DE102013018581B4 - Method for producing a profile with a varying cross section - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines länglichen Profils mit einem in Längsrichtung variierenden Querschnitt. Bei dem Verfahren wird ein längliches Metallband, welches zwei Bandkanten aufweist, in einem ersten Profilierungsvorgang zu einem Halbfertigprofil profiliert. Anschließend wird das Halbfertigprofil in einem zweiten Profilierungsvorgang abschnittsweise derart geprägt, dass zumindest zwei Abschnitte in einer Richtung senkrecht zur Längserstreckung des Halbfertigprofils gegeneinander versetzt sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Metallband vor dem ersten Profilierungsvorgang derart besäumt wird, dass es eine in Längsrichtung variierende Breite aufweist.The present invention relates to a method for producing an elongate profile with a longitudinally varying cross-section. In the method, an elongated metal strip having two strip edges is profiled to a semi-finished profile in a first profiling operation. Subsequently, the semi-finished profile is partially embossed in a second profiling process such that at least two sections are offset from each other in a direction perpendicular to the longitudinal extent of the semi-finished profile. According to the invention, it is provided that the metal strip is trimmed in such a way before the first profiling process that it has a width varying in the longitudinal direction.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verfahren zur Herstellung eines länglichen Profils mit einem in Längsrichtung variierenden Querschnitt, bei dem ein längliches Metallband, welches zwei Bandkanten aufweist, in einem ersten Profilierungsvorgang zu einem Halbfertigprofil profiliert und anschließend in einem zweiten Profilierungsvorgang abschnittsweise derart geprägt wird, dass zumindest zwei Abschnitte in einer Richtung senkrecht zur Längserstreckung des Halbfertigprofils gegeneinander versetzt sind.The present invention relates to a method for producing an elongated profile with a longitudinally varying cross section, in which an elongated metal strip having two strip edges, profiled in a first profiling process to a semi-finished profile and then in sections in a second profiling process is embossed such that at least two sections are offset in a direction perpendicular to the longitudinal extent of the semi-finished profile against each other.
Der Einsatz von Profilen mit variierendem Querschnitt ist in verschiedenen technischen Bereichen erforderlich. So ist es beispielsweise notwendig, an einer bestimmten Stelle des Profils eine Last in das Profil einzuleiten. Der Querschnitt des Profils muss an dieser Stelle oder aber auch in angrenzenden Bereichen u. U. vergrößert sein, damit das Profil in strukturmechanischer Hinsicht geeignet ist, um die Lasten aufzunehmen. Auch kann es erforderlich sein, dass der Querschnitt an einer bestimmten Stelle reduziert ist, beispielsweise um an dieser Stelle ein bestimmtes Anbauteil an dem Profil anzubringen oder um schlicht und ergreifend Platz zu schaffen für weitere Bauteile, die nicht unbedingt mit dem Profil verbunden sein müssen, die jedoch ansonsten mit dem Profil kollidieren würden. Ein Musterbeispiel für den Einsatz von Profilen mit variierendem Querschnitt ist der Automobilbau. Nicht selten kommt es vor, dass gewisse Trägerprofile aus Platzgründen an bestimmten Stellen Ausnehmungen aufweisen müssen, damit an dieser Stelle beispielweise Kabelführungen oder dergleichen am Profil vorbeigeführt werden können.The use of profiles with varying cross section is required in various technical fields. For example, it is necessary to introduce a load into the profile at a certain point of the profile. The cross section of the profile must at this point or in adjacent areas u. U. be enlarged so that the profile is structurally suitable for receiving the loads. It may also be necessary for the cross-section to be reduced at a certain point, for example in order to attach a specific attachment to the profile at this point, or simply to make room for other components which need not necessarily be connected to the profile. which would otherwise collide with the profile. A prime example of the use of profiles with varying cross section is the automotive industry. It is not uncommon that certain carrier profiles for reasons of space at certain locations must have recesses, so that at this point, for example, cable guides or the like can be passed on the profile.
Ein Verfahren zur Herstellung eines länglichen Profils mit variierendem Querschnitt ist beispielsweise aus
Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus
Das in
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Verfahren der eingangs genannten Art zu verbessern und die angesprochenen Probleme zu vermeiden.The object of the present invention is to improve the method of the type mentioned and to avoid the problems mentioned.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Demgemäß liegt bei dem eingangs genannten Verfahren dann eine erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe vor, wenn das Metallband vor dem ersten Profilierungsvorgang derart besäumt wird, dass es eine in Längsrichtung variierende Breite aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass das Metallband gleich zu Beginn des Verfahrens derart besäumt werden kann, dass eine nachträgliche Besäumung nicht mehr erforderlich ist. Die Besäumung des noch unprofilierten Metallbands gestaltet sich besonders einfach und kann sowohl in einer Stanzpresse als auch in einem Walzwerk erfolgen. Es kann vorgesehen sein, dass mehrere Abschnitte in regelmäßigen Abständen gegeneinander versetzt sind. Beispielsweise kann das fertiggestellte Profil dadurch eine Zinnenform erhalten.The object is achieved by the features of independent claim 1. Accordingly, in the method mentioned above, an inventive solution to the problem, if the metal strip is trimmed prior to the first profiling process such that it has a varying width in the longitudinal direction. The inventive method has the advantage that the metal strip can be trimmed right at the beginning of the process so that a subsequent trimming is no longer required. The trimming of the still unprofiled metal strip is particularly simple and can be done both in a punch press and in a rolling mill. It can be provided that a plurality of sections are offset from each other at regular intervals. For example, the finished profile can thereby obtain a tinned shape.
Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Metallband derart besäumt, dass die Bandkanten nach dem zweiten Profilierungsvorgang durchgehend gerade verlaufen. Dadurch kann beispielsweise ein U-Profil mit variierender Profilhöhe erstellt werden, wobei die Bandkanten an der Öffnungsseite des Profils auf gleichbleibendem Niveau verlaufen. Durchgehend gerade verlaufende Bandkanten können auch dann gewünscht sein, wenn die Bandkanten beispielsweise in einem nachfolgenden kontinuierlichen Verfahren weiter bearbeitet, beispielsweise umgebogen oder eingerollt oder auch miteinander verschweißt werden. Um durchgehend gerade verlaufende Bandkanten zu erhalten, muss die Besäumung des Metallbands mit dem Versatz korrespondieren. An einer Stelle, an welcher das fertige Profil mehr Material aufweist, muss das besäumte Metallband auch eine größere Breite aufweisen als an anderer Stelle.In a particularly preferred embodiment of the present invention, the metal strip is trimmed in such a way that the strip edges run continuously straight after the second profiling process. As a result, for example, a U-profile with varying profile height can be created, wherein the band edges run on the opening side of the profile at a constant level. Continuously straight strip edges may also be desired if the strip edges are further processed, for example bent or rolled or also welded together, in a subsequent continuous process. In order to obtain continuous straight strip edges, the trimming of the metal strip must correspond to the offset. At a point where the finished profile has more material, the trimmed metal strip must also have a greater width than elsewhere.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Metallband im ersten Profilierungsvorgang zu einem offenen Halbfertigprofil profiliert. Ein offenes Halbfertigprofil lässt sich im zweiten Profilierungsvorgang an den gewünschten Stellen gegeneinander versetzen, ohne dass es zu Verwerfungen oder zu einer Faltenbildung kommt. Insgesamt wird dadurch das weitere Verfahren vereinfacht. Ganz besonders bevorzugt wird das Metallband im ersten Profilierungsvorgang zu einem U-Profil profiliert. Weiter vorzugsweise wird das U-Profil im zweiten Profilierungsvorgang derart geprägt, dass die zumindest zwei gegeneinander versetzten Abschnitte in einer Richtung senkrecht zum Boden des U-Profils gegeneinander versetzt sind. Somit ist es der Boden des U-Profils, der im zweiten Profilierungsvorgang eine Niveauvariation erfährt und beispielsweise treppen- oder zinnenförmig ausgebildet werden kann. Das Metallband kann im ersten Profilierungsvorgang beispielsweise auch zu einem reinen V-Profil oder zu einem V-Profil mit zusätzlich abgewinkelten, parallel zueinander verlaufenden Schenkelenden profiliert werden. Der Boden des Profils ist in diesem Fall v-förmig.In a further preferred embodiment of the present invention, the metal strip is profiled in the first profiling process to form an open semi-finished profile. An open semi-finished profile can be in the second profiling process at the desired locations against each other, without causing warping or wrinkling. Overall, this simplifies the further process. Most preferably, the metal strip is profiled in the first profiling process to a U-profile. Further preferably, the U-profile is embossed in the second profiling process such that the at least two mutually offset portions are offset in a direction perpendicular to the bottom of the U-profile against each other. Thus, it is the bottom of the U-profile, which undergoes a level variation in the second profiling process and can be formed, for example staircase or crenellated. The metal strip can be profiled in the first profiling process, for example, to a pure V-profile or a V-profile with additionally angled, mutually parallel leg ends. The bottom of the profile is in this case V-shaped.
Um die Stabilität des U-Profils bzw. V-Profils zu erhöhen, kann erfindungsgemäß weiter vorgesehen sein, dass das U-Profil nach dem zweiten Profilierungsvorgang in einem dritten Profilierungsvorgang zu einem Hutprofil umgeformt wird, indem die Schenkel des U-Profils bzw. V-Profils im Bereich Ihrer Enden umgebogen werden. Wenn die Besäumung des Ausgangsmaterials, wie oben beschrieben, derart vorgenommen wird, dass die Bandkanten nach dem zweiten Profilierungsvorgang durchgehend gerade verlaufen, ergibt sich dabei ein Hutprofil mit gleichbleibender Breite und variierender Profilhöhe.In order to increase the stability of the U-profile or V-profile, according to the invention it can further be provided that the U-profile is reshaped into a hat profile after the second profiling process in a third profiling process by the legs of the U-profile or V Profiles are bent over in the area of their ends. If the trimming of the starting material, as described above, is carried out in such a way that the strip edges run continuously straight after the second profiling process, this results in a hat profile with constant width and varying profile height.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Halbfertigprofil nach dem zweiten Profilierungsvorgang in einem dritten Profilierungsvorgang zu einem geschlossenen Hohlprofil umgeformt. Dadurch erhält man ein besonders stabiles Hohlprofil mit variierender Profilhöhe. Vorzugsweise werden die Bandkanten anschließend miteinander verschweißt oder verlötet, insbesondere um die Stabilität des fertigen Profils weiter zu erhöhen. Die abschließende Umformung zum geschlossenen Hohlprofil kann beispielsweise im Kaltwalzverfahren durchgeführt werden.In a further preferred embodiment of the present invention, the semi-finished profile is formed after the second profiling process in a third profiling process to form a closed hollow profile. This gives a particularly stable hollow profile with varying profile height. Preferably, the band edges are subsequently welded or soldered together, in particular in order to further increase the stability of the finished profile. The final transformation to the closed hollow profile can be carried out, for example, in the cold rolling process.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der erste Profilierungsvorgang im Kaltwalzverfahren durchgeführt. Beispielsweise kann dadurch auf besonders einfache Weise im ersten Profilierungsvorgang ein U-Profil hergestellt werden. Je nach Materialstärke und/oder Komplexität des zu erstellenden Halbfertigprofils kann der erste Profilierungsvorgang vorzugsweise in mehreren Profilierungsschritten erfolgen. Beispielsweise kann es für die Gefügestruktur von Vorteil sein, wenn eine besonders starke Formänderung, beispielsweise ein Umbiegen um 90°, nicht in einem Schritt, sondern in mehreren Schritten erfolgt.In a further preferred embodiment of the present invention, the first profiling process is carried out in the cold rolling process. For example, this can be produced in a particularly simple manner in the first profiling a U-profile. Depending on the material thickness and / or complexity of the semi-finished profile to be created, the first profiling process can preferably take place in several profiling steps. For example, it may be advantageous for the microstructure if a particularly pronounced change in shape, for example bending over 90 °, does not take place in one step but in several steps.
Alternativ ist es auch denkbar, den ersten Profilierungsvorgang in einer beliebigen Pressvorrichtung, beispielsweise in einer hydraulischen Presse, durchzuführen. Auch können mehrere Profilierungsschritte vorgesehen sein. Von besonderem Vorteil ist es, wenn sowohl der Besäumungsschritt als auch der erste Profilierungsvorgang in einem intermittierenden Verfahren mit einer Stanzpresse durchgeführt werden. Dadurch ist es möglich, auch längere Profile schnell und kostengünstig vorzufertigen.Alternatively, it is also conceivable to carry out the first profiling process in any pressing device, for example in a hydraulic press. Also, several profiling steps can be provided. It is particularly advantageous if both the trimming step and the first profiling process are carried out in an intermittent method with a stamping press. This makes it possible to prefabricate even longer profiles quickly and inexpensively.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt auch der zweite Profilierungsvorgang in einer Pressvorrichtung, und somit in einem intermittierenden, nicht-kontinuierlichen Verfahren. Erstens ist dadurch kein Wechsel oder zumindest kein weiterer Wechsel auf eine andere Profilierungsvorrichtung erforderlich. Außerdem kann in einer Presse, insbesondere in einer Tiefziehpresse, ein besonders großer und, falls gewünscht, stufenförmiger Versatz erzeugt werden. Alternativ dazu ist es selbstverständlich möglich, den zweiten Profilierungsvorgang im kontinuierlichen Walzverfahren durchzuführen. Hierzu können vorzugsweise spezielle Walzen mit Formprägelementen am Außenumfang vorgesehen sein. Ungeachtet dessen, ob der zweite Profilierungsvorgang in einer Pressvorrichtung oder im Walzwerk erfolgt, ist es auch hier von Vorteil, wenn sich der zweite Profilierungsvorgang aus mehreren Profilierungsschritten zusammensetzt, insbesondere wenn ein besonders starker Versatz erzeugt werden soll.In a further particularly preferred embodiment of the present invention, the second profiling process also takes place in a pressing device, and thus in an intermittent, non-continuous process. First, this does not require a change or at least no further change to another profiling device. In addition, in a press, in particular in a deep-drawing press, a particularly large and, if desired, step-shaped offset can be generated. Alternatively, it is of course possible to perform the second profiling process in a continuous rolling process. For this purpose, special rolls may preferably be provided with form-stamping elements on the outer circumference. Regardless of whether the second profiling process takes place in a pressing device or in the rolling mill, it is also advantageous here if the second profiling process is composed of several profiling steps, in particular if a particularly pronounced offset is to be generated.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders, um Metallprofile aus einem flachen, länglichen Metallband herzustellen. Vorzugsweise werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Stahlprofile hergestellt.The inventive method is particularly suitable for producing metal profiles from a flat, elongated metal strip. Preferably, steel profiles are produced by the method according to the invention.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Länge der Profile bereits zu Beginn des Verfahrens durch Ablängen eines entsprechend langen Metallblechstreifens, oder aber im Anschluss an das eigentliche Profilherstellungsverfahren durch Ablängen der fertigen Profile bestimmt werden kann.It should be noted that the length of the profiles can be determined already at the beginning of the process by cutting to length a correspondingly long sheet metal strip, or after the actual profile production process by cutting to length the finished profiles.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to drawings.
Es zeigen:
-
1 ein längliches Profil mit einem in Längsrichtung variierenden Querschnitt, herstellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, -
2 ein längliches Metallband als Ausgangsmaterial zur Herstellung des Profils aus1 , -
3 das Metallband aus 2 nach dem Besäumungsvorgang, -
4 das zu einem U-Profil umgeformte Metallband aus3 , -
5 das U-Profil aus 4 nach einem weiteren Umformschritt mit bereits leicht gegeneinander versetzten Abschnitten, -
6 das U-Profil aus 5 nach einem weiteren Umformschritt, und -
7 eine schematische Darstellung eines Walzenpaars zur Erzeugung der gegeneinander versetzten Abschnitte in einem Kaltwalzwerk.
-
1 an elongated profile with a longitudinally varying cross-section, produced by the method according to the invention, -
2 an elongated metal strip as a starting material for the production of the profile1 . -
3 the metal band off2 after the trimming process, -
4 the formed into aU-shaped metal band 3 . -
5 the U-profile off4 after another forming step with sections already slightly offset from one another, -
6 the U-profile off5 after another forming step, and -
7 a schematic representation of a pair of rollers for generating the staggered sections in a cold rolling mill.
Für die folgenden Ausführungen gilt, dass gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind. Sofern in einer Darstellung Bezugszeichen enthalten sind, auf die in der zugehörigen Figurenbeschreibung nicht näher eingegangen wird, so wird auf vorangehende oder nachfolgende Figurenbeschreibungen Bezug genommen.For the following statements applies that the same parts are designated by the same reference numerals. If reference signs are contained in a representation which are not discussed in more detail in the associated description of the figures, reference is made to preceding or subsequent description of the figures.
Im Folgenden wird das Verfahren zur Herstellung des in
In einem ersten Verfahrensschritt wird das Metallband zunächst besäumt, und zwar derart, dass es anschließend eine in Längsrichtung variierende Breite aufweist. Das Besäumen des Metallbands erfolgt vorzugsweise nach herkömmlicher Art in einer Stanzpresse. Das besäumte Metallband
Das besäumte Metallband
An die Umformung zum U-Profil schließt sich eine weitere Umformung an, mit der die in
Um das in
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