DE10113610A1

DE10113610A1 - Verfahren zur Ausbildung dickenprofilierter einstückiger Blechteile

Info

Publication number: DE10113610A1
Application number: DE2001113610
Authority: DE
Inventors: Reiner Kopp; Peter Boehlke
Original assignee: Individual
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2001-03-20
Filing date: 2001-03-20
Publication date: 2002-10-02
Anticipated expiration: 2021-03-21
Also published as: DE10113610C2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbildung von dickenprofiliertem einstückigem Walzgut, bei dem das Ausgangsmaterial mittels über die Walzgutbreite unterschiedlich tief in das Ausgangsmaterial eindringende Walzen in Breitenrichtung umgeformt wird. Ferner wird mit der Erfindung eine Walzeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben. Um ein Verfahren bereitzustellen, das bei gleichzeitig einfacher Anwendung die Ausbildung einer Dickenverteilung ermöglicht, die unter Berücksichtigung der im Gebrauchsfall zu erwartenden Belastungen gewichtsoptimiert ist, wird der Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Umformung des Ausgangsmaterials bereichsweise durchgeführt wird und durch definierte Überlagerung der Umformbereiche ein dreidimensionales, sowohl in Längsrichtung als auch in Breitenrichtung beliebiges Dickenprofil ausgebildet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbildung von dickenprofiliertem einstückigem Walz gut, bei dem das Ausgangsmaterial mittels über die Walzgutbreite unterschiedlich tief in das Ausgangsmaterial eindringende Walzen in Breitenrichtung umgeformt wird. Ferner wird mit der Erfindung eine Walzeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben.

Bleche oder Blechteile aus Eisenwerkstoffen oder NE-Metallen, sind in vielen Bereichen der Technik eingesetzte Material- und Baukomponenten. Zu nennen sind hier beispielsweise die Automobilindustrie, die Flugzeugindustrie sowie die Industrie für Haushalts- und Gebrauchsgü ter oder dergleichen mehr.

Die Forderung nach leichten und gleichzeitig hoch belastbaren Bauteilen führt zu der Ent wicklung, die Wanddicke des Walzgutes lokal an die im Gebrauchsfall zu erwartende Bela stung anzupassen. Die Idee vom belastungsangepaßten Walzgut beruht dabei auf der Anhäu fung von Material an Stellen, wo es im späteren Bauteil aufgrund der dann herrschenden Bela stungen benötigt wird. In Bereichen mit geringeren Beanspruchungen kann dann eine ent sprechend dünnere Wandstärke vorgesehen werden, was zu einer bedeutenden Gewichtser sparnis führt.

Zur Herstellung von Blechen mit belastungsangepaßter Dicke wurden in den letzten Jahren verschiedene schweißtechnische Verfahren entwickelt, so z. B. zur Herstellung von Tailored Blanks oder Tailored Engineered Blanks. Eine andere Variante des schweißtechnischen Ver fahrens ist das Aufbringen von Verstärkungsblechen auf kritische Bereiche, durch das soge nannte Patchwork-Blanks hergestellt werden. Nachteile dieser Verfahren sind zum einen der zusätzliche Schweißprozeß, was insbesondere unter dem Kostengesichtspunkt nachteilig zu bewerten ist, zum anderen stellt eine Schweißnaht aufgrund der nicht zu vermeidenden ther mischen Gefügeveränderungen im Basismaterial immer eine Schwachstelle dar, deren Verhal ten im Belastungsfall zudem nur schwer vorherbestimmt werden kann.

Walzgut mit belastungsangepaßten Dickenverläufen kann auch mittels umformtechnischer Verfahren, zum Beispiel durch Walzen erzeugt werden. Bekannte Verfahren sind das Walzen mit definiertem Temperaturprofil, mit exzentrischen Walzen oder mit verstellbarem Walzspalt. Das Flexible Walzen bietet beispielsweise ein Verfahren zum Herstellen eines Formkörpers mit unterschiedlichen Wandstärken aus einem zunächst ebenen Blechteil, wobei das Blechteil im Zuge der Verfahrensdurchführung mittels Walzen in Walzenrichtung auf die gewünschte Blechdicke durch eine definierte Veränderung des Walzenspaltes gebracht wird. Im Anschluß daran erfolgt eine Umformung des Blechteils zum gewünschten Formkörper durch Pressen oder Tiefziehen.

Von Nachteil beim Flexiblen Walzen ist der Umstand, daß eine belastungsangepaßte Dicke des Blechteils nur in Walzrichtung möglich ist; quer zur Walzrichtung verlaufende Dickenprofile sind praktisch nicht herstellbar. In sehr engen Grenzen läßt sich zwar auch beim konventio nellen Flachlängswalzen eine Dickenprofilierung quer zur Walzrichtung erzeugen, doch sind diese Grenzen bereits dann erreicht, wenn Rand- oder Mittenwellen auftreten, d. h. wenn un terschiedliche Materialabnahmen über die Bandbreite zu einem stark inhomogenen Werkstoff fluß und damit zu unterschiedlicher Streckung führen. Aus diesem Grund können Blechteile mit ausgeprägteren Dickenprofilen quer zur Walzrichtung durch konventionelles Flachwalzen nicht hergestellt werden, so daß es zur Ausbildung derartiger Dickenprofile erforderlich ist, auf die bereits schon erläuterten schweißtechnischen Verfahren zurückzugreifen.

Aus der DE 198 31 882 ist ein Verfahren zum Herstellen von über die Breite ein beliebiges Dickenprofil aufweisenden bandförmigem Walzgut durch Längswalzen eines Ausgangsmateri als, insbesondere eines Metallbands oder einer Platine, bekannt. In diesem Verfahren soll der Materialfluß in Querrichtung durch speziell gestaltete Rollen beeinflußt werden, ohne daß Ris se, Wellen oder unerwünschte Aufwerfungen des Materials entstehen. Auch hier ist nur die Ausbildung von Dickenprofilen in eine Richtung, nämlich quer zur Walzrichtung möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ausbildung von dickenprofi liertem einstückigem Walzgut bereitzustellen, das bei gleichzeitig einfacher Anwendung die Ausbildung einer Dickenverteilung ermöglicht, die unter Berücksichtigung der im Gebrauchs fall zu erwartenden Belastungen und Funktionen gewichtsoptimiert ist. Ferner soll mit der Erfindung eine Walzeneinrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Umformung des Ausgangsmaterials bereichsweise durchgeführt wird und durch definierte Überlagerung der Umformbereiche ein dreidimensionales, sowohl in Längsrichtung als auch in Breitenrichtung beliebiges Dickenprofil ausgebildet wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es erstmals möglich, eine Dickenprofilierung nicht nur in einer Richtung, d. h. in Walzrichtung oder in Breitenrichtung, auszubilden, sondern vielmehr ein dreidimensionales Dickenprofil zu schaffen, das auf den jeweiligen Anwendungs fall hin zugeschnitten ist und mit dem eine in weiten Grenzen beliebige Dickenverteilung aus gebildet werden kann. In vorteilhafter Weise lassen sich so Walzgüter, beispielsweise Bleche, Blechteile oder dergleichen, in Abhängigkeit der im Gebrauchsfall zu erwartenden Belastungen gewichtsoptimiert ausbilden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß das eine der dicksten Dic ke des fertigen Walzguts entsprechenden Dicke und eine um den in Breitenrichtung zu erwar tenden Materialfluß entsprechend reduzierten Breite aufweisende Ausgangsmaterial auf die gewünschte Dicke reduziert und in Breitenrichtung geweitet wird. Diese Maßnahme ermög licht die Ausbildung wunschgemäßen Walzgutes. Zudem entfallen in vorteilhafter Weise etwai ge Nachbearbeitungen.

Zur Ausbildung einer Dickenprofilierung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zumin dest eine Walze oberhalb der zu profilierenden Oberfläche des Ausgangsmaterials angeordnet und in Abhängigkeit der Walzen- und/oder Werkstoffparameter des Ausgangsmaterials, bei spielsweise Walzengeometrie, Fließfähigkeit des Werkstoffs und dergleichen, in das Material eingedrückt und somit in Eingriff gebracht. Im Anschluß daran werden Ausgangsmaterial und Walze relative aneinander vorbei geführt, sei es, daß die Walze über das Ausgangsmaterial geführt oder das Ausgangsmaterial unter der Walze hindurch gezogen wird.

Von dieser Grundüberlegung ausgehend wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß Aus gangsmaterial bereichsweise umzuformen und durch eine definierte Überlagerung einzelnen Umformbereiche ein dreidimensionales Dickenprofil auszubilden. Gemäß einem besonderen Vorschlag der Erfindung wird ein entsprechender Walzvorgang einstufig durchgeführt, wobei die Walzen während des Walzvorgangs in Höhenrichtung und/oder in Breitenrichtung definiert verfahren werden. Auf diese Weise können beliebige Höhenprofile, d. h. Dickenprofile, über die gesamte Breite des Ausgangsmaterials mit der Folge ausgebildet werden, daß eine insgesamt dreidimensionale Oberflächenstruktur ausgebildet wird. Das Vorsehen eine entsprechenden Steuerungs- oder Regelungseinrichtung ermöglicht dabei eine exakte Ausrichtung sowie ein präzises Verfahren einzelner Walzen, so daß definiert vorgegebene Oberflächenstrukturen umgesetzt werden können.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vor und/oder während des Walzvorgangs die Anzahl der in Eingriff stehenden Walzen bedarfsweise variiert. Die Anordnung mehrerer Walzen ermöglicht die flexible Ausgestaltung auch komplexerer Dickenprofile. So läßt sich beispielsweise durch eine entsprechende Anordnung unterschiedlicher Walzen ein Treppen profil ausbilden. Wird zudem der Eingriff der Walzen während des Walzvorgangs variiert, so können auch Profile ausgebildet werden, die sowohl in Walzenrichtung als auch in Breitenrich tung eine Zick-Zack-Form aufweisen.

In diesem Zusammenhang wird des weiteren vorgeschlagen, daß vor und/oder während des Walzvorgangs mehrere Walzen in Breitenrichtung nebeneinander angeordnet werden. Auch durch diese Maßnahme kann eine differenzierte Walzstrategie mit dem Ziel verfolgt werden, eine komplexer ausgestaltete und hohen Flexibilitätsansprüchen gerecht werdende Dicken profilierung sowohl in Breitenrichtung als auch in Längsrichtung auszubilden. Auch kann dies bezüglich der Abstand der einzelnen Walzen in Breitenrichtung und/oder in Walzrichtung be darfsweise vor und/oder während des Walzvorgangs variiert wird.

Gemäß einem alternativen Vorschlag der Erfindung ist vorgesehen, daß das Verfahren zweistu fig durchgeführt wird. Bei dieser Verfahrensvariante wird das Ausgangsmaterial zunächst mit einer Dickenprofilierung in die eine Richtung und anschließend mit einer Dickenprofilierung in die andere Richtung versehen. Erfindungsgemäß erfolgt dabei die endgültige Dickenprofilaus bildung durch die definierte Überlagerung der durch die beiden Verfahrensstufen geschaffe nen Umformbereiche, wobei in den einzelnen Umformbereichen jeweils entweder in Längs richtung oder in Breitenrichtung umgeformt wird. Mit der Überlagerung ergibt sich sodann ein dreidimensionales, sowohl in Längsrichtung als auch in Breitenrichtung ausgebildetes Dicken profil.

Gemäß einem diesbezüglich ersten Vorschlag der Erfindung ist vorgesehen, daß das Aus gangsmaterial zunächst in einer ersten Stufe flexibel gewalzt und mit einer Dickenprofilierung in Längsrichtung versehen wird, daß das Ausgangsmaterial anschließend in einer zweiten Stu fe in Breitenrichtung umgeformt und mit einer die erste Dickprofilierung in Längsrichtung überlagernden zweiten Dickenprofilierung in Breitenrichtung ausgebildet wird. Das Ergebnis ist, wie bereits oben ausgeführt, ein dreidimensionales, sowohl in Längsrichtung als auch in Breitenrichtung ausgebildetes Dickenprofil.

Gemäß einem zweiten Vorschlag der Erfindung ist vorgesehen, daß das Ausgangsmaterial zu nächst in einer ersten Stufe in Breitenrichtung umgeformt und mit einer Dickenprofilierung in Breitenrichtung versehen wird, daß das Ausgangsmaterial anschließend in einer zweiten Stufe flexibel gewalzt und mit einer die erste Dickprofilierung in Breitenrichtung überlagernden zwei ten Dickenprofilierung in Längsrichtung ausgebildet wird. Diese Art der Verfahrensvariante unterscheidet sich von der zuvor dargestellt Variante insofern, als daß die aufeinander nach folgenden Verfahrensstufen bei dieser in vertauschter Reihenfolge durchgeführt werden. Im Ergebnis wird gleichfalls ein dreidimensionales Dickenprofil ausgebildet.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, sowohl in der ersten als in der zweiten Verfahrensstufe ein Umformen in Breitenrichtung vorzusehen. In diesem Fall müßte jedoch ein Umsetzen des Walzgutes erfolgen.

Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung werden die einstufige und die zweistufige Verfahrensdurchführung miteinander kombiniert. Auf diese Weise lassen sich mit sehr gerin gem Aufwand exakte Dickenprofilierung ausbilden, wobei eine Kombination der beiden Ver fahrensvarianten insbesondere bei der Verwendung mehrere, hintereinander oder nebenein ander angeordneter Walzen in Frage kommt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Umformung des Ausgangsmaterials in Breitenrichtung mittels profilierter Walzen und/oder mittels flächig in Eingriff stehender Wal zen durchgeführt wird.

Die Formgebungszone, d. h. der Eingriffsbereich der Walze, ist allseitig durch starre bzw. ela stische deformierte Bereiche umgeben. Diese umliegenden Materialbereiche haben zur Folge, daß sich ein Breitungswiderstand im Material ausbildet, der dem Materialfluß in Breitenrich tung entgegengesetzt ist. Dabei nimmt der Breitungswiderstand mit zunehmender Ausgangs materialbreite zu. Bei dünnen Teilen mit einer großen Breite ist der Materialfluß in Blechteil querrichtung stärker eingeschränkt als bei dicken und schmalen Teilen. Neben diesen starren Bereichen im Material ist die Formgebungszone auch von elastisch-plastischen und elasti schen Zonen umgeben.

Der Werkstoff, der durch die Walze während des Walzvorgangs verdrängt wird, fließt quer zur Walzrichtung in Richtung der Bandbreite aus der Umformzone ab. Durch diesen Materialfluß werden die Bereiche neben der Walze gestaucht. Als Folge davon tritt eine Dehnung des Be reichs vor der Walze auf. Wenn die im Ausgangsmaterial sich vorwärts bewegende Umformzo ne in einen unverformten Bereich eintritt, wird der Werkstoff im Bereich neben der Umformzone zuerst elastisch deformiert und beginnt schließlich plastisch zu fließen, wenn aufgrund des Materialflusses aus der Umformzone die Fließgrenze des Werkstoffs überschritten wird. Bei einem geringen Breitungswiderstand, wie er bei kleineren Blechteilbreiten auftritt, kann das verdrängte Material in Breitenrichtung des Blechteils abfließen. Überschreitet der Breitungs widerstand bei größer werdender Breite einen bestimmten Wert, kann der Materialfluß in Richtung der Dicke, d. h. in die Höhenrichtung, ausweichen, da der Fließwiderstand in diese Richtung kleiner als derjenige in Blechteilbreitenrichtung wird. In diesem Fall kann sich ein Wulst neben der Walze bilden.

Ein Wulst kann jedoch nur dann auftreten, wenn in den Blechteilbereichen neben der Walze die plastische Grenze überschritten wird. Wenn nur so viel Material aus der Umformzone ver drängt wird, daß die elastische Grenze gerade nicht überschritten wird, kann eine Wulstbil dung in vorteilhafter Weise vermieden werden. In diesem Fall wird das aus der Umformzone verdrängte Material durch eine kurzzeitige elastische Deformation, d. h. elastische Speiche rung des Ausgangsmaterials aufgenommen.

Die Verwendung von Profilwalzen hat sich insofern als besonders vorteilhaft herausgestellt, als hierdurch sehr präzise Dickenabnahmen möglich sind. Die Güte des Bandprofils ist jedoch nicht nur von der Walzengeometrie, sondern auch von der richtigen Walzstrategie abhängig. In jedem Stich muß die Dickenabnahme so abgestimmt werden, daß kein Wulst entsteht. Die Kräfte in Breitenrichtung müssen daher so begrenzt sein, daß das Material links und rechts von der plastifizierten Rille nur elastisch gestaucht wird. Wird diese Grenze überschritten, bil det sich neben der Walze ein Wulst aus, d. h. das aus der Umformzone verdrängte Material kann nicht frei abfließen und weicht in Dickenrichtung aus. Wird die gesamte Dickenabnahme in einem Stich mit nur einer Walze oder mit nur einem Walzensatz durchgeführt, so bildet sich neben der eingewalzten Rille ein deutlicher Wulst. Hingegen läßt sich bei einer mehrstichigen Strategie mit relativen Stichabnahmen ein plan ausgebildetes Blechteil herstellen.

Hieraus ergibt sich, daß ein fertiges Walzgut zur Vermeidung von Wulsten in den meisten Fäl len nicht in nur einem einzigen Stich zu erzeugen ist. Die maximal mögliche Dickenabnahme ist dabei nicht nur von der Walzengeometrie, sondern auch vom Blechwerkstoff abhängig. Der Quotient aus Elastizitätsmodul und Fließspannung gibt diesen Einfluß in etwa wieder, d. h. je größer der Quotient ist, desto größer ist die maximal mögliche Stichabnahme, ohne daß ein Wulst entsteht.

Um sicherzustellen, daß ein vollständiger Materialfluß in Bandbreitenrichtung erfolgt, wird in der DE 198 31 882 vorgeschlagen, eine Rolle zu verwenden, deren Geometrie der Kontaktflä chen von Walze und Walzgut mit einer deutlich größeren Länge im Verhältnis zur Breite führt. Das hat zur Folge, daß die hier verwendeten Rollen ein extremes Verhältnis von Durchmesser zu Breite aufweisen müssen. Unter Ausnutzung der elastischen Speicherung, d. h. der Fähig keit des Materials aus der Umformzone verdrängtes Material durch eine kurzzeitige elastische Deformation zwischenzupuffern, kann die Rollengeometrie so ausgelegt werden, daß sich kein besonders großes Kontaktlängenverhältnis ausbildet. Es können also Rollen verwendet wer den, die ein praktikableres Verhältnis von Durchmesser zu Breite aufweisen.

Mit Bezug auf die Walzeneinrichtung wird zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagen, eine Wal zeneinrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens, gekennzeichnet durch zumindest eine in Walzrichtung abrollende Walze sowie eine der Walze gegenüberliegend an geordnete Anpreßwalze.

Durch diese Ausgestaltung wird ein besonders einfach justierbare und gezielt auf den jeweili gen Anwendungsfall abstimmbare Walzeinrichtung bereitgestellt, die zugleich auf einfache Weise umrüstbar ist, so daß eine Vielzahl von unterschiedlichen Dickenprofilen ausgebildet werden können. Zudem ist diese Art der Walzeneinrichtung sowohl für die Ausbildung eines Dickenprofils in Längsrichtung als auch in Breitenrichtung gleichermaßen gut geeignet. Bezüg lich des Breitungswiderstands, d. h. den Einfluß des nicht in die Umformung mit einbegriffenen Materials auf den Materialfluß in der Formgebungszone, ist festzustellen, daß dieser Wider stand mit zunehmender Breite mit der Folge zunimmt, daß das aus der Umformzone verdräng te Material nicht mehr frei seitlich in die Breite abfließen kann, sondern ab einer gewissen Walzgutbreite zu einem Ausweichen in die Höhenrichtung gezwungen wird, was zu Aufwerfung eines Wulstes neben der Walze führen kann. Dies kann durch die Wahl einer entsprechenden Walzenstrategie unterbunden werden, wobei die Möglichkeit besteht, mehrere Walzen sowohl in Walzenrichtung als auch in Breitenrichtung hinter- bzw. nebeneinander anzuordnen, um so die Stichabnahme pro Walze so zu reduzieren, daß die elastische Grenze der Bereiche neben der Rolle nicht überschritten wird.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Walzeneinrichtung wird daher vorgeschlagen, daß eine Vielzahl von Walzen vorgesehen ist, wobei die einzelnen Walzen in Walzrichtung und/oder in Breitenrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Zudem kann eine jede Walze eine sich in Breitrichtung ändernde Profilierung aufweisen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Walzgüter auf besonders einfache und wirt schaftliche Art hergestellt werden, die eine dreidimensionale, sowohl in Längsrichtung als auch in Breitenrichtung verlaufende Dickenprofilierung aufweisen. Hierbei ist darauf zu ach ten, daß zur Unterdrückung schädlicher Effekte, wie zum Beispiel die Ausbildung von Wellen oder von Rissen, der Querfluß des Ausgangsmaterials gezielt zu beeinflussen ist. Neben einer geeigneten Walzengeometrie ist in diesem Zusammenhang insbesondere die Bereitstellung einer auf den Werkstoff abgestimmten Walzenstrategie von Wichtigkeit.

Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung werden Formkörper vorgeschlagen, die durch eine weitere Umformung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildeten Blech teile hergestellt sind. So lassen sich unter Verwendung erfindungsgemäß hergestellter Walz güter insbesondere Trägerstrukturen oder Hohlprofile durch einfaches Umformen ausbilden, die höchsten Belastungsansprüchen bei gleichzeitig optimierter Gewichtsverteilung gerecht werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen Darstellung die Ausbildung eines Dickenprofils in Breitenrichtung;

Fig. 2 in einer schematischen Perspektivdarstellung vier unterschiedliche Dic kenprofilierungen;

Fig. 3 in einer Prinzipdarstellung die Ausbildung eines Dickenprofils unter Verwendung einer Mehrwalzeneinrichtung;

Fig. 4 in einer schematischen Perspektivdarstellung drei unterschiedliche Formkörper;

Fig. 5 in einer schematischen Perspektivdarstellung ein nach dem erfindungs gemäßen hergestelltes Blechteil mit einer dreidimensionalen Dickenpro filierung;

Fig. 6 in einem Diagramm den Höhenverlauf des Blechteils nach Fig. 5;

Fig. 7a und 7b in einer schematischen Darstellung die Durchführung des er Indungs gemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Alternative und

Fig. 8a und 8b in einer schematischen Darstellung die Durchführung des erfindungs gemäßen Verfahrens gemäß einer weiten Alternative.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung die Ausbildung eines Dickenprofils. Eine in Eingriff befindliche Walze 1 wird in Walzrichtung abrollend über ein Blechteil 2 geführt. Hier durch entsteht im Formgebungsbereich ein rillenförmiger Eindruck 3, der entsprechend der Einpreßtiefe der Walze 1 eine gegenüber dem nicht betroffenen Materialbereich in der Blech dicke reduzierte Zone darstellt. Der hierdurch bedingte Materialfluß wirkt nahezu ausnahmslos in Breitenrichtung, so daß das Blechteil 2 eine Breitenerweiterung erfährt. Im Ergebnis dieses Verfahrens ergibt sich eine in Breitenrichtung, d. h. quer zur Walzrichtung, verlaufende Dicken profilierung.

Fig. 2 zeigt exemplarisch in einer schematischen Perspektivdarstellung vier unterschiedliche Dickenprofilierungen. Die Güte eines Dickenprofils ist dabei neben der Walzengeometrie auch von der Wahl der Walzstrategie abhängig. In jedem Stich muß die Dickenabnahme so abge stimmt werden, daß kein Wulst entsteht. Die Kräfte in Breitenrichtung müssen daher so be grenzt sein, daß das Material links und rechts von der plastifizierten Rille nur elastisch ge staucht wird. Wird diese Grenze überschritten, bildet sich neben der Walze ein Wulst aus, d. h. das aus der Umformzone verdrängte Material kann nicht frei abfließen und weicht in Dicken richtung aus. Wird die gesamte Dickenabnahme in einem Stich mit nur einer Walze oder mit nur einem Walzensatz durchgeführt, so bildet sich neben der eingewalzten Rille ein deutlicher Wulst. Hingegen läßt bei einer mehrstichigen Strategie mit relativen Stichabnahmen unter Ausnutzung der elastischen Speicherung, d. h. der Fähigkeit des Materials aus der Umformzo ne verdrängtes Material durch eine kurzzeitige elastische Deformation aufzunehmen, ein plan ausgebildetes Blechteil herstellen. Die in Fig. 2 dargestellten Dickenprofile wurde allesamt unter Verwendung einer Mehrwalzeneinrichtung ausgebildet.

Eine Mehrwalzeneinrichtung in einer Prinzipdarstellung zeigt beispielhaft Fig. 3. Vorgesehen sind hier insgesamt fünf Walzen 1. Diese sind nach Art eines Dreiecks hintereinander wie auch nebeneinander angeordnet, wobei sich die Wirkflächen, d. h. die Kontaktflächen der Walzen gerade derart ergänzen, daß ein geschlossener Eindruck 3 in das Blechteil 2 eingebracht wird. Die Walzrichtung ist mit einem Pfeil 4 bezeichnet. Die Form des Eindrucks 3 kann insbesonde re der Schnittdarstellung 5 entnommen werden.

Fig. 4 zeigt in einer schematischen Perspektivdarstellung drei unterschiedliche Formkörper 6, die durch einen nachgeschalteten Umformvorgang, der durch den Pfeil 7 symbolisiert ist, unter Verwendung eine Blechteils 2 ausgebildet wurden.

Fig. 5 zeigt in einer schematischen Perspektivdarstellung ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Blechteil 2 mit einer dreidimensionalen Dickenprofilierung, d. h. einer Dickenprofilierung sowohl in Walzrichtung 4 als auch in Breitenrichtung. Fig. 6 zeigt in einem Diagramm den Höhenverlauf des in Fig. 5 dargestellten Blechteils anhand der Bahnen A-A und B-B. Über die x-Koordinate des Diagramms ist der Weg in Bahnrichtung und über die y- Koordinate ist die entsprechend zugehörige Blechdicke abgetragen.

Die Fig. 7a und 7b sowie 8a und 8b zeigen jeweils in schematischer Darstellung die Durch führung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Gemäß den Fig. 7a und 7b wird das Blechteil 2 zunächst in einer ersten Stufe flexibel gewalzt und mit einer Dickenprofilierung in Längsrich tung, d. h. Walzenrichtung 4 versehen wird. Dies zeigt Fig. 7a. Anschließend wird das Blech teil 2 in einer zweiten Stufe in Breitenrichtung umgeformt und mit einer die erste Dickprofilie rung in Längsrichtung 4 überlagernden zweiten Dickenprofilierung in Breitenrichtung ausgebil det. Das Ergebnis, dargestellt in Fig. 7b, ist ein dreidimensionales, sowohl in Längsrichtung als auch in Breitenrichtung ausgebildetes Dickenprofil.

Die Fig. 8a und 8b zeigen gemäß umgekehrter Verfahrensstufendurchführung eine zu den Fig. 7a und 7b alternative Verfahrensdurchführung. Gemäß Fig. 8a wird das Blechteil 2 zunächst in einer ersten Stufe in Breitenrichtung umgeformt und mit einer Dickenprofilierung in Breitenrichtung versehen. Anschließend wird das Blechteil 2 in einer zweiten Stufe flexibel gewalzt und mit einer die erste Dickprofilierung in Breitenrichtung überlagernden zweiten Dic kenprofilierung in Längsrichtung 4 ausgebildet. Im Ergebnis wird gleichfalls ein dreidimensio nales Dickenprofil ausgebildet, was Fig. 8b zeigt.

BEZUGSZIFFERNLISTE

1

Walze

2

Blechteil

3

Eindruck

4

Walzrichtung

5

Schnittdarstellung

6

Formkörper

7

Umformvorgang

Claims

1. Verfahren zur Ausbildung von dickenprofiliertem einstückigem Walzgut, bei dem das Ausgangsmaterial mittels über die Walzgutbreite unterschiedlich tief in das Ausgangs material eindringende Walzen in Breitenrichtung umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umformung des Ausgangsmaterials bereichsweise durchgeführt wird und durch definierte Überlagerung der Umformbereiche ein dreidimensionales, sowohl in Längsrichtung als auch in Breitenrichtung beliebiges Dickenprofil ausgebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine der dicksten Dicke des fertigen Walzguts entsprechenden Dicke und eine um den in Breitenrichtung zu er wartenden Materialfluß entsprechend reduzierten Breite aufweisende Ausgangsmaterial auf die gewünschte Dicke reduziert und in Breitenrichtung geweitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren einstufig durchgeführt wird und die Walzen während des Walzvorgangs in Hö henrichtung und/oder in Breitenrichtung definiert verfahren werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor und/oder während des Walzvorgangs die Anzahl der in Eingriff stehenden Walzen vari iert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor und/oder während des Walzvorgangs mehrere Walzen in Breitenrichtung nebeneinander angeordnet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der einzelnen Walzen in Breitenrichtung und/oder in Walzrichtung bedarfsweise vor und/oder während des Walzvorgangs variiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren zweistufig durchgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial zu nächst in einer ersten Stufe flexibel gewalzt und mit einer Dickenprofilierung in Längs richtung versehen wird, daß das Ausgangsmaterial anschließend in einer zweiten Stufe in Breitenrichtung umgeformt und mit einer die erste Dickprofilierung in Längsrichtung überlagernden zweiten Dickenprofilierung in Breitenrichtung ausgebildet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial zu nächst in einer ersten Stufe in Breitenrichtung umgeformt und mit einer Dickenprofilie rung in Breitenrichtung versehen wird, daß das Ausgangsmaterial anschließend in einer zweiten Stufe flexibel gewalzt und mit einer die erste Dickenprofilierung in Breitenrich tung überlagernden zweiten Dickenprofilierung in Längsrichtung ausgebildet wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einstufige und die zweistufige Verfahrensdurchführung miteinander kombiniert werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umformung des Ausgangsmaterials in Breitenrichtung mittels profilierter Walzen und/oder mittels flächig in Eingriff stehender Walzen durchgeführt wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dickenabnahmen in jedem Stich so abgestimmt werden, daß durch das aus der Um formzone verdrängte Material die elastische Grenze der Bereiche im Umfeld der Rolle nicht überschritten wird.

13. Walzeneinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch zumindest eine in Walzrichtung abrollende Walze sowie min destens eine der Walze gegenüberliegend angeordnete, gegebenenfalls profilierte An preßwalze.

14. Walzeneinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Walzen vorgesehen ist, wobei die einzelnen Walzen in Walzrichtung und/oder in Breiten richtung versetzt zueinander angeordnet sind.

15. Walzeneinrichtung nach Abspruch 13 oder nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze als Profilwalze ausgebildet ist und eine Profilierung in Breitenrichtung aufweist.

16. Walzeneinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze einen im Vergleich zur ihrer Wirkfläche großen Durchmesser aufweist.

17. Walzeneinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 1b, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche der Walze ein Verhältnis von Länge zu Breite von kleiner gleich 10 : 1 aufweist.

18. Walzeneinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche der Walze ein Verhältnis von Länge zu Breite von kleiner gleich 5 : 1, beispielsweise 1 : 1, aufweist.

19. Formkörper aus nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 12 durch eine weitere Um formung hergestellten Blechteilen.