，该轧辊间隙比垂直的中间部分矮些，这导致中间部分被镦粗。
附图说明
下面借助一些在各附图中示意示出的优选实施例更详细地说明本发明。在各图示意示出的是：
图1至4薄板带材在一种按照本发明的方法按照第一种实施形式的各接连的过程阶段中的横剖视图；和
图5薄板带材在一种按照本发明的方法按照第二种实施形式的对应于图3的过程阶段中的横剖视图。
起相同作用的各元件在各图中用相同的标记标明。
具体实施方式
图1至4示出了薄板带材在一种按照本发明的方法的第一实施例的各接连的过程阶段中的横剖视图。
该方法的原材料是一条未弯曲的、平的薄板带材1，如在图1中所示的那样。
在该方法的第一阶段中，优选通过轧制成型两次弯曲薄板带材1，其中弯曲绕沿薄板带材的纵向方向亦即垂直于图1至4的图平面延伸的弯曲轴线实现。通过弯曲得到在图2中所示的阶梯形结构，该结构包括一个中间部分10和两个与其成角度特别是成直角设置的侧部分13和14，其中侧部分13和14在相对置的端部区域23或24从中间部分10伸出。两个侧部分13和14在此指向相反的方向，亦即它们分别从中间部分10的相对置的平面侧面17或18伸出。因此得到一个横截面上两次成直角折弯的结构，其中中间部分10垂直于两个侧部分13和14延伸地设置在两侧部分13、14之间。
然后如在图3中所示的那样使按图2变形的薄板带材1穿过一个构成在两个对应的轧辊装置43与44之间的轧辊间隙，其中轧辊装置43和44分别绕一条旋转轴线53或54可旋转。薄板带材1这样在两个轧辊装置43与44之间穿过，以致在薄板带材1的横截面上看，两个侧部分13和14平行于两条旋转轴线53和54延伸而中间部分10垂直于两条旋转轴线53和54延伸。在薄板带材1穿过时，如通过各箭头S说明的那样，平行于中间部分10的平面和平面侧面17、18定向的镦粗力作用到中间部分10的端部区域23、24上，这些镦粗力使中间部分10在其端部区域23、24内镦粗和加厚。在镦粗时排挤的材料可以流入在两个轧辊装置43或44上构成在端部区域23或24的区域内的缺口63和64中，并且在此形成加厚部。结果是在图4中所示的薄板带材1，其中薄板在中间部分的端部区域23、24被加厚。为了确保一种特别可靠的材料流动，垂直于两条旋转轴线53和54观察，所述缺口63和64的长度小于中间部分10的纵弯长度。
如图3还示出的那样，第一轧辊装置43具有一个直径较小的区域91和一个直径较大的区域92。同样第二轧辊装置44具有一个直径较小的区域96和一个直径较大的区域95，其中第一轧辊装置43的直径较小的区域91与第二轧辊装置44的直径较大的区域95相对置而第一轧辊装置43的直径较大的区域92与第二轧辊装置44的直径较小的区域96相对置。第一侧部分13在区域91与95之间穿过并且在此优选变薄。第二侧部分14在区域92与96之间穿过并且在此同样优选变薄。在第二阶段中，中间部分10在镦粗时横向于镦粗力S方向由两个紧贴平面侧面17或18的直径较大的区域95和92支承，从而阻止中间部分10的不期望的变形。
按照本发明的一种备选的实施形式的第二步骤亦即镦粗步骤示于图5中。按照图5，在第一步骤中，四次弯曲薄板带材，从而得到两个平行延伸的中间部分10和11，它们通过一个共同的侧部分14连接。此外从第一中间部分10伸出一个另外的侧部分13而从第二中间部分11伸出一个另外的侧部分15。共同的侧部分14在此与两个中间部分10和11一起构成一个U形横截面。总体上薄板带材具有一个帽形横截面。在图5所示的镦粗步骤中，中间部分10和11通过两个轧辊装置43、44同时被镦粗和加厚。
在图5的实施例中，两个轧辊装置43、44分别构成为镜像对称的。第一轧辊装置43具有一个直径较小的区域71、在旁边一个居中的直径较大的区域72和在旁边一个另外的直径较小的区域73。对应的第二轧辊装置44具有一个直径较大的区域74、在旁边一个直径较小的区域75和在旁边一个另外的直径较大的区域76。在此区域71和74、72和75以及73和76分别相对置。在镦粗时，区域74和72在第一中间部分的各平面侧面支承第一中间部分10，而区域72和76在第二中间部分的各平面侧面支承第二中间部分11。
如图5的实施例还示出的那样，至少其中一个外部的侧部分13或15可以在侧面借助支承辊103或105支承。这些支承辊103和105可以特别是第二轧辊装置44的部分。也可以在不同描述的实施例中设置一个或多个侧面的作用在薄板带材10的至少一个端部区域上的支承辊。

Claims (9)

1.用于由薄板带材(1)制造型材的方法，其中
-在一个第一阶段中，至少两次弯曲薄板带材(1)，从而在薄板带材(1)的横截面中看，形成一个中间部分(10)以及两个成角度地从中间部分(10)的两个相对置的端部区域(23、24)伸出的侧部分(13、14)，并且
-在一个紧接着第一阶段的第二阶段中，借助两个作用在中间部分(10)的两个相对置的端部区域(23或24)上的互补的轧辊装置(43、44)镦粗中间部分(10)并且在此在中间部分(10)的端部区域(23、24)内使薄板带材(1)局部加厚。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，第一轧辊装置(43)具有一条第一旋转轴线(53)，而第二轧辊装置(44)具有一条第二旋转轴线(54)，并且在薄板带材(1)的横截面中看，中间部分(10)在镦粗时垂直于第一轧辊装置(43)的旋转轴线(53)和/或第二轧辊装置(44)的旋转轴线(54)延伸。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在薄板带材(1)的横截面中看，第一侧部分(13)成直角地从中间部分(10)伸出，并且在薄板带材(1)的横截面中看，第二侧部分(14)成直角地从中间部分(10)伸出。
4.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，两个侧部分(13、14)在中间部分(10)的相对置的平面侧面(17、18)从中间部分(10)伸出。
5.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在第二阶段中，使薄板带材(1)在中间部分(10)的至少其中一个端部区域(23、24)上局部加厚。
6.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在第二阶段中，由轧辊装置(43、44)使两个侧部分(13、14)的至少其中一个变薄。
7.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
-在第一阶段中，至少四次弯曲薄板带材(1)，从而在薄板带材(1)的横截面中看，形成一个另外的中间部分(11)，在其相对置的各端部区域分别成角度地伸出一个侧部分(14、15)，并且
-在紧接着第一阶段的第二阶段中，借助两个互补的轧辊装置(43、44)镦粗两个中间部分(10、11)。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，在薄板带材(1)的横截面中看，两个中间部分(10、11)平行地延伸。
9.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，在第一阶段中，形成一个共同的成角度地从两个中间部分(10、11)伸出的侧部分(14)。
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