DE102004038856A1

DE102004038856A1 - Verfahren zum Walzen von Metallteilen

Info

Publication number: DE102004038856A1
Application number: DE102004038856A
Authority: DE
Inventors: Albrecht Dipl.-Ing. Krüger-Eppstein
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2004-08-10
Publication date: 2006-02-23
Also published as: ES2273584B1; US7444848B2; ES2273584A1; US20060032052A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von eigenverstärkten Blechen oder Profilen (9) durch Walzen von mindestens einem Metallband (1, 2), das während des Walzprozesses durch einen zwischen Arbeitswalzen gebildeten Spalt geführt wird, wobei zumindest in einem Bereich des Metallbandes (2) Lochungen (7) eingebracht werden und der gelochte Bereich des Metallbandes (4, 6) mit nicht gelochten Bereichen (5) desselben Metallbandes oder mindestens eines weiteren Metallbandes (1) zusammengebracht und gewalzt wird, so dass ein neues Metallband (1, 2), Blech oder Profil (9) gebildet wird, sowie durch dieses Verfahren erhältliches Blech oder Profil, wobei das Blech oder Profil aus zwei durch Schweißen oder Verkleben zusammengefügten Metallteilen (4, 6) besteht, wobei zumindest ein Metallteil mit Lochungen (7) versehen ist, die den Aussparungen der eigenverstärkten Struktur entsprechen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Walzen von Metallteilen wie Metallbänder und/oder Profilteile, die während des Walzprozesses durch einen zwischen zwei Arbeitswalzen gebildeten Spalt geführt werden.

Der Formgebungsprozess der Walzprofilierens anstelle des Tiefziehprozesses gewinnt zur Erzeugung von Profilbauteilen zunehmend an Bedeutung. Beispielsweise offenbart die DE 198 07 830 A1 ein Verfahren zur Herstellung von Karosserie- und Fahrwerkteilen für Fahrzeuge aus längsnahtverschweißten Aluminiumrohren oder offenen Walzprofilen. Dazu wird ein Bandblech, häufig auch als Coil bezeichnet, in einem kontinuierlichen Prozess zuerst mittels Walzen selektiv über seiner Breite auf die für die benötigten Wanddicken erforderliche Materialdicke umgeformt. Danach wird das Material in einer Walzprofilierungsanlage mittels formender Walzen in ein geschlossenes rohrförmiges Profil oder in ein offenes Profil umgeformt. Im Falle eines rohrförmigen Profils werden die seitlichen Kanten des ursprünglichen planen Halbzeugs längs miteinander verschweißt und anschließend die Schweißnaht entgratet. Das Coil kann gegebenenfalls mittels vorgeschalteter Walzen lokal begrenzt auch über seine Länge auf unterschiedliche Wanddicken umgeformt werden. Dadurch können unterschiedliche Wanddicken nicht nur über dem Umfang des Pro fils, sondern auch über der Länge des Profils, also in Achsrichtung, erzielt werden. Hierdurch lassen sich die Wanddicken auch unterschiedlichen örtlichen Belastungen über der Länge des Rohres oder offenen Profils anpassen. Ferner wird so eine weitere Material- und Gewichtseinsparung möglich.

Aus der DE 199 39 166 A1 ist ein Verfahren zum flexiblen Walzen eines Metallbandes oder Coils bekannt, wobei das Metallband während des Walzprozesses durch einen zwischen zwei Arbeitswalzen gebildeten Walzspalt geführt und der Walzspalt während des Walzvorganges gezielt verfahren wird, um über die Länge des Metallbandes unterschiedliche Banddicken zu erzielen. Hierdurch soll eine gute plane Oberfläche erreicht werden und zwar auch bei sehr breiten Metallbändern. Dies wird dadurch erreicht, dass während jedes Einstellens des Walzbandes oder unmittelbar danach die Biegelinien der Arbeitswalzen in Abhängigkeit vom eingestellten Walzenspalt zur Erzielung einer planen Oberfläche des Metallbandes gesteuert werden. Dieses Herstellungsverfahren zur Erstellung eines Coils ist aufwendig und teuer. Außerdem erfolgt bei diesem Verfahren eine Querschnittsveränderung nur in Längsrichtung des Walzbleches und es ist auch nur für Bleche mit niedriger bis mittelhoher Festigkeit geeignet.

Insbesondere für den Leichtbau im Kraftfahrzeugbereich ist es notwendig Bleche und Profile belastungsgerecht auszulegen. Das bedeutet, dass die Bauteile mit möglichst geringen Wanddicken ausgeführt und nur in den besonders belasteten Bereichen eigenverstärkt werden. Die Eigenverstärkung lässt sich dabei durch höhere Wanddicken oder besondere Strukturgebung erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kostengünstigen Herstellung von Walzblechen oder Profilteilen mit lokalen Versteifungsbereichen, insbesondere für Kraftfahrzeugteile bereitzustellen.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass zumindest ein Bereich eines Metallbandes vor dem Walzvorgang gelocht und durch Umformen oder Zusammenbringen das gelochte Metallteil zumindest mit dem nicht gelochten Metallteil ein neues Metallband bildet. Die Metallteile können dabei durch dasselbe Metallband oder unterschiedliche Metallbänder gebildet werden. Hierdurch erhält man ein Metallband mit gezielt einstellbarer variabler Dicke. In dem zu der Lochung korrespondierenden Bereich des Metallbandes wird eine Aussparung gebildet. Das Metallband kann somit durch Variation der Wandstärke oder Dicke genau an die Steifigkeitsanforderungen angepasst werden. Insgesamt kann das Bauteil durch Einsparung von Material leichter und somit kostengünstiger hergestellt werden und auf das bisher sehr aufwendige bekannte Herstellungsverfahren verzichtet werden. Die nicht mit Aussparungen versehenen Bereiche des Metallbandes bilden im späteren Blech oder Profil die eigenverstärkten Bereiche.

Vorteilhaft ist es, die beiden Metallteile oder Metallbänder fest miteinander zu verbinden. Dies wird beispielsweise erreicht, indem nach der Umformvorgang miteinander verschweißt wird und somit auf einfache Weise ein neues Metallband gebildet wird. Ebenso ist auch ein Verkleben möglich, wobei die zusammengeführten Metallteile bevorzugt großflächig über deren gesamte Berührungsfläche miteinender verklebt sind.

Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, dass das Metallteil oder Metallband mit Bezug auf seine Längsrichtung aus zwei oder mehreren Abschnitten besteht, wobei zumindest die beiden äußeren Abschnitte mit zahlreichen Lochungen versehen sind. Ein derart gebildetes Metallband ist sehr leicht und kostengünstig herzustellen.

Ferner ist es vorteilhaft, dass die in den Metallbändern vorgesehenen Lochungen derart angeordnet sind, dass sie nach dem Umformvorgang des Metallbandes zu einem Profilträger zwischen den Abkantungen des Profilträgers liegen. Hierdurch wird die Steifigkeit des Metallbandes wesentlich verbessert.

Ein einfaches Herstellungsverfahren erhält man dadurch, dass das Metallband aus einem ersten Lochungen aufweisenden und einem zweiten keine Lochungen aufweisenden Abschnitt besteht, wobei die beiden Abschnitte nach dem Lochungsvorgang in etwa mittig geteilt, aufeinander geklappt, miteinander verklebt und/oder verschweißt und anschließend zu einem Profilteil umgeformt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, dass ein gelochtes Metallteil oder Metallband während des Formvorgangs mit einem nichtgelochten Metallteil oder Metallband zusammengefügt und zu einem Profilteil geformt wird.

Vorteilhaft ist es ferner, dass das Metallband aus mindestens zwei zusammengefügten Metallteilen besteht, wobei zumindest ein Metallteil mit den Lochungen versehen ist.

Je nach Anforedrung an das zu bildende Blech oder Profilteil kann die Steifigkeit des Metallbandes dadurch variiert werden, dass die Lochungen untereinander einen annähernd gleich großen oder unterschiedlich großen Abstand aufweisen.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, dass die Lochungen annähernd gleich groß oder unterschiedlich groß sind und dass die Lochungen kreisförmig, mehreckig, oval und/oder ellipsenförmig ausgebildet sind. Hierdurch lässt sich ebenfalls auf einfache Weise Einfluss auf die Steifigkeit des Metallbandes nehmen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt.

Dabei zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung eines Profilträgers mit Lochungen,

2 eine Draufsicht eines Walzblechs vor dem Umformungsvorgang,

3 zwei nebeneinander angeordnete Metallbänder, die nach der Lochung getrennt, übereinandergelegt und verschweißt werden.

In den 2 und 3 ist je ein Verfahren zum Walzen von Metallteilen insbesondere Metallbändern 1, 2 gezeigt, die während eines Walzprozesses durch einen zwischen zwei oder mehrere hintereinander angeordnete, in der Zeichnung nicht dargestellte Arbeitswalzen bzw. Formrollen gebildeten Spalt geführt werden. Nach Abschluss des Walzverfahrens erhält man einen in 1 dargestellten Profilträger 9, der gemäß Ausführungsbeispiel als seitlicher Schweller für ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Dieser Profilträger 9 besteht aus zwei aufeinander gelegten Metallteilen 4, 5, die nach dem Walzprozess miteinander verbunden bzw. verklebt oder verschweißt werden und dadurch ein neu geformtes Metallband ergeben, das anschließend zu dem Profilträger 9 gemäß 1 umgeformt wird.
In 2 ist ein erstes Herstellungsverfahren schematisch angedeutet. Das Metallband 2 besteht aus drei Abschnitten 4, 5, 6, wobei die beiden äußeren Abschnitte 4, 6 mit zahlreichen eine unterschiedlich Formgebung aufweisenden Lochungen 7 versehen sind. Nachdem das Metallband 1 auf die gewünschte Dicke ausgewalzt wurde, werden die beiden äußeren Bereiche 3, gemäß Pfeil 10 nach innen auf den mittleren Abschnitt 5 geklappt und mit diesem fest verbunden bzw. verklebt oder verschweißt. Hierdurch erhält man ein neues Blech, das sich weiter verarbeiten bzw. umformen lässt beispielsweise in das Profilteil bzw. den Profilträger oder Schweller 9 für den Türbereich eines Kraftfahrzeugs. Der Profilträger 9 besteht aus einem Doppelblech, wobei die eine Seite, wie bereits erläutert, keine Lochungen 7 und die andere Seite zahlreiche nebeneinander angeordnete Lochungen 7 aufweist. Aufgrund der Lochungen 7 erhält man auf einfache und kostengünstige Weise ein Bauteil mit unterschiedlichem Querschnitt.
Nach einem anderen Ausführungsbeispiel gemäß 3 kann das Metallband 2 aus einem ersten Lochungen 7 aufweisenden und einem zweiten keine Lochungen 7 aufweisenden Abschnitt bestehen, wobei die beiden Abschnitte 4, 5 nach dem Lochungsvorgang in etwa mittig geteilt und durch Umformen aufeinander geklappt, miteinander verklebt und/oder verschweißt und anschließend zu einem Profilteil 9 umgeformt werden. Es ist jedoch auch möglich, zwei getrennte Metallbänder 4 und 5 zu walzen und nach dem Lochungsvorgang eines Metallbandes 4 die beiden Metallbänder 4, 6 zu einem neuen Metallband zusammenzusetzen und miteinander fest zu verbinden bzw. zu verkleben oder zu verschweißen.
Die Lochungen 7 können untereinander einen annähernd gleich großen oder unterschiedlich großen Abstand aufweisen. Ferner ist es möglich, dass die Lochungen 7 annähernd gleich groß oder unterschiedlich groß sind. Die Lochungen 7 können kreisförmig, mehreckig, oval und/oder ellipsenförmig ausgebildet sein.
Die in den Metallbändern 2 vorgesehenen Lochungen 7 sind so angeordnet, dass sie nach dem Umformvorgang des Metallbandes 2 zu einem Profilträger 9 zwischen Abkantungen 8 des Profilträgers 9 liegen.
Gemäß 3 kann das eine gelochte Metallteil oder Metallband 2 während des Formvorgangs mit einem nichtgelochten Metallteil oder Metallband 1 zusammengefügt und dabei gleichzeitig zu einem neuen Blechteil oder gemäß 1 zu einem Profilteil geformt werden. Es können auch mehr als zwei Metallteile aufeinander gelegt und miteinander fest verbunden bzw. verschweißt werden. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn mindestens eine Metalllage mit Lochungen versehen ist. Je nach Profilart kann das Metallteil in zwei (3), drei (2) oder mehr als drei Abschnitte aufgeteilt sein, die abwechslungsweise mit Lochungen versehen sind.

Claims

Verfahren zur Herstellung von eigenverstärkten Blechen oder Profilen (9) durch Walzen von mindestens einem Metallband (1, 2), das während des Walzprozesses durch einen zwischen Arbeitswalzen gebildeten Spalt geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem Bereich des Metallbandes (2) Lochungen (7) eingebracht werden und der gelochte Bereich des Metallbandes (4, 6) mit nicht gelochten Bereichen (5) desselben Metallbandes oder mindestens eines weiteren Metallbandes (1) zusammengebracht und gewalzt wird, so dass ein neues Metallband (1, 2), Blech oder Profil (9) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Metallbänder (1, 2) nach dem Umformvorgang miteinander verschweißt oder verklebt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband mit gelochten und nicht gelochten Bereichen mit sich selbst verschweißt oder verklebt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallteil oder Metallband (1) mit Bezug auf seine Längsrichtung aus zwei oder mehreren Abschnitten (4, 5, 6) besteht, wobei zumindest die beiden äußeren Abschnitte (4, 6) mit zahlreichen Lochungen (7) versehen sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Metallbändern (2) vorgesehenen Lochungen (7) derart angeordnet sind, dass sie nach dem Umformvorgang des Metallbandes (2) zu einem Profilträger (9) zwischen den Abkantungen (8) des Profilträgers (9) liegen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband (2) aus einem ersten Lochungen (7) aufweisenden und einem zweiten keine Lochungen (7) aufweisenden Abschnitt besteht, wobei die beiden Abschnitte (4, 5) nach dem Lochungsvorgang in etwa mittig geteilt, aufeinander geklappt, miteinander verklebt und/oder verschweißt und anschließend zu einem Profilteil umgeformt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein gelochtes Metallband (1) während des Formvorgangs mit einem nichtgelochten Metallteil oder Metallband (1) zusammengefügt und zu einem Profilteil (9) geformt wird.
Blech oder Profil mit eigenverstärkter Struktur, die durch Aussparungen gebildet ist, erhältlich nach einem Verfahren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech oder Profil aus zwei durch Schweißen oder Verkleben zusammengefügten Metallteilen (4, 6) besteht, wobei zumindest ein Metallteil mit Lochungen (7) versehen ist, die den Aussparungen der eigenverstärkten Struktur entsprechen.
Blech oder Profil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochungen (7) untereinander einen annähernd gleich großen oder unterschiedlich großen Abstand aufweisen.
Blech oder Profil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochungen (7) annähernd gleich groß sind.
Blech oder Profil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochungen (7) kreisförmig, mehreckig, oval und/oder ellipsenförmig ausgebildet sind.