CZ20004449A3

CZ20004449A3 - Tvarovaný konstrukční dílec nerovnoměrné tloušťky a způsob jeho výroby

Info

Publication number: CZ20004449A3
Application number: CZ20004449A
Authority: CZ
Inventors: Udo Dr. Mueller; Hartmut Dipl. Ing. Heckermann
Original assignee: Salzgitter Ag
Priority date: 1999-12-01
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2001-09-12
Also published as: EP1106274A3; EP1106274A2; DE19957910A1

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby tvarovaného konstrukčního dílce nerovnoměrné tloušťky kdy jsou nejméně dva plechy tvarovány mezi rotujícím prvním válcem a alespoň jedním, proti prvnímu válci uspořádaném, rotujícím druhým válcem. Vynález se dále týká tvarovaného konstrukčního dílce, který je vytvořen především pomocí tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Tvarované konstrukční dílce umožňují optimalizaci celkové hmotnosti stavebních konstrukcí s ohledem na jejich zatížení. Za tímto účelem jsou používány zejména pro odlehčené stavby a v automobilovém průmyslu. Tvarované konstrukční dílce se vyrábějí např. jako vícevrstvé plechové dílce, kdy jsou výchozí plechy samostatně vytvarovány a poté vzájemně spojeny. K tomu je ale zapotřebí více nástrojů. Vzhledem k výrobním tolerancím jednotlivých operací však jednotlivé části vykazují ve styčných místech odchylky a je třeba je dodatečně opracovávat. Dále je známo sestavování dílců z jednotlivých kusů zhotovených hlubokotažným tvarováním. Při tomto postupu jsou příslušně nastříhané plechy společně vytvarovány hlubokotažným lisováním a vzájemně spojeny. Tento postup je ale relativně pracný a nákladný, neboť nejprve je třeba z výchozího materiálu, např. svitku plechů, na stříhacím zařízení přesně zhotovit jednotlivé výstřižky, poté, pomocí stavěčích přípravků tyto výstřižky požadovaným způsobem seskládat a konečně na hlubokotažném zařízení vyformovat. Je pochopitelné, že vkládání jednotlivých výstřižků do hlubokotažného lisovacího zařízení není plynulým procesem.

Dále je znám způsob výroby, kdy jsou jednotlivé kusy plechu rozdílné tloušťky přesně nastříhány, seskládány a poté vytvarovány, např. hlubokotažným lisováním. Také tento postup je relativně pracný a nákladný, neboť je opět třeba nastříhat z výchozího materiálu potřebné výstřižky, jejich čelní střižné hrany je

4* 9444 • · 4 • 4

4 4 * 4

444 4 4 • ·· 44

4 4 9 · 4 • 4 4 4 4 • 4 4 4 4 4 • 4 4 4 4

444 4444 4« obvykle třeba opracovat, pak plechy na úzkých čelních hranách posvařovat a následně dopravit na tvarovací zařízení, např. hlubokotažné zařízení.

Účelem tohoto vynálezu je zlepšení dosavadního stavu techniky a za přijatelných nákladů vyrábět tvarovaný konstrukční dílec jehož tloušťku by bylo možno podle potřeby měnit.

Podstata technického řešení

Výše uvedeného účelu je dosaženo způsobem výroby podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že alespoň dva plechy jsou současně tvarovány válcováním, přičemž alespoň dva plechy jsou alespoň částečně přesazeny a jsou společně vedeny mezi oběma válci a během nebo po tomto tvarovacím procesu jsou přídavnými prostředky vzájemně spojeny.

Výše uvedeného účelu je dále dosaženo pomocí tvarovaného konstrukčního dílce nerovnoměrné tloušťky, sestávajícího z alespoň dvou kusů plechu, společně vytvarovaných válcováním a vzájemně spojených.

Podle předmětného vynálezu jsou dva plechy, např. základní plech a zesilovací plech společně tvarovány mezi příslušně tvarovanými plochami otáčejících se válců. Přitom na základním plechu může být položeno i více zesilovacích plechů, uspořádaných přes sebe nebo vedle sebe tak, že v jednotlivých částech dílce je dosaženo požadované tloušťky. Obdobně může být jeden nebo více zesilovacích plechů uspořádáno po obou stranách základního plechu. Rovněž podle tohoto vynálezu mohou být plechy přiváděny mezi válce tak, že se v okrajových úsecích částečně překrývají tak, že válcováním vytvarovaný dílec má střední vícevrstvou část a krajní jednovrstvé části. Dále mohou být tyto společně vytvarované plechy, především ve tvarované části, pomocí přídavných prostředků vzájemně spojeny, například svařováním, lepením nebo dalším mechanickým tvářením.

Výhodou tohoto vynálezu je nepřerušovaný výrobní postup, při němž může být plech plynule, např. ze svitku přiváděn a odváděn. Je tak pomocí relativně malých nákladů dosaženo vysoké produktivity.

Oproti dosavadnímu jednoduchému tvarování válcováním jediného plechu umožňuje použití více plechových vrstev, zejména vrstev různé tloušťky dosáhnout velké rozmanitosti v tloušťce hotového tvarovaného dílce.

·# ·*«· • · « φ · • · · ···« · »*· » ♦ · »· • · · β • · · · • · · · · • · · · φ« ·»

Ve srovnání s jiným známým postupem, kdy jsou dílce sestavovány z jednotlivých, hlubokotažným tvarováním zhotovených kusů, je předmětným způsobem možno s výhodou dosáhnout dalších tvarů a změn tloušťky dílců, protože při tvarování válcováním zůstává šířka plechového pásu konstantní.

Po vytvarování válcováním mohou být plechy vzájemně spojené pomocí zařízení, zařazeného za tvarovací válce, např. svařovacím zařízením. Při takovém způsobu spojování je možno použít jak elektrodové, tak magneticky řízené obloukové svařování. Dále mohou být plechy spojeny mechanickými prostředky, např. pomocí přehnutí plechů nebo pomocí průlisů či nýtů.

Spojení plechů je možno dosáhnout rovněž pomocí mechanických prostředků vytvořených již během tvarování válcováním. Vytvarování plechů k mechanickému spojení pomocí přehnutí, prolisování nebo nýtování vyžaduje, oproti společnému vytvarování pro vytvoření tvarovaného konstrukčního dílce, řádově menší tvarovací sílu pro tvarování plechu.

Podle vynálezu může být ke spojování plechů použit zejména lepidlo., které je před vytvarováním naneseno na spojovací plochy jednoho nebo obou plechů. Oboustranným slisováním plechů při tvarování válcováním je vytvořena rozsáhlá vzájemná styková oblast a dosaženo vysokého tlakového zatížení spojovaných ploch, což vede k dobrému lepenému spojení. Lepidlo může být po vytvarování vytvrzeno. Lze rovněž použít tlakově vytvrditelného lepidla, které je vytvrzeno již během vlastního tvarování válcováním.

Podle vynálezu může být základní plech a/nebo zesilovací plech odvíjen ve formě dlouhého pásu přímo ze svitku plechu, takže oba výchozí plechy jsou na nástroje přiváděny průběžně, bez přerušování. To vyžaduje jen delší čas pro zavádění nových svitků. Dovoluje to však výrobu tvarovaného stavebního dílce za výhodnějších nákladů, neboť ve svitcích dodaný plech nemusí být nejprve na přídavném zařízení nastříhán na jednotlivé kusy, jak je tomu např. u postupu, kdy jsou dílce sestavovány z jednotlivých, hlubokotažným tvarováním zhotovených kusů.

S výhodou jsou alespoň dva plechy, příp, spolu s dalšími zesilovacími plechy, odvíjeny přímo ze svitků. Alternativně, pokud je vyžadováno zesílení základního plechu po samostatných délkových úsecích, v pravidelných intervalech přikládat ·· ···# kusy plechu, jako zesilovací plechy, na základní plech, odvíjeny ze svitku.Tento ⁱpostup je výhodný zejména při použití lepidla, neboť je tak možno dosáhnout dobrého a bezpečného umístění zesilovacího plechu na základním plechu. Zesilovací plech může mít menší šířku než základní plech a tak zesilovat pouze jednotlivé oblasti základního plechu. V takovém případě je výhodné, přivádět zesilovací plech shora na základní plech, neboť po vytvarování zajišťuje vedení odebíraného plechu širší základní plech a zesilovací plech je jím již nesen. Zesilovací plech může být uspořádán zejména na vnitřní, polootevřené části konstrukčního dílce, který má např. lichoběžníkový tvar, V-tvar nebo U-tvar., čímž tuto jinak měkčí část zpevňuje.

Vzájemným stranovým přesazením a jejich částečným překrytím při navádění na tvarovací válce lze z výchozích plechů malé šířky vytvořit tvarovaný konstrukční dílec relativně velké šířky. Díky prolisování žlábků a okrajů obou plechů při tvarování válcováním je dosaženo dobrého vzájemného usazení jednoho plechu vůči druhému, takže před spojením nemůže dojít k jejich vzájemnému posunu.

Pro zamezení koroze v mezerách mezi plechy, může být jeden nebo oba plechy opatřeny povlakem, zejména z organického materiálu, který tvoří ochranu před korozí.

Po opuštění tvarovacích válců mohou být plechy odříznuty a následně spojeny, případně je možné plechy po opuštění válců vzájemně spojit a teprve poté jednotlivé tvarované konstrukční dílce od sebe oddělit.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je dále podrobněji objasněn na příkladech jeho praktického provedení, uvedených na přiložených výkresech, na nichž na obr. 1 je nakreslena část zařízení pro provádění předmětného způsobu podle jednoho z možných postupů, obr. 2 představuje příčný řez tvarovaným konstrukčním dílcem v jednom z možných provedení, obr. 3 ukazuje příčný řez tvarovaným konstrukčním dílcem v jiném zmožných provedení, • · · · na obr. 4 je perspektivní pohled na tvarovaný konstrukční dílec v dalším provedení podle vynálezu a na obr. 5 je příčný řez tvarovaným konstrukčním dílcem v dalším z možných provedení podle vynálezu.

Příklad provedení

Vrchní válec 1 a spodní válec 2, otáčející se vzájemně protisměrně, jak je vyznačeno šipkami P1 a P2, slouží pro tvarování podávaného pásového materiálu válcováním, které jako takové je známé. Mezi obvodové plochy 5 a 6 válců je přiváděn základní plech 3 a zesilovací plech 4, které jsou těmito válci zachyceny a vytvarovány kolmo na směr L posuvu pásů, zejména prolisováním. Výsledkem této pracovní operace je tvarovaný konstrukční dílec 7, který má vytvarovaný základní plechový díl 8 a vytvarovaný zesilovací plechový díl 9.

Základní plech 3 a/nebo zesilovací plech 4 jsou podávány jako pásový materiál ze svitků plechů, takže každý konstrukční dílec 7 je dokončen odstřižením zpracovaných plechových pásů. Rovněž je možno jako základní plech 3 a/nebo zesilovací plech 4 použít již nastříhané plechové pásy. Například je možno základní plech 3 podávat ze svitků jako pásový materiál a zesilovací plech 4 ve formě plechových odstřižků předem stanovené délky v pravidelných intervalech přidávat přímo mezi válce, jak ukazuje obr. 1 nebo v pravidelných odstupech ukládat na základní plech 3, takže je mezi válci 1,2 tvarován současně se základním plechem 3.

Zesilovací plech 4 může mít menší šířku jako základní plech 3. Hotový tvarovaný konstrukční dílec 7 může mít polootevřený, případně konkávní tvar nebo může být opatřen více polootevřenými částmi. V takovém případě je zesilovací plech 4 s výhodou uspořádán na uvnitř polootevřené části.

Na obr. 1 je znázorněn tvarovaný konstrukční dílec 7, který má lichoběžníkový příčný průřez. V jeho vnitřní části je uspořádán vytvarovaný zesilovací plechový díl 9 Podle obr. 2 může být u takového konstrukčního dílce na jeho okrajích vytvořeno několik prohlubní, žlábků nebo zesílených hran, čímž se dosáhne požadovaného tvaru a zvýšení tuhosti dílce. Jak ukazuje obr. 2, je vytvarovaný zesilovací plechový díl 9 uspořádán v polootevřené, resp. lichoběžníkové oblasti 10 tvarovaného • · • · · ·

konstrukčního dílce 7, k jejímž stěnám 11,12,13 přiléhají jednotlivé plochy 14,15,16 vytvarovaného zesilovacího plechového dílu 9.

Stranové plochy 14 a 15 mohou ležet zcela uvnitř lichoběžníkové oblasti 10 základního plechového dílu 8, jak ukazuje obr. 2. Alternativně, jak je zřejmé z obr. 3, mohou oba podélné okraje 17,18 vytvarovaného zesilovacího plechového dílu 9 z lichoběžníkové oblasti W vyčnívat.

Ve výhodném provedení leží vytvarovaný zesilovací plechový díl 9 celou svojí plochou na základním plechovém dílu 8. Oba plechy mohou být vzájemně spojeny po celé ploše nebo jen v jednotlivých oblastech.

Na obr. 5 znázorněný vytvarovaný konstrukční dílec je zhotoven z plechových pásů 3,4, které jsou na válce 1,2 přiváděny přesazené vůči směru L posuvu pásů, takže se plechové díly 28,29 svými okrajovými, resp. stranovými částmi 26,27 překrývají. Toto překrytí je provedeno zejména, jak ukazuje obr. 5, v polootevřené, resp. konkávní části 110. takže dílec má v této části zdvojenou stěnu a je tak zesílen. Tímto postupem je zhotoven konstrukční dílec, jehož výsledná šířka je větší než šířka jednotlivých podávaných plechových pásů 3,4. Podle vynálezu je možné současně vytvarovat i více, vzájemně částečně přesazených pásů, takže tímto postupem lze principielně zhotovit tvarovaný dílec libovolné šířky.

Spojení vytvarovaného základního plechového dílu 8 s vytvarovaných zesilovacím plechovým dílem 9 může být provedeno svařením, následujícím po vytvarování válcováním. Svaření může být provedeno velkoplošně, např. pomocí magnetického oblouku, nebo bodově, např. elektrodovým svařováním.

Alternativně nebo jako přídavný krok ke svařování, mohou být plechy vzájemně slepeny. Přitom se s výhodou lepidlo naneseno na styčnou plochu 20 základního plechu 3 a/nebo na styčnou plochu 21 zesilovacího plechu 4. Pokud má zesilovací plech 4 menší šířku než základní plech 3, jak je vidět na obr. 1, je lepidlem opatřena především styčná plochu 21 zesilovacího plechu 4.

Pň tvarování válcováním jsou plechy vzájemně k sobě přitlačovány vysokým tlakem, takže dojde k jejich dobrému slepení. Lepidlo je po vytvarování možno vytvrdit. Dále je možné použit lepidlo vytvrditelné tlakem, takže k vytvrzení lepidla dojde již přímo v průběhu tvarování válcováním.

• · • · • · · ··· · · ·· · • · · · · · • ······ • · · · · · ······· · · ··

Pň použití plechového materiálu velké délky, např. odvíjeného ze svitků, mohou být vzájemně slepené, vytvarované dílce 8,9,28,29 následně na stříhacím zařízení, jak je výše popsáno, nastříhány na požadované délky, přičemž před nebo v průběhu dělení mohou být provedeny dodatečné průstřihy nebo přídavné nýtování. Základní plech 3 a/nebo zesilovací plech 4 mohou být opatřeny povlakem, např. organickým materiálem. Tento povlak má význam především jako ochrana proti korozi zejména styčných ploch obou plechových dílů. V takovém případě je lepidlo nanášeno na plochy již pokryté takovým povlakem.

Obr. 4 ukazuje složitě vytvarovaný konstrukční dílec 7, nejen s lichoběžníkovitou oblastí 22 ale též s prostřiženými otvory 23,24,25. Okraje, žlábky a hrany jsou do daného tvaru vyraženy v průběhu tvarování válcováním.

ΊΑ jOOO - ífCMf ·· 0000 · «·· ·· ·· • · · 0 0 0 · 0 0 0 0 ·· 9 · · 9 9 9

0» 0 9 «09···

0 ·· 0000

0000 0 0·· ·0·· ·· ··

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby tvarovaného konstrukčního dílce nerovnoměrné tloušťky kdy jsou nejméně dva plechy tvarovány mezi rotujícím prvním válcem (1) a alespoň jedním, proti prvnímu válci (1) uspořádaném rotujícím druhým válcem (2), vyznačující se tím, že alespoň dva plechy (3,4) jsou současně tvarovány válcováním, přičemž tyto plechy jsou alespoň částečně přesazeny a jsou společně vedeny mezi oběma válci a během nebo po tomto tvarovacím procesu jsou pomocí přídavných prostředků vzájemně spojeny.
2. Způsob výroby podle nároku 1, vyznačující se tím, že plechy (3,4) jsou během tvarování vzájemně spojeny.
3. Způsob výroby podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že plechy (3,4) jsou vzájemně svařeny, slepeny a/nebo mechanicky spojeny.
4. Způsob výroby podle nároku 3, vyznačující se tím, že plechy jsou vzájemně spojeny pomocí tlakově vytvrditelného lepidla.
5. Způsob výroby podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že alespoň jeden plech je odvíjen z cívky.
6. Způsob výroby podle nároku 5, vyznačující se tím, že jeden plech (3) je ve formě pásu odvíjen z cívky a alespoň jeden další plech je ve formě odstřižků z plechového pásu přidáván v pravidelných intervalech
7. Způsob výroby podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že užší a/nebo slabší zesilovací plech je přiváděn na válce nad základní plech (3).
8. Způsob výroby podle nároku 7, vyznačující se tím, že vytvarovaný zesilovací plechový díl (9) je uspořádán alespoň částečně uvnitř polootevřené části (10) vytvarovaného základního plechového dílu (8).

.··. .··..••HVžwo-AA?

• ···· ··
9. Způsob výroby podle kteréhokoliv z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že alespoň jeden plech (3,4) je alespoň na styčné ploše (20,21) opatřen krycí vrstvou
10. Způsob výroby podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že při tvarování jsou při okrajích plechů (3,4) prolisovány prohlubně.
11. Způsob výroby podle kteréhokoliv z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že ve vytvarovaném dílci (7) je vystřižen alespoň jeden otvor (22,23,24,25).
12. Způsob výroby podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že alespoň jedním plechem je děrovaný nebo mřížový plech.
13. Tvarovaný konstrukční dílec, zejména dílec zhotovený způsobem podle kteréhokoliv z nároků 1 až 12, vyznačující se tím, zeje opatřen alespoň dvěma plechovými díly (8,9,28,29) které jsou společně pomocí válců vytvarovány a ve styčných plochách vzájemně spojeny.
14. Tvarovaný konstrukční dílec podle nároku 13, vyznačující se tím, že plech menší šířky je jako zesilovací plechový díl (9) celou šířkou rozprostřen po základním plechovém dílu (8) větší šířky.
15. Tvarovaný konstrukční dílec podle nároku 13, vyznačující se tím, že plechové díly (28,29) se v okrajových oblastech (26,27) překrývají.
16. Tvarovaný konstrukční dílec podle kteréhokoliv z nároků 13 až 15, vyznačující se tím, že plechové díly (28,29) jsou v okrajových oblastech (26,27) přeplátovány.
17. Tvarovaný konstrukční dílec podle kteréhokoliv z nároků 13 až 16, vyznačující se tím, že je opatřen vícevrstvou, polootevřenou částí (10).

.: .··. .....••fTVZOOO-Wř'?

······ ' « ·«···· • · · · · · ······· < · β ·
18. Tvarovaný konstrukční dílec podle kteréhokoliv z nároků 13 až, 17, vyznačující se tím, že plechové díly (8,9,28,29) jsou vzájemně slepeny a/nebo svařeny a/nebo mechanicky spojeny.
19. Tvarovaný konstrukční dílec podle kteréhokoliv z nároků 13 až 18, vyznačující se tím, že plechové díly (8,9,28,29) jsou v místech spojení opatřeny povlakem.
20. Tvarovaný konstrukční dílec podle kteréhokoliv z nároků 13 až 19, vyznačující se tím, že v alespoň jeden plechový díl (8,9,28,29) je opatřen alespoň jedním otvorem (22,23,24,25).
21. Tvarovaný konstrukční dílec podle kteréhokoliv z nároků 13 až 20, vyznačující se tím, že alespoň jedním plechem je děrovaný nebo mřížový plech.