DE102004048548B3 - Hohlprofil und Bauelement aus beschichtetem Metallblech - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hohlprofil und ein Bauelement, hergestellt durch Biegeumformen eines mit einer Oberflächenbeschichtung versehenen Blechzuschnitts (1), wobei zum Schließen des Hohlprofils (6, 12, 23, 24, 25) ein erster Randabschnitt (8, 16, 17) des Blechzuschnitts (1) fest mit einem zweiten Abschnitt (3, 13) des Blechzuschnitts (1) verbunden ist. Das erfindungsgemäße durch Biegeumformen eines beschichteten Blechzuschnitts hergestellte Hohlprofil ermöglicht es, dass auch im Bereich der das Hohlprofil an einer Seite schließenden Verbindungsnaht die Schutzwirkung der Beschichtung gesichert ist. Dies wird dadurch erreicht, dass der erste Randabschnitt (8, 16, 17) mit seinem Kantenbereich (7, 18, 19) in eine in den zweiten Abschnitt (3, 13) eingeformte Nut (4, 14, 15) gestellt ist und dass das an die Nut (4, 14, 15) angrenzende Material des zweiten Abschnitts (3, 13) mindestens abschnittsweise gegen den in der Nut (4, 14, 15) stehenden Kantenbereich (7, 18, 19) des ersten Randabschnitts (8, 16, 17) gedrückt ist, um den betreffenden Kantenbereich (7, 18, 19) kraft- und formschlüssig in der Nut (4, 14, 15) zu halten.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Hohlprofil, das durch Biegeumformen eines mit einer Oberflächenbeschichtung versehenen Blechzuschnitts hergestellt ist, wobei zum seitlichen Schließen des Hohlprofils ein erster Randabschnitt des Blechzuschnitts fest mit einem zweiten Abschnitt des Blechzuschnitts verbunden ist. Unter Biegeumformen werden in diesem Zusammenhang sämtliche Kaltumformverfahren verstanden, bei denen der jeweilige Blechzuschnitt überwiegend durch Biegemomente in die Form des Hohlprofils gebracht wird. Dies umfasst das Rollen, Abkanten, Ziehen etc. von Blechen.
• Nach der Biegeumformung des Blechzuschnitts liegt als Zwischenschritt der Hohlprofilherstellung typischerweise ein Schlitzprofil vor, bei dem sich zwei Kanten des Blechzuschnitts gegenüberstehen und zwischen sich einen Schlitz begrenzen. Dieser Schlitz wird anschließend verschlossen, um dem Hohlprofil dauerhaft seine fertige Endform zu geben.
• Das Schließen des nach dem Biegeformen erhaltenen Zwischenproduktes erfolgt heute in der Regel durch ein Verschweißen. So werden längsnahtgeschweißte Rohre üblicherweise in einem kontinuierlich ablaufenden Verfahren zuerst durch Rollbiegen zu einem profilartigen Schlitzkörper vorgeformt. Anschließend laufen sie in eine Schweißstation ein, in der die den Schlitz des zuvor erhaltenen Schlitzprofils seitlich begrenzenden Kanten stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
• Die voranstehend erläuterte Herstellung von Hohlprofilen lässt sich mit hoher Produktivität großtechnisch nutzen. Sie hat jedoch den Nachteil, dass es im Bereich der Schweißnaht, durch die das Hohlprofil jeweils an einer seiner Seiten geschlossen wird, zu einer Beeinflussung des Gefüges des Blechmaterials in Folge der beim Schweißen unvermeidbaren Erwärmung kommt. Besonders nachteilig erweist sich dies bei der Verarbeitung von Metallblechen, die zur Verbesserung bestimmter Eigenschaften mit einer Oberflächenbeschichtung versehen sind. Die Oberflächenbeschichtungen werden beim Schweißen angegriffen mit der Folge, dass die durch die Oberflächenbeschichtung angestrebte Eigenschaftsverbesserung im Bereich der Schweißnaht nicht mehr vollständig gewährleistet werden kann.
• Letzteres gilt insbesondere für so genannte "plattierte Bleche", bei denen ein Trägermaterial untrennbar mit mindestens einer Lage eines weiteren Materials verbunden ist. Die Plattierungsschichten können dabei einseitig oder beidseitig auf den Trägerwerkstoff aufgetragen sein. Dies ermöglicht es, Werkstoffkombinationen zu erzeugen, die die Eigenschaften der miteinander verbundenen Werkstoffe jeweils optimal nutzen. So kann auf einen besonders festen, jedoch unzureichend korrosionsbeständigen Trägerwerkstoff ein hoch korrosionsbeständiges, jedoch unzureichend festes Material aufgebracht werden, um den Trägerwerkstoff gegen Korrosion zu schützen. Als Herstellungsverfahren kommen beispielsweise Sprengen und/oder Warmwalzen in Frage.
• Die sich bei plattierten Blechen bietende Möglichkeit der Kombination von Werkstoffen mit unterschiedlichen Eigenschaften macht derartige Bleche besonders interessant für die Herstellung von Hohlprofilen, die beispielsweise in einer korrosiven Umgebung eingesetzt werden sollen. Allerdings ergibt sich dabei das Problem, dass es beim Längsnahtschweißen von aus plattierten Blechen erzeugten Schlitzprofilen aufgrund der dabei auftretenden thermischen Energie zu Spannungen zwischen Trägermaterial und Beschichtung zum Abplatzen des auf das Trägermaterial aufplattierten Werkstoffs kommen kann. Ebenso besteht die Gefahr, dass einer der Werkstoffe abbrennt, wenn er hohen Temperaturen ausgesetzt ist.
• An den betroffenen Stellen liegt das Trägermaterial anschließend offen, so dass es dort einem korrosiven Angriff schutzlos ausgesetzt ist. Auch kann das an die Abplatzung angrenzende Beschichtungsmaterial unterwandert werden mit der Folge, dass der Schutz des Trägermaterials nicht mehr dauerhaft gewährleistet werden kann.
• Vergleichbare Probleme ergeben sich bei der Verarbeitung von Blechen, die auf andere Weise als das Plattieren mit einer Oberflächenbeschichtung versehen sind. So kann vielfach auch bei der Verarbeitung von verzinkten Blechen zu Hohlprofilen aufgrund der beim Schweißen im Bereich der Schweißzone eintretenden Veränderung von Trägermaterial und Beschichtung häufig nicht mit ausreichender Sicherheit gewährleistet werden, dass sich die Schutzwirkung des Zinks bis in den Bereich der Schweißnaht erstreckt.
• Ausgehend von dem voranstehend erläuterten Stand der Technik bestand die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, ein durch Biegeumformen eines beschichteten Blechzuschnitts hergestelltes Hohlprofil zu schaffen, bei dem auch im Bereich der das Hohlprofil an einer Seite schließenden Verbindungsnaht die Schutzwirkung der Beschichtung gesichert ist.
• Diese Aufgabe ist bei einem Hohlprofil, das durch Biegeumformen eines mit einer Oberflächenbeschichtung versehenen Blechzuschnitts hergestellt ist, wobei zum Schließen des Hohlprofils ein erster Randabschnitt des Blechzuschnitts fest mit einem zweiten Abschnitt des Blechzuschnitts verbunden ist, erfindungsmäß dadurch gelöst worden, dass der erste Randabschnitt mit seinem Kantenbereich in eine in den zweiten Abschnitt eingeformte Nut gestellt ist, und dass das an die Nut angrenzende Material des zweiten Abschnitts mindestens abschnittsweise gegen den in der Nut stehenden Kantenbereich des ersten Randabschnitts gedrückt ist, um den betreffenden Kantenbereich kraft- und formschlüssig in der Nut zu halten.
• Bei einem erfindungsgemäßen Hohlprofil wird der Schlitz des nach dem Umformen des jeweiligen Blechzuschnitts erhaltenen geschlitzten Körpers durch eine Fügeoperation geschlossen, durch die eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen den im Schlitzbereich einander zugeordneten Randabschnitten des Schlitzkörpers hergestellt wird. Thermische Belastungen, wie sie beim Schweißen unvermeidbar sind, treten dabei nicht auf. Stattdessen kann die Ausdehnung des Bereichs, in dem für die Erzeugung der erforderlichen Haltekräfte es zu einer dauerhaften Verformung des Blechmaterials kommt, auf ein Minimum reduziert werden. Dabei hat sich gezeigt, dass die zur Herstellung der erforderlichen Pressung im Bereich der Nut im an die Nut angrenzenden Bereich benötigten Presskräfte so begrenzt sind, dass die Gefahr einer Beschädigung der jeweiligen Oberflächenbeschichtung auf ein Minimum reduziert ist. Daher lassen sich erfindungsgemäße Hohlprofile insbesondere aus solchen Blechen herstellen, bei denen die Oberflächenbeschichtung auf das jeweilige Trägermaterial aufplattiert ist. So können derartige Bleche zu erfindungsgemäßen Hohlprofilen umgeformt werden, ohne dass es zu einer die Schutzwirkung der Beschichtung beeinträchtigenden Beschädigung des Blechs im Bereich der zum Schließen des Hohlprofils erforderlichen Verbindung kommt.
• Die Erfindung macht sich auf diese Weise die aus der EP 0 868 237 B1 an sich bekannte Möglichkeit zu Nutze, gemäß der Metallprofile aus mindestens zwei gefügten Teilen erzeugt werden können, die ausschließlich durch Klemmkraft untereinander verbunden sind. Die Herstellung der bekannten Metallprofile erfolgt dabei in der Weise, dass zunächst in einem der zu fügenden Teile eine Nut eingeformt wird. Bei dieser Einformung findet eine Gefügeveränderung in der näheren Umgebung der Nut statt. Dann wird in diese Nut ein anderes aus Flachmaterial bestehendes Teil mit seiner Schmalseite eingesetzt und in der Nut durch Verquetschen des der Nut benachbarten Materials in dem einen Teil festgeklemmt. Diese Umformoperation hat eine weitere Gefügeveränderung zur Folge, so dass eine ausschließlich kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen den beiden aneinander anzuschließenden Teilen hergestellt ist.
• Im Unterschied zu den gemäß der EP 0 868 237 B1 hergestellten Metallprofilen sind erfindungsgemäße Hohlprofile aus einem einzigen Blechzuschnitt geformt, der durch eine geeignete Umformoperation in die Form des Hohlprofils gebracht wird. Dies ermöglicht es, auf einfache Weise Hohlprofile, wie Rohre mit rundem, rechteckigem oder vieleckigem Querschnitt herzustellen, bei dem auch im Bereich der das Hohlprofil an einer Seite schließenden Verbindungsnaht die Schutzwirkung der Beschichtung dauerhaft gewährleistet ist.
• Eine großtechnische Herstellung erfindungsgemäßer Hohlprofile lässt sich dadurch verwirklichen, dass der in die Nut eingestellte Kantenbereich einem Längsrand des Blechzuschnitts zugeordnet ist. Dementsprechend ist es zweckmäßig, wenn die Nut sich parallel zur Kante des zweiten Abschnitts erstreckt. Für spezielle Hohlprofile lässt sich die Nut jedoch selbstverständlich auch an anderer Stelle anordnen bzw. so ausrichten, dass die jeweils angestrebte Formgebung erzielt wird.
• Eine besonders praxisgerechte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, wenn der zweite Randabschnitt einen seitlich von dem Hohlprofil abstehenden Flansch bildet, indem sich die in den zweiten Abschnitt eingeformte Nut mit einem Abstand zu dessen freier Kante erstreckt, der der Breite des Flansches entspricht. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung weist ein erfindungsgemäßes Hohlprofil einen deutlich ausgeprägten, seitlich von dem Profilkörper abstehenden Flansch auf, der beispielsweise für Befestigungszwecke genutzt werden kann. So kann dieser Flansch dazu benutzt werden, das Hohlprofil an einem anderen Gegenstand zu befestigen, ohne dass dabei das Profil selbst beschädigt wird. Auf diese Weise lässt sich zum Beispiel beim Einsatz von erfindungsgemäßen Hohlprofilen im Leitungsbau der Montageaufwand deutlich gegenüber dem bei der Montage konventioneller Rohre erforderlichen Aufwand reduzieren. Im Fall der Verwendung erfindungsgemäßer Profile als Bauelemente für Tragekonstruktionen oder ähnliches kann der Flansch zur Verbindung der Profile untereinander oder zur Anbindung an andere Bauteile genutzt werden. Unabhängig davon, zu welchem Zweck der Flansch genutzt wird, kann sein Gebrauchswert dadurch zusätzlich verbessert werden, dass in den Flansch Öffnungen eingeformt sind.
• Erfindungsgemäße Hohlprofile lassen sich besonders gut aus Blechzuschnitten fertigen, die aus einem Stahlgrundmaterial gebildet sind, auf das eine Plattierung aus höher korrosionsbeständigem Material aufgebracht ist. Ebenso können erfindungsgemäße Profile jedoch auch aus Blechzuschnitten hergestellt werden, bei denen das Trägermaterial aus einem Leichtmetall besteht.
• Aufgrund dessen, dass die Eigenschaften der Oberflächenbeschichtung auch im Bereich der zum Schließen des Hohlprofils unvermeidbaren Naht unbeeinträchtigt zur Verfügung stehen, eignen sich erfindungsgemäße Hohlprofile insbesondere zur Verwendung als Bauelemente im Leitungs- und Tragwerksbau. Dabei lassen sich problemlos großflächigere Bauteile schaffen, indem mehr als ein erfindungsgemäßes Hohlprofil zu einem Bauteil zusammengefasst werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Hohlprofile im Bereich des seitlich der Fügenaht ausgebildeten Flansches miteinander verbunden werden.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils in perspektivischer schematischer Ansicht:
• 1 einen Blechzuschnitt;
• 2 ein aus dem Blechzuschnitt gefertigtes Hohlprofil;
• 3 ein aus zwei Hohlprofilen gebildetes Bauteil;
• 4 ein aus drei Hohlprofilen gebildetes Bauteil.
• Der in 1 gezeigte Blechzuschnitt 1 besteht beispielsweise aus einem Edelstahl, auf den beidseitig durch Walzplattieren eine Titanbeschichtung aufgebracht worden ist.
• Parallel zu seiner einen Längskante 2 ist in einem Abstand A in den der Längskante 2 zugeordneten Abschnitt 3 des Blechzuschnitts 1 eine Nut 4 eingeformt, deren Breite B bis auf ein geringes Übermaß der Dicke des Blechzuschnitts 1 entspricht. Zusätzlich sind in den zwischen der Nut 4 und der Längskante 2 im Randbereich 3a des Blechzuschnitts 1 in gleichmäßigen Abständen angeordnete Durchgangsöffnungen 5 eingeformt.
• Der Blechzuschnitt 1 wird durch Rollprofilieren so umgeformt, dass ein Hohlprofil 6 mit im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt entsteht. Die Umformung erfolgt dabei derart, dass nach der Umformung die der ersten Längskante 2 gegenüberliegende Längskante 7 des Blechzuschnitts 1 in der Nut 4 steckt und der an diese Längskante 7 angrenzende Randbereich 8 des Blechzuschnitts 1 im Wesentlichen senkrecht auf dem der Längskante 2 zugeordneten Abschnitt 3 steht. Der Randbereich 8 und der Abschnitt 3 bilden so im Bereich der Nut 4 einen T-Stoß.
• Anschließend wird das beidseits seitlich der Nut 4 vorhandene Material mittels eines geeigneten, hier nicht gezeigten Werkzeugs in der aus der EP 0 868 237 B1 bekannten Weise gegen den in der Nut 4 stehenden Abschnitt des Randbereichs 8 gedrückt. Nach Abschluss dieser Umformung ist der die eine Längsseite des erhaltenen Hohlprofils 6 bildende Randabschnitt 8 unlösbar kraft- und formschlüssig in der Nut 4 gehalten. Die in Folge der Materialverdrängung am Hohlprofil 6 beidseits der Nut 4 vorhandenen Rillen 9, 10 sind in 2 zur Verdeutlichung in einer nicht realistischen, übergroßen Weise dargestellt.
• Beim fertigen Hohlprofil 6 steht seitlich der Nut 4 ein Flansch 11 ab, der durch den beim Blechzuschnitt 1 ursprünglich zwischen der Nut 4 und der Längskante 3 abgegrenzten, mit den Durchgangsöffnungen 5 versehenen Randbereich 3a gebildet ist. Dieser Flansch 11 mit seinen Durchgangsöffnungen 5 kann bei der späteren Verwendung des Hohlprofils 6 für Montagezwecke genutzt werden. Die im Bereich der Nut 4 hergestellte Verbindung ist dabei so dicht und fest, dass das Hohlprofil 6 im Rohrleitungsbau als Leitung für unter Druck stehende korrosive Medien eingesetzt werden kann.
• Das in 3 gezeigte Hohlprofil 12 ist aus einem Blechzuschnitt erzeugt worden, in dessen mittleren Abschnitt 13 zwei parallel zueinander mit Abstand sich in Längsrichtung des Blechzuschnitts erstreckende Nuten 14, 15 eingeformt worden sind. Anschließend sind die beiden seitlich der Nuten 14, 15 angeordneten Randbereiche 16, 17 des Blechzuschnitts derart biegeumgeformt worden, dass die Längskante 18 des einen Randbereichs 16 in der Nut 14 und die Längskante 19 des anderen Randbereichs 17 in der Nut 15 steht. Die Randbereiche 16, 17 bilden so jeweils ein im Querschnitt im Wesentlichen quadratisches Teilprofil 20, 21. Anschließend wird wiederum in der aus der EP 0 868 237 B1 bekannten Weise das seitlich der Nuten 14, 15 jeweils vorhandene Material gegen den in der jeweiligen Nut 14, 15 stehenden Randbereich 16, 17 gedrückt, um die form- und kraftschlüssige Verbindung herzustellen.
• Das Hohlprofil 12 eignet sich aufgrund der ihm eigenen Steifigkeit besonders für den Einsatz im Tragwerksbau.
• In 4 ist ein Bauelement 22 dargestellt, das durch mehrere miteinander verschweißte Hohlprofile 23, 24, 25 gebildet ist. Die Hohlprofile 23, 24, 25 sind wie das in 1 dargestellte Profil hergestellt worden mit dem Unterschied, dass in den Randbereich 3a keine Öffnungen eingeformt worden sind. Stattdessen ist der an den Hohlprofilen 23, 24, 25 jeweils vorhandene Flansch 26 dazu genutzt worden, die einander zugeordneten Hohlprofile 23, 24 bzw. 24, 25 miteinander zu verschweißen. Das auf diese Weise gebildete Bauelement 22 kann beispielsweise als Stütze beim Bau von Hochregallagern eingesetzt werden.

1

Blechzuschnitt

2

Längskante

3

Abschnitt des Blechzuschnitts 1

3a

Randbereich des Blechzuschnitts 1

4

Nut

5

Durchgangsöffnungen

6

Hohlprofil

7

Längskante des Blechzuschnitts 1

8

Randbereich

9, 10

Rillen

11

Flansch

A

Abstand zwischen Längskante 2 und Nut 4

B

Breite der Nut 4

12

Hohlprofil

13

Abschnitt

14,15

Nuten

16,17

Randbereiche

18

Längskante des Randbereichs 16

19

Längskante des Randbereichs 17

20,21

Teilprofile

22

Bauelement

23,24,25

Hohlprofile

26

Flansch

Claims (9)

1. Hohlprofil hergestellt durch Biegeumformen eines mit einer Oberflächenbeschichtung versehenen Blechzuschnitts (1), wobei zum Schließen des Hohlprofils (6, 12, 23, 24, 25) ein erster Randabschnitt (8, 16, 17) des Blechzuschnitts (1) fest mit einem zweiten Abschnitt (3, 13) des Blechzuschnitts (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Randabschnitt (8, 16, 17) mit seinem Kantenbereich (7, 18, 19) in eine in den zweiten Abschnitt (3, 13) eingeformte Nut (4, 14, 15) gestellt ist, und dass das an die Nut (4, 14, 15) angrenzende Material des zweiten Abschnitts (3, 13) mindestens abschnittsweise gegen den in der Nut (4, 14, 15) stehenden Kantenbereich (7, 18, 19) des ersten Randabschnitts (8, 16, 17) gedrückt ist, um den betreffenden Kantenbereich (7, 18, 19) kraft- und formschlüssig in der Nut (4, 14, 15) zu halten.
2. Hohlprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Nut (4, 14, 15) eingestellte Kantenbereich (7, 18, 19) einem Längsrand des Blechzuschnitts (1) zugeordnet ist.
3. Hohlprofil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (3) einen seitlich von dem Hohlprofil (6, 23, 24, 25) abstehenden Flansch (11, 26) bildet, indem sich die in den zweiten Abschnitt (3) eingeformte Nut (4) mit einem Abstand (A) zu dessen freier Kante (2) erstreckt, der der Breite des Flansches (11, 26) entspricht.
4. Hohlprofil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Flansch (11) Öffnungen (5) eingeformt sind.
5. Hohlprofil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (4, 14, 15) sich parallel zur Kante (2) des zweiten Abschnitts (3) erstreckt.
6. Hohlprofil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt besitzt.
7. Hohlprofil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechzuschnitt (1) aus einem Stahlgrundmaterial gebildet ist, auf das eine Plattierung aus höher korrosionsbeständigem Material aufgebracht ist.
8. Bauelement hergestellt durch Verschweißen von gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildeten Hohlprofilen (23, 24, 25).
9. Bauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens zwei parallel zueinander sich erstreckende Hohlprofile (23, 24, 25) umfasst.