DE102015114714A1 - Method for producing a metal composite profile - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines metallischen Verbundprofils aus Stahl. Um ein Verfahren zum Herstellen eines metallischen Verbundprofils aus Stahl zu schaffen, welches hinsichtlich der erzielbaren Profilquerschnitte eine große Variationsbreite ermöglicht, und zwar hinsichtlich der verwendeten Metallwerkstoffe, der Materialeigenschaften, der Querschnittsgeometrien sowie der über die einzelnen Querschnittsbereiche erzielten, gegebenenfalls auch unterschiedlichen Festigkeiten, werden die folgenden Schritte vorgeschlagen: Bereitstellen eines warmstranggepressten ersten Profils (10), vorläufiges Positionieren eines weiteren Profils längs des warmstranggepressten ersten Profils (10), Verbinden der Profile durch mindestens eine längs der Profile gezogene Schweißnaht, wobei die Schweißnaht mittels eines Laserstrahlschweißverfahrens erzeugt wird.The invention relates to a method for producing a metal composite profile made of steel. In order to provide a method for producing a metallic composite profile made of steel, which allows a large range of variations in terms of the achievable profile cross sections, namely with respect to the metal materials used, the material properties, the cross-sectional geometries and the achieved over the individual cross-sectional areas, possibly also different strengths, the proposing the steps of: providing a hot extruded first profile (10), preliminarily positioning another profile along said hot extruded first profile (10), joining said profiles by at least one weld seam drawn along said profiles, said weld being produced by a laser beam welding process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines metallischen Verbundprofils. Solche Verbundprofile können, z. B. als Hohlkammerprofile, bei vielfältigen Anwendungen zum Einsatz kommen. Üblicherweise werden die Verbundprofile durch Fügen von vorher zugeschnittenen und gegebenenfalls abgekanteten Stahlblechen hergestellt, die anschließend durch längs der Profilbleche gezogene Schweißnähte miteinander verbunden werden.The invention relates to a method for producing a metal composite profile. Such composite profiles can, for. B. as hollow chamber profiles, come in a variety of applications. Usually, the composite profiles are produced by joining pre-cut and optionally folded steel sheets, which are then joined together by drawn along the profile sheets welds.

Bei nicht zu großen Querschnitten werden als Hohlkammerprofile häufig in einem Strangpressverfahren produzierte Hohlprofile eingesetzt. Die Größe des Profilquerschnitts ist jedoch, bedingt durch die technischen Grenzen des Strangpressprozess, begrenzt.For cross-sections that are not too large, hollow sections frequently produced in an extrusion process are used as hollow-chamber profiles. However, the size of the profile cross-section is limited due to the technical limitations of the extrusion process.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines metallischen Verbundprofils aus Stahl zu schaffen, welches hinsichtlich der erzielbaren Profilquerschnitte eine große Variationsbreite ermöglicht, und zwar hinsichtlich der verwendeten Metallwerkstoffe, der Materialeigenschaften, der Querschnittsgeometrien sowie der über die einzelnen Querschnittsbereiche erzielten, gegebenenfalls auch unterschiedlichen Festigkeiten.The invention has for its object to provide a method for producing a metallic composite profile made of steel, which allows for the achievable profile cross-sections a wide range of variation, with respect to the metal materials used, the material properties, the cross-sectional geometries and the achieved over the individual cross-sectional areas, optionally also different strengths.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zum Herstellen eines metallischen Verbundprofils aus Stahl mit den folgenden Schritten vorgeschlagen:

  • – Bereitstellen eines warmstranggepressten ersten Profils,
  • – vorläufiges Positionieren eines weiteren Profils längs des warmstranggepressten ersten Profils,
  • – Verbinden der Profile durch mindestens eine längs der Profile gezogene Schweißnaht, wobei die Schweißnaht mittels eines Laserstrahlschweißverfahrens erzeugt wird.
To achieve this object, a method for producing a metallic composite profile made of steel is proposed with the following steps:
  • Providing a hot extruded first profile,
  • Preliminary positioning of a further profile along the hot-extruded first profile,
  • - Connecting the profiles by at least one drawn along the profile weld, wherein the weld is produced by means of a laser beam welding process.

Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher ein aus Stahl bestehendes Verbundprofil von über seiner ganzen Länge gleichbleibendem Querschnitt. Das Verbundprofil kann einen offenen oder einen über seinen Umfang geschlossenen, kammerartigen Querschnitt aufweisen.The result of the method according to the invention is therefore a composite profile made of steel of uniform cross-section over its entire length. The composite profile may have an open or a closed over its circumference, a chamber-like cross-section.

Bei der Durchführung des Verfahrens ist das erste Profil ein durch Warmstrangpressen produziertes Stahlprofil. Dessen Vorzüge liegen in der fertigungstechnisch vorgegebenen, hohen Maßhaltigkeit sowie in der Möglichkeit, bereits beim Strangpressprozess bestimmte Geometrien und über den Profilquerschnitt unterschiedliche Wandstärken entsprechend den im späteren Einsatz zu erwartenden Belastungszuständen einzustellen. Ein solches Strangpressprofil erlaubt es daher, Material dort über den Profilquerschnitt zu positionieren, wo es später aufgrund der Bauteilbelastung benötigt wird. So lässt sich z. B. in weniger belasteten Bereichen die Materialdicke verjüngen und somit eine Gewichtsersparnis und eine Funktionsoptimierung erreichen.In carrying out the method, the first profile is a steel profile produced by hot extrusion. Its advantages lie in the production engineering predetermined, high dimensional stability and in the ability to set certain geometries already in the extrusion process and the profile cross-section different wall thicknesses according to the expected later use stress states. Such an extruded profile therefore allows material to be positioned over the profile cross-section where it will later be required due to the component load. So can be z. B. in less stressed areas to rejuvenate the material thickness and thus achieve weight savings and functional optimization.

Längs des warmstranggepressten Stahlprofils wird zunächst ein weiteres metallisches Profil vorläufig positioniert, z. B. in einem entsprechenden Positionier-Gerüst. Das weitere Profil kann ebenfalls ein warmstranggepresstes Stahlprofil sein, bevorzugt wird jedoch ein warmgewalztes Stahlprofil oder ein kaltgezogenes Stahlprofil oder ein zugeschnittenes und gegebenenfalls in Längsrichtung gekantetes Stahlblech.Along the hot-extruded steel profile, another metallic profile is initially positioned provisionally, z. B. in a corresponding positioning framework. The further profile may likewise be a hot-extruded steel profile, but preference is given to a hot-rolled steel profile or a cold-drawn steel profile or a cut and possibly folded-over steel sheet.

In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt das Verbinden der vorläufig zueinander positionierten Profile durch mindestens eine längs der Profile an deren Fügezone gezogene Schweißnaht. Diese wird mittels eines Laserstrahlschweißverfahrens erzeugt. Dieses kann ein Festkörper-Laserstrahlverfahren sein, ein Gas-Laserstrahlschweißen oder ein Laserstrahl-Lichtbogen-Hybridschweißen.In a further method step, the connection of the profiles positioned provisionally to one another takes place by means of at least one weld seam drawn along the profiles at their joining zone. This is produced by means of a laser beam welding process. This may be a solid state laser beam method, a gas laser beam welding or a laser beam arc hybrid welding.

Laserstrahlschweißverfahren zeichnen sich dadurch aus, dass relativ wenig Energie in die zu verbindenden Bauteile eingebracht wird, wodurch sich Spannungen während des anschließenden Abkühlprozesses reduzieren lassen, was wiederum ansonsten notwendige, aufwändige Richtprozesse einspart.Laser beam welding processes are characterized by the fact that relatively little energy is introduced into the components to be connected, whereby stresses during the subsequent cooling process can be reduced, which in turn saves otherwise necessary, complex straightening processes.

Hinsichtlich der eingesetzten Werkstoffe ist es möglich, mit dem Verfahren auch RSH-Stähle zu verarbeiten, also rost-säure- und hitzebeständige Stähle, zu verarbeiten.With regard to the materials used, it is possible to use the method also to process RSH steels, ie rust-acid and heat-resistant steels.

Durch die Bauweise als Verbundprofil sind Differenzierungen über den Profilquerschnitt erzielbar, z. B. ein Korrosionsschutz in nur einem Bereich des Profilquerschnitts, oder Maßnahmen gegen erhöhte statische und dynamische Belastungen in anderen Profilbereichen. Zudem lassen sich komplexe Bauteilgeometrien herstellen, unter Auswahl des jeweils effektivsten Vormaterials und unter Berücksichtigung der Kosten und der späteren Funktion des hergestellten Verbundprofils.Due to the construction as a composite profile differentiations on the profile cross-section can be achieved, eg. As a corrosion protection in only one area of the profile cross-section, or measures against increased static and dynamic loads in other profile areas. In addition, complex component geometries can be produced by selecting the most effective primary material and taking into account the costs and the subsequent function of the produced composite profile.

In Abhängigkeit von den Querschnittsgeometrien und weiteren Eigenschaften wie z. B. Wanddicken kann eine statisch optimierte Geometrie des Verbundprofils erreicht werden. Die Fertigungsmöglichkeiten durch die Verbindung mindestens eines warmstranggepressten ersten Profils mit mindestens einem weiteren Profil erlauben es, Material dort zu positionieren, wo es aufgrund der späteren Bauteilbelastung benötigt wird.Depending on the cross-sectional geometries and other properties such. B. wall thicknesses, a statically optimized geometry of the composite profile can be achieved. The production possibilities by the connection of at least one hot-extruded first profile with at least one further profile make it possible to position material where it is needed due to the later component load.

Des Weiteren ist eine Einsparung von Schweißnähten gegenüber aus einzelnen Blechen zusammengesetzten Verbundprofilen möglich. Da ein Teil des Profilquerschnitts durch das warmstranggepresste erste Profil bereitgestellt wird, lassen sich komplexe Profilformen herstellen bzw. ein Profilquerschnitt mit komplex gestaltetem Querschnitt dort, wo es hierauf besonders ankommt.Furthermore, it is possible to save on weld seams compared with composite profiles composed of individual metal sheets. Since a part of the profile cross-section is provided by the hot-extruded first profile, complex profile shapes can be produced or a profile cross-section with a complex shaped cross-section can be found where this is particularly important.

Weitere, bevorzugte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.Further, preferred embodiments of the method are specified in the subclaims.

Mit einer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Profile, also das mindestens eine warmstranggepresste Profil sowie das mindestens eine weitere Profil, gemeinsam ein geschlossenes Hohlprofil bilden.With one embodiment, it is proposed that the profiles, that is to say the at least one hot-extruded profile and the at least one further profile, jointly form a closed hollow profile.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines Hohlkammerprofils, also eines Profils mit geschlossenem Querschnitt, als erstes Profil.A further embodiment of the method is characterized by the use of a hollow chamber profile, ie a profile with a closed cross-section, as the first profile.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch Verwendung eines abgekanteten Blechprofils als weiteres Profil.Another embodiment of the method is characterized by using a folded sheet metal profile as a further profile.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens weist das weitere Profil erste und zweite Längsränder auf, und wird entlang beider Längsränder unter Bildung eines geschlossenen Verbundprofils mit dem ersten Profil verschweißt.According to a further embodiment of the method, the further profile has first and second longitudinal edges, and is welded along both longitudinal edges to form a closed composite profile with the first profile.

Nachfolgend werden anhand von Zeichnungen weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung erläutert. Es zeigen:Hereinafter, further details and advantages of the invention will be explained with reference to drawings. Show it:

1 in einer Stirnansicht, welche gleich ist einer Schnittdarstellung, ein aus drei Einzelprofilen mittels Laserstrahlschweißen hergestelltes Verbundprofil; 1 in an end view, which is similar to a sectional view, a composite profile produced from three individual profiles by laser beam welding;

2 ein anderes, aus drei Einzelprofilen durch Laserstrahlschweißen hergestelltes Verbundprofil, 2 another, made of three individual profiles by laser beam welding composite profile,

3 ein aus zwei Einzelprofilen durch Laserstrahlschweißen hergestelltes Verbundprofil, und 3 a made of two individual profiles by laser beam welding composite profile, and

4 ein gegenüber der Ausführungsform nach 3 variiertes, aus zwei Einzelprofilen durch Laserstrahlschweißen hergestelltes Verbundprofil. 4 a respect to the embodiment according to 3 varied, made of two individual profiles by laser beam welding composite profile.

1 zeigt einen Querschnitt durch ein einen offenen Querschnitt aufweisendes Verbundprofil. Dieses setzt sich zusammen aus zwei warmstranggepressten Stahlprofilen 10A, 10B sowie einem weiteren Stahlprofil 21. An Fügestellen 5 ist das weitere Profil 21 einerseits mit dem ersten warmstranggepressten Profil 10A, und andererseits mit dem zweiten warmstranggepressten Profil 10B verbunden. Die Verbindung erfolgt mittels eines Laserstrahlschweißverfahrens, nachdem die drei Profile 10A, 10B, 21 vorläufig in einem Hilfsgerüst zueinander positioniert wurden, so dass anschließend die Schweißnaht längs der Profile gezogen werden kann. 1 shows a cross section through an open cross-section composite profile. This consists of two hot-extruded steel profiles 10A . 10B as well as another steel profile 21 , At joints 5 is the other profile 21 on the one hand with the first hot-extruded profile 10A , and on the other hand with the second hot-extruded profile 10B connected. The connection is made by means of a laser beam welding process after the three profiles 10A . 10B . 21 were provisionally positioned in an auxiliary framework to each other, so that subsequently the weld can be pulled along the profiles.

Das weitere Profil 21 ist hier ein flaches, ebenes Stahlblech. Ebenso kann dieses Profil ein abgekantetes oder anderweitig entlang seiner Längserstreckung verformtes Stahlblech oder Stahlblechprofil sein.The further profile 21 Here is a flat, flat sheet steel. Likewise, this profile may be a bent or otherwise deformed along its longitudinal extent sheet steel or sheet steel profile.

Bei der Ausführungsform nach 2 sind insgesamt drei Strangpressprofile miteinander verbunden, wobei das zentrale, im Wesentlichen kreisrohrförmige Profil 10 ein im Warmstrangpressverfahren produziertes Hohlprofil ist, also ein Profil mit über seinen Umfang geschlossenem Querschnitt. Von der einen Seite ist an dieses zentrale Profil 10 ein zweites Strangpressprofil 22 angesetzt, von der anderen Seite her ein drittes Strangpressprofil 23. Die Verbindung längs der Fügestellen 5 erfolgt wiederum durch eine längs der Fügestellen 5 mittels eines Laserstrahlschweißverfahrens gezogene Schweißnaht.In the embodiment according to 2 are a total of three extruded profiles connected to each other, wherein the central, substantially circular tube-shaped profile 10 a produced in the hot extrusion hollow profile is, so a profile with closed over its circumference cross-section. From one side is to this central profile 10 a second extruded profile 22 set, from the other side, a third extruded profile 23 , The connection along the joints 5 again takes place through a joint along the joints 5 Welding seam drawn by a laser beam welding method.

Bei der Ausführungsform nach 3 und 4 sind zwei Strangpressprofile miteinander verbunden, wobei das Stahlprofil 10 ein im Warmstrangpressverfahren produziertes Hohlprofil ist, also auch hier ein Profil mit geschlossenem Querschnitt. An dieses erste Profil 10 ist ein weiteres, nicht geschlossenes und daher zwei Längsränder aufweisendes Profil 24 angesetzt. Diese zwei Längsränder bilden die Fügestellen 5, so dass sich nach dem Verschweißen mittels eines Laserstrahlschweißverfahrens ein insgesamt geschlossenes Verbundprofil ergibt.In the embodiment according to 3 and 4 are two extruded profiles connected to each other, with the steel profile 10 a produced in the hot extrusion hollow profile is, so here is a profile with a closed cross-section. At this first profile 10 is another, not closed and therefore two longitudinal edges exhibiting profile 24 stated. These two longitudinal edges form the joints 5 , so that after welding by means of a laser beam welding process results in a total closed composite profile.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
StrangpressprofilExtruded
10A10A
StrangpressprofilExtruded
10B10B
StrangpressprofilExtruded
2121
weiteres Profilfurther profile
2222
weiteres Profilfurther profile
2323
weiteres Profilfurther profile
2424
weiteres Profilfurther profile
55
Fügestellejoint

Claims (8)

Verfahren zum Herstellen eines metallischen Verbundprofils aus Stahl mit den Schritten: Bereitstellen eines warmstranggepressten ersten Profils (10, 10A, 10B), vorläufiges Positionieren eines weiteren Profils längs des warmstranggepressten ersten Profils (10, 10A, 10B), Verbinden der Profile durch mindestens eine längs der Profile gezogene Schweißnaht, wobei die Schweißnaht mittels eines Laserstrahlschweißverfahrens erzeugt wird.Method for producing a metal composite profile made of steel, comprising the steps of: providing a hot-extruded first profile ( 10 . 10A . 10B ), preliminary positioning of another profile along the hot-extruded first profile ( 10 . 10A . 10B ), Connecting the profiles by at least one welded along the profiles weld, wherein the weld seam is produced by means of a laser beam welding process. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht mittels Festkörper-Laserstrahlschweißen erzeugt wird. A method according to claim 1, characterized in that the weld seam is produced by solid-state laser beam welding. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht mittels Gas-Laserstrahlschweißen erzeugt wird.A method according to claim 1, characterized in that the weld seam is produced by gas laser beam welding. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht mittels Laserstrahl-Lichtbogen-Hybridschweißens erzeugt wird.A method according to claim 1, characterized in that the weld seam is produced by means of laser beam arc hybrid welding. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profile gemeinsam ein geschlossenes Hohlprofil bilden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the profiles together form a closed hollow profile. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Verwendung eines Hohlkammerprofils als erstes Profil (10).Method according to one of the preceding claims, characterized by using a hollow chamber profile as the first profile ( 10 ). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Verwendung eines abgekanteten Blechs als weiteres Profil.Method according to one of the preceding claims, characterized by using a folded sheet as another profile. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Profil (24) erste und zweite Längsränder aufweist und entlang beider Längsränder unter Bildung eines geschlossenen Verbundprofils mit dem ersten Profil (10) verschweißt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the further profile ( 24 ) has first and second longitudinal edges and along both longitudinal edges to form a closed composite profile with the first profile ( 10 ) is welded.
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