DE102009056324A1 - Method for lengthwise formation of metal strip or initial profile for producing metal profile in form of e.g. pipe, involves broadening recess with other recesses in roll forming tool, to generate forming region along elastic line - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Längsumformen eines Metallbandes oder Ausgangsprofils mit entlang seiner Längsachse variierender Materialdicke nach dein Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Metallprofils aus einem Metallband oder Ausgangsprofil mit entlang seiner Längsachse variierender Materialdicke nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4 und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10. Das hierbei hergestellte Metallprofil kann ein offenes Profil oder auch ein Hohlprofil bzw. ein Rohr sein.The The invention relates to a method for longitudinal forming a Metal strip or Ausgangssprofils along along its longitudinal axis varying material thickness according to the preamble of claim 1 and an apparatus for performing this method after The preamble of claim 8. Furthermore, the invention relates to a Method for producing a metal profile from a metal strip or exit profile with varying along its longitudinal axis Material thickness according to the preamble of claim 4 and a device to carry out this method according to the preamble of claim 10. The metal profile produced in this case can be open profile or a hollow profile or a pipe.
Den vorliegenden Verfahren ist demnach gemeinsam, dass ein Metallband oder Ausgangsprofil mit entlang seiner Längsachse variierender Materialdicke längs umgeformt wird, und zwar beim Durchlaufen einer Mehrzahl von in Linie hintereinander angeordneten Gruppen von Rollformwerkzeugen; in einem Fall handelt es sich hierbei um eine Profiliermaschine und im anderen Fall um eine Maschine zum Bandprofilwalzen. Die entsprechenden Vorrichtungen umfassen demnach eine Anzahl von in Linie hintereinander angeordneten Gruppen von Rollformwerkzeugen, die vom Metallband sukzessive durchlaufen werden und in einem Fall ein Bandprofilwalzverfahren sowie im anderen Fall ein herkömmliches Profilieren des Metallbands durchführen.The The present method is therefore common that a metal strip or exit profile with varying along its longitudinal axis Material thickness is formed longitudinally, namely while passing through a plurality of groups arranged in line one behind the other of roll forming tools; in one case these are a profiling machine and in the other case to a machine for strip rolling. The corresponding devices accordingly comprise a number of in-line groups of roll forming tools, which are successively traversed by the metal strip and in one case a strip profile rolling process and in the other case a conventional profiling of the metal band.
Profiliermaschinen
sind in der Lage, aus einem Metallband oder einem Ausgangsprofil
quasi endlos Profile oder Rohre unterschiedlichster Querschnittsformen
zu fertigen. Je nach herzustellender Profilform kommen hierfür
eine Vielzahl von Rollformwerkzeugen zum Einsatz, die in typischerweise
20 bis 30 in Linie hintereinander angeordneten Umformstationen gruppenweise
zusammengefasst sind. Das Metallband oder Ausgangsprofil durchläuft
die Umformstationen sukzessive und wird in jeder Umformstation einem
Längs-Umformschritt unterzogen, bis es schließlich
seine (vorläufige) Endform erhalten hat und beispielsweise
in einer nachgeschalteten Schweißstation, Stanzvorrichtung
oder Trenneinrichtung weiter bearbeitet werden kann. Profiliermaschinen
sind seit langem bekannt und beispielsweise in der
Vorrichtungen zum Bandprofilwalzen und Bandprofilwalzverfahren sind erst seit recht kurzer Zeit bekannt. Während eine Profiliermaschine in mehreren Umformschritten eine Profilierung oder eine Profilveränderung in das Metallband einbringt und hierbei die Gestalt des Profilquerschnitts verändert, und zwar im wesentlichen ohne die Dicke des Bandes selbst zu verändern, ist es Ziel des Bandprofilwalzverfahrens, beim Längsdurchlaufen des Metallbandes durch die Rollformwerkzeuge einen oder mehrere Bereiche mit verringerter Materialdicke gegenüber dem Ausgangsbandmaterial zu erzeugen, und zwar ohne notwendigerweise zu profilieren oder den Profilquerschnitt zu verändern. Durch Bandprofilwalzen können demnach Metallbänder hergestellt werden, die eine über deren Breite variierende Materialdicke aufweisen.devices for strip profile rolling and strip profile rolling are only since known in a short time. While a profiling machine in several forming steps a profiling or a profile change into the metal strip and in this case the shape of the profile cross-section changed, essentially without the thickness of the tape itself, it is the aim of the strip profile rolling process, during longitudinal passage of the metal strip through the roll forming tools one or more areas with reduced material thickness compared to produce the parent tape material, without necessarily to profile or to change the profile cross-section. By strip rolling can therefore metal bands are made, which varies over the width thereof Have material thickness.
Ein
Bandprofilwalzverfahren ist beispielsweise in der
Metallbleche oder Blechteile, die aus bandförmigem Ausgangsmaterial hergestellt werden, werden in vielen Bereichen der Technik, wie der Automobilindustrie, der Industrie für Haushalts- und Gebrauchsgüter und dergleichen verwendet. In vielen Anwendungsfällen, beispielsweise im Fahrzeugbau, jedoch auch auf anderen Gebieten, ist man bestrebt, die Materialstärke der eingesetzten Metallbleche und Metallprofile möglichst gering zu halten, um einerseits Materialkosten und andererseits Gewicht einzusparen, ohne Abstriche an deren Stabilität in Kauf nehmen zu müssen. Dies kann auf sehr effiziente Art und Weise erzielt werden, indem als Ausgangsmaterial für die Bleche, Blechteile oder Profile Metallbänder verwendet werden, die eine über deren Breite und/oder über deren Länge variierende Dicke aufweisen. Die Materialdicke des hieraus hergestellten Bauteils kann dann gezielt an die im Gebrauchsfall zu erwartenden Belastungen angepasst werden, wobei in Bereichen höherer Belastung eine höhere Materialdicke vorgesehen wird, während die Bereiche mit geringerer Belastung dünner ausgebildet werden.metal sheets or sheet metal parts made of strip-shaped starting material are manufactured in many areas of engineering, such as the automotive industry, the household and household appliances industry Durable goods and the like used. In many applications, For example, in vehicle construction, but also in other areas, one strives to the material thickness of the metal sheets used and metal profiles as low as possible, on the one hand Material costs and on the other hand to save weight without compromising to have to accept their stability. This can be achieved in a very efficient way by: as starting material for the sheets, sheet metal parts or profiles Metal bands are used, one over their Width and / or varying over the length thickness exhibit. The material thickness of the component produced therefrom can then be targeted to the expected in use cases loads be adapted, being in areas of higher stress a higher material thickness is provided while the areas formed with less load thinner become.
Das Längsumformen eines Metallbandes oder Ausgangsprofils mit insbesondere entlang seiner Längsachse variierender Materialdicke in einer Profiliermaschine hat sich allerdings als problematisch herausgestellt. Denn die Biegeradien, die beim Rollumformen eines Blechbandes entstehen, hängen insbesondere von der Dicke desselben ab. Die Lage der neutralen Faser beim Biegen des Blechs befindet sich etwa in der Mitte zwischen der Ober- und Unterseite des Blechbandes. Infolgedessen ist die neutrale Faser bei dicken Blechbändern weiter von den Oberflächen der Rollformwerkzeug entfernt, als bei dünnen Bändern. Neben Pressungen in den Randbereichen der Biegeradien zwischen den einzelnen Rollformwerkzeugpaaren entstehen bei veränderlichen Materialdicken insbesondere auch Schubspannungen im Material, die zu Welligkeiten in der Bandkante führen. Hierdurch kann die Qualität des auf der Profiliermaschine hergestellten Profils sehr stark eingeschränkt sein.However, the longitudinal forming of a metal strip or starting profile with a material thickness varying in particular along its longitudinal axis in a profiling machine has proven to be problematic. Because the bending radii, which arise during roll forming of a sheet metal strip, hang especially from the thickness of the same. The position of the neutral fiber in bending the sheet is located approximately in the middle between the top and bottom of the sheet metal strip. As a result, the neutral fiber is farther away from the surfaces of the roll forming tool with thick metal bands than with thin bands. In addition to pressing in the edge regions of the bending radii between the individual Rollformwerkzeugpaaren arise with variable material thicknesses in particular also shear stresses in the material, which lead to ripples in the band edge. As a result, the quality of the profile produced on the profiling machine can be very severely limited.
Wenn man Pressungen zwischen den Rollformwerkzeugen vermeiden will, muss man einen hohen konstruktiven Aufwand betreiben, damit die Rollformwerkzeuge dem Dickenverlauf des Materials bei dessen Durchlaufen durch die Profiliermaschine folgen können. Allerdings ist dann noch immer nicht das Problem der Schubspannungen im Material beseitigt, da unterschiedliche Materialdicken unterschiedliche Abwicklungen bedingen.If one wants to avoid pressing between the roll forming tools, must you operate a high design effort, so that the roll forming tools the thickness of the material as it passes through the Profiling machine can follow. However, then it is still always does not eliminate the problem of shear stress in the material since Different material thicknesses require different developments.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Metallbandes oder Ausgangsprofils mit entlang seiner Längsachse variierender Materialdicke zu schaffen, mit deren Hilfe ein Längsumformen des Metallbands in ein Profil mittels einer herkömmlichen Profiliermaschine in hoher Qualität möglich ist.Of the The present invention is therefore based on the object, a method and an apparatus for working a metal strip or initial profile with varying material thickness along its longitudinal axis to create, with the help of a longitudinal forming of the metal strip in a profile by means of a conventional profiling machine in high quality is possible.
Gelöst ist diese Aufgabe durch die Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 4, durch die Vorrichtungen mit den Merkmalen der Ansprüche 8 und 10 sowie durch ein Metallband mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Bevorzugte Weiterbildungen der Verfahren finden sich in den Ansprüchen 2 und 3 sowie 5 bis 7; zweckmäßige Ausgestaltungen der Vorrichtungen sind in den Ansprüchen 8 und 9 sowie 11 und 12 niedergelegt.Solved This object is achieved by the methods having the features of the claims 1 and 4, by the devices with the features of the claims 8 and 10 and by a metal strip with the features of the claim 13. Preferred developments of the method can be found in the Claims 2 and 3 and 5 to 7; expedient Embodiments of the devices are in the claims 8 and 9 and 11 and 12 laid down.
Die vorliegende Erfindung beruht also auf dem Prinzip, das Metallband oder Ausgangsprofil mit entlang seiner Längsachse variierender Metalldicke in denjenigen Bereichen, in denen beim Profilieren eine Längsbiegung in das Material eingebracht werden soll, mittels Bandprofilwalzen auf konstante Dicke zu bringen, insbesondere auf die Mindestdicke des unbearbeiteten Bandes. Das Material verhält sich beim Profilieren in der Profiliermaschine dann wie Bandmaterial mit entlang seiner Längsachse konstanter Dicke. Die oben erwähnten spezifischen Problemstellungen beim Profilieren von Material, das entlang seiner Länge nicht konstant dick ist, entfallen hierdurch.The The present invention is thus based on the principle of the metal strip or exit profile with varying along its longitudinal axis Metal thickness in those areas where profiling a Longitudinal bend is to be introduced into the material by means of To bring strip profile rolls to a constant thickness, in particular on the minimum thickness of the unprocessed band. The material behaves when profiling in the profiling machine then like strip material with constant thickness along its longitudinal axis. The above mentioned specific problems in profiling of material that is not consistently thick along its length is, thereby omitted.
Das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 dienen hierbei dazu, ein Metallband nach Anspruch 13 herzustellen, also ein Metallband mit entlang seiner Längsachse variierender Metalldicke, das mindestens einen Umformbereich mit in Längsrichtung konstanter Materialdicke aufweist, um in einer Profiliermaschine der herkömmlichen Art mit guter Qualität zu einem Profil umgeformt zu werden. Das im Verfahren nach Anspruch 1 und in der Vorrichtung nach Anspruch 8 hergestellte Zwischenprodukt muss kein ebenes Metallband sein, sondern kann auch als Ausgangsprofil vorliegen, das in einer Profiliermaschine weiter längs umgeformt wird.The Method with the features of claim 1 and the device with the features of claim 8 serve this purpose, a metal band after To produce claim 13, ie a metal strip with along its Longitudinal axis of varying metal thickness, the at least one Forming area with constant material thickness in the longitudinal direction has to be used in a profiling machine of the conventional Art with good quality to be transformed into a profile. The in the method of claim 1 and in the apparatus of claim 8 produced intermediate does not have to be a flat metal strip, but can also be present as a starting profile, in a profiling machine is further transformed longitudinally.
Das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 4 und die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 führen zu einem bereits in einer Profiliermaschine umgeformten Metallprofil, das offen oder als Hohlprofil bzw. Rohr ausgebildet sein kann. Dieses fertige Metallprofil weist sowohl in Längsrichtung als auch über dessen Querschnitt hinweg einen belastungsangepassten Dickenverlauf auf, während die in der Profiliermaschine hergestellten Längsbiegungen eine entlang der Längsachse konstante Materialdicke aufweisen.The Method with the features of claim 4 and the device with the features of claim 10 lead to an already formed in a profiling metal profile, the open or can be designed as a hollow profile or pipe. This finished metal profile has both in the longitudinal direction and over the Cross-section across a load-adapted thickness curve, while the longitudinal bends produced in the profiling machine have a constant along the longitudinal axis of material thickness.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird das Metallband oder Ausgangsprofil, das eine entlang seiner Längsachse variierende Materialdicke aufweist und durch den erfindungsgemäßen Bandprofilwalzschritt entlang der beim Profilieren einzubringenden Biegelinie mit konstant dickem Umformbereich versehen ist, nach dem Bandprofilwalzen durch eine Schneideinrichtung geführt, in der die Ränder des Metallbandes beschnitten werden, um ein Metallband konstanter Breite zu erhalten, welches dann in der Profiliermaschine profiliert wird. Das Beschneiden der Ränder des Metallbandes ist deswegen vorteilhaft, weil das beim Bandprofilwalzen verdrängte Material ganz bewusst im wesentlichen in Breitenrichtung des Metallbandes fließt und sich das Material daher an denjenigen Stellen breitet, an denen es eine höhere Materialdicke aufweist, und an denen demnach beim Bandprofilwalzverfahren zur Herstellung von konstant dicken Umformbereichen mehr Material verdrängt werden muss. Insbesondere beim Herstellen eines geschlossenen Hohlprofils oder Rohrs wäre ein Metallband oder Ausgangsprofil mit variierender Breite sehr nachteilig.To a preferred embodiment of the present invention is the metal band or output profile, which varies along its longitudinal axis Has material thickness and by the inventive Strip profile rolling step along the profile to be introduced during profiling Bending line is provided with a constantly thick forming area, after the strip profile rollers passed through a cutter, in which the edges of the metal band are cut, to obtain a metal strip of constant width, which is then in the Profiliermaschine is profiled. Trimming the edges the metal strip is therefore advantageous because the strip profile rolling quite deliberately displaced material in the width direction of the metal band flows and therefore the material spreads to those areas where it has a higher material thickness, and at which therefore in the strip profile rolling process for the production of constantly thick forming areas displaces more material must become. In particular, when producing a closed hollow profile or pipe would be a metal band or output profile with varying width very disadvantageous.
Anstatt eines Beschneidens in einer Schneideinrichtung können die Ränder des Metallbandes auch auf andere Weise bearbeitet werden, um eine konstante Breite des Metallbandes sicherzustellen, beispielsweise mittels Bankantenschabens, Bandkantenfräsens und dergleichen.Instead of a trimming in a cutting device, the Edges of the metal band also processed in other ways to ensure a constant width of the metal strip, for example by means of banker scraping, Bandenkantenfräsens and the same.
Nach einer weiter bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird das mittels des erfindungsgemäßen Bandprofilwalzverfahrens bearbeitete Metallband mit längsvariierender Dicke zunächst gerichtet, bevor es in einer Profiliermaschine profiliert wird. Soweit eine Schneideinrichtung oder dergleichen für die Bandkanten vorhanden ist, erfolgt dieser Richtprozess bevorzugt vor dem Schneidprozess, da durch das Richten eine Ebenheit und Spannungsfreiheit des Bandes erzielt wird, die sich positiv auf das Bescheiden oder Abfräsen der Bandkanten auswirkt, insbesondere durch eine leichtere Verfahrensführung und eine höhere Genauigkeit.According to a further preferred embodiment of the present invention, the means of the Strip band rolling process according to the invention processed strip of metal initially varied with längsvariierender thickness before it is profiled in a profiling machine. As far as a cutter or the like for the strip edges is present, this straightening preferably takes place before the cutting process, since the straightening flatness and tension of the band is achieved, which has a positive effect on the modesty or milling of the strip edges, in particular by a lighter process management and a higher accuracy.
Die erfindungsgemäße Kombination eines Bandprofilwalzverfahrens und eines Profilierverfahrens, bei dem das Bandprofilwalzverfahren das Metallband mit längsvariierender Dicke für das Umformen in der Profiliermaschine vorbereitet, kann auch iterativ angewendet werden, beispielsweise indem in einem ersten Bandprofilwalzverfahrensschritt ein erster Umformbereich in das Metallband eingewalzt wird, der in einem nachfolgenden ersten Umformschritt in der Profiliermaschine umgeformt wird, wonach in einem zweiten Bandprofilwalzverfahrensschritt ein zweiter Umformbereich in das dann als Ausgangsprofil vorliegende Metallband eingebracht wird, woran sich ein zweiter Umformschritt anschließt, um diesen zweiten Umformbereich umzuformen und so weiter. Hierbei sind alle möglichen Kombinationen von Bandprofilwalzschritten und Profilierschritten sowie gegebenenfalls zwischengeschalteten Richtschritten und Schneidschritten denkbar und von der vorliegenden Erfindung umfasst.The inventive combination of a strip profile rolling process and a profiling process wherein the strip profile rolling process the metal band with longitudinally varying thickness for Preparing the forming in the profiling machine can also be iterative be applied, for example, in a first strip profile rolling process step a first forming area is rolled into the metal strip, the in a subsequent first forming step in the profiling machine is converted, after which in a second strip profile rolling process step a second forming area in the then present as the initial profile Metal strip is introduced, followed by a second forming step followed to reshape this second forming area and so on. Here are all possible combinations Bandprofilwalzschritten and Profilierschritten and optionally Intermediate Richtreritten steps and cutting steps conceivable and encompassed by the present invention.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird das erfindungsgemäße Vorbereiten und Umformen eines Metallbandes beispielhaft beschrieben. Es zeigen:Based the accompanying drawings, the inventive Preparing and forming a metal strip described by way of example. Show it:
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- - DE 10113610 A1 [0005] - DE 10113610 A1 [0005]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20130702 |