DE102018115974A1

DE102018115974A1 - Verfahren zur Herstellung eines Trägerprofils aus einem Blech und Trägerprofil hergestellt nach dem Verfahren

Info

Publication number: DE102018115974A1
Application number: DE102018115974.9A
Authority: DE
Inventors: Paul Heigl; Harald Schachinger; Hubert Fuchslueger
Original assignee: WELSER PROFILE AUSTRIA GmbH
Current assignee: WELSER PROFILE AUSTRIA GmbH
Priority date: 2018-07-02
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2020-01-02
Anticipated expiration: 2038-07-03
Also published as: DK3590617T3; EP3590617B1; EP3590617A1; DE102018115974B4; ES2861056T3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Trägerprofils aus einem Blech, wobei das Blech einen ersten Längsrand und einen zweiten Längsrand aufweist, wobei der erste Längsrand und der zweite Längsrand parallel zueinander sind; das Verfahren umfassend einen Schritt des Biegens des Bleches zu einem Trägerprofil, wobei der erste Längsrand zu einem ersten Umschlag mit einer ersten Umschlagkante und der zweite Längsrand zu einem zweiten Umschlag mit einer zweiten Umschlagkante gebogen wird, wobei die erste Umschlagkante und die zweite Umschlagkante in direktem Kontakt stehen; ferner umfassend einen Schritt des Verschweißens der ersten Umschlagkante und der zweiten Umschlagkante miteinander.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Blech derart zu dem Trägerprofil gebogen wird, dass der erste und der zweite Längsrand innerhalb des Trägerprofils liegen, wobei das Verschweißen durch einen Schritt des Hochfrequenzschweißens oder durch einen Schritt des Schmelzschweißens gebildet wird, wodurch das Widerstands und Flächenträgheitsmoment erhöht wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Trägerprofils aus einem Blech, wobei das Blech einen ersten Längsrand und einen zweiten Längsrand aufweist, wobei der erste Längsrand und der zweite Längsrand parallel zueinander sind.
Das Verfahren umfasst dabei einen Schritt des Biegens, wobei das Blech in die Form des Trägerprofils gebogen wird. Dabei wird der erste Längsrand zu einem ersten Umschlag mit einer ersten Umschlagkante und der zweite Längsrand zu einem zweiten Umschlag mit einer zweiten Umschlagkante gebogen, wobei die erste Umschlagkante und die zweite Umschlagkante in direktem Kontakt stehen.
Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Verschweißens der ersten Umschlagkante und der zweiten Umschlagkante miteinander.
Ein Verfahren entsprechend des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1 ist unter anderem aus FR 2 865 667 A1 bekannt. Verfahren dieser Art werden für die Herstellung von Trägerprofilen mit integrierter Schiene verwendet. Jedoch führen die nach außen gebogenen Umschläge zu einer inhomogenen äußeren Oberfläche mit zusätzlichen Fugen oder Kanten, welche die Verwendung für Trägerprofile mit präziser Oberflächen Passung erschweren. Die für dieses Verfahren genutzten Schweißzusätze können ebenfalls zur Unebenheit der äußeren Oberfläche beitragen, deren Überarbeitung jedoch die Verbindungsstelle und damit die Festigkeit des Trägerprofils schwächen kann.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Trägerprofils aus einem Blech, welches sowohl eine hohe Festigkeit als auch eine hohe Oberflächengüte aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Demnach liegt bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 dann eine erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe vor, wenn Blech derart zu dem Trägerprofil gebogen wird, dass der erste und der zweite Längsrand innerhalb des Trägerprofils liegen, wobei das Verschweißen durch einen Schritt des Hochfrequenzschweißens oder durch einen Schritt des Schmelzschweißens gebildet wird.
Durch die Verwendung eines Hochfrequenz-(HF)-Schweißverfahrens kann eine besonders gute Verbindung zwischen den beiden Umschlägen erreicht werden, wobei auf die Verwendung von Schweißzusätzen verzichtet wird. Dieses Verfahren verleiht der Schweißnaht eine besonders hohe Festigkeit, und ermöglicht deren hohe Stabilität ohne die Naht von innen am Profil abzustützen. Die durch die Induktionsspulen erzeugten Wirbelströme ermöglichen es zudem den Wärmeeintrag auf die zu verschweißenden Kanten zu beschränken.
Alternativ zu einem HF-Schweißverfahren kann auch ein Schmelzschweißverfahren wie zum Beispiel ein Metall-Aktivgas-Schweißverfahren oder ein Kohlenstoffdioxidlaser-Schweißverfahren genutzt werden.
Durch die nach innen gebogenen Umschläge wird außerdem die Stabilität des Trägerprofils im Bereich um die Verschweißung weiter verstärkt, da das Trägerprofil in diesem Bereich doppelwandig ausgeführt ist. Dadurch können das Widerstandsmoment und das Flächenträgheitsmoment des Trägerprofils in diesem Bereich erhöht werden, ohne dass zusätzliche Verstärkungselemente in diesem Bereich angeschweißt werden müssen.
Zusammen mit dem HF-Schweißverfahren kann durch das Nachinnenbiegen der Umschläge eine besonders hohe Oberflächengüte erreicht werden, sodass Trägerprofile, welche durch einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden, als Präzisionsprofile einsetzbar sind.
Vorzugsweise findet die Umformung des Blechs in einem Verfahren zum Kaltwalzprofilieren statt.
Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Trägerprofil eine Längsseite auf, wobei die Längsseite eine Innenbreite aufweist, wobei die Verschweißung entlang der Längsseite verläuft. Durch das Umbiegen der Umschläge nach Innen kann die Steifigkeit der Längsseite erhöht werden, wodurch insbesondere einseitig belastete Trägerprofile verstärkt werden können, ohne dessen äußere Abmessungen zu vergrößern.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Trägerprofil eine erste Breite des ersten Umschlags senkrecht zur Längserstreckung des Trägerprofils und eine zweite Breite des zweiten Umschlags senkrecht zur Längserstreckung des Trägerprofils auf, wobei der erste Umschlag über die erste Länge und der zweite Umschlag über die zweite Länge an einer Innenseite des Trägerprofils anliegen. Dadurch können die Steifigkeit und das Flächenträgheitsmoment des Trägerprofils weiter gesteigert werden. Insbesondere kann durch den elektrischen Kontakt zwischen den Umschlägen und der Innenseite des Trägerprofils die Wirkung der Wirbelströme und damit des Wärmeeintrags auf die zu verschweißenden Kanten durch den Schritt des Hochfrequenzschweißens verbessert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betragen die erste Breite und die zweite Breite jeweils zumindest das Doppelte der Dicke des Blechs. Dadurch kann insbesondere der unmittelbar an die Schweißnaht angrenzende Bereich des Trägerprofils verstärkt werden.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überdeckt die Summe der ersten Breite und der zweiten Breite zumindest 50% der Innenbreite der Längsseite.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überdeckt die Summe der ersten Breite und der zweiten Breite die Innenbreite der Längsseite im Wesentlichen vollständig. Dadurch kann eine besonders beanspruchte Seitenwand des Trägerprofils mechanisch zusätzlich verstärkt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stoßen der erste Längsrand und der zweite Längsrand aneinander. Dadurch kann zumindest ein Teil des Trägerprofils doppelwandig ausgeführt werden, sodass dessen Querschnittswerte ohne die Verwendung einer höheren Dicke des zur Herstellung verwendeten Blechs verbessert werden können. Insbesondere bei einseitig belasteten Trägerprofilen kann zumindest ein erster Hohlraum des Trägerprofils in seiner Wandstärker verdoppelt werden. Des Weiteren kann durch auf der Innenseite des Trägerprofils rückfließende Wirbelströme zusätzlich zur Verschweißung der Kante des ersten Umschlags mit der Kante des zweiten Umschlags eine Verschweißung des ersten Längsrands mit dem zweiten Längsrand hervorgerufen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Herstellung des Trägerprofils einen zusätzlichen Schritt des Nachbearbeitens der Verschweißung, beispielsweise durch Schleifen oder Hobeln. Dadurch kann die Qualität der Oberfläche der Schweißnaht weiter verbessert werden, sodass besonders hohe Oberflächentoleranzen erreicht werden können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die Breite einer durch das Verschweißen gebildeten Schweißnaht zumindest das Einfache einer Dicke des Blechs, beträgt jedoch höchstens das Dreifache einer Dicke des Blechs.
Weiter vorzugsweise umfasst der Schritt des Hochfrequenzschweißens die Verwendung eines Impederkerns. Insbesondere wird ein Stab aus ferritischem Material im Bereich der Induktionsspule im inneren des Trägerprofils gehalten, wobei der Wärmeeintrag weiter auf die zu verschweißenden Kanten konzentriert werden kann.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Trägerprofil, welches durch ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche aus einem Blech hergestellt ist, bereit.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.

1 zeigt einen Querschnitt eines durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellten Trägerprofils 10.

Das Trägerprofil 10 wird aus einem Blech 12, insbesondere einem Blechstreifen geformt, wobei das Blech 12 einen ersten um 180° gebogenen Umschlag 4 mit einer ersten Umschlagkante 6 und einen zweiten um 180° gebogenen Umschlag 5 mit einer zweiten Umschlagkante 7 aufweist. Durch Biegen parallel zur Längserstreckung des Blechs 12, und somit parallel zum ersten Längsrand 2 und dem zweiten Längsrand 3, wird das Blech 12 in die Form des Trägerprofils 10 gebracht, wobei die erste Umschlagkante 6 und die zweite Umschlagkante 7 des geformten Blechs 12 aneinander liegen. Der zwischen der ersten Umschlagkante 6 und der zweiten Umschlagkante 7 liegende Bereich des Blechs 12 bildet somit ein Hüllblech 13 des Trägerprofils 10. Die Umschläge 4 und 5 werden dabei derart nach innen gebogen, dass der erste Längsrand 2 und der zweite Längsrand 3 innerhalb des Trägerprofils 10 liegen. Das Biegen und die Mittel zu dessen Durchführung sind bekannt und werden hier nicht näher beschrieben. Vorzugsweise findet die Umformung in einem Verfahren zum Kaltwalzprofilieren statt.
Das Trägerprofil 10 umschließt dabei einen ersten Hohlraum 11 und einen zweiten Hohlraum 17.
Die Umschläge 4 und 5 sind durch das 180°-Biegen fest an das Hüllblech 13 des Trägerprofils 10 gepresst, sodass die Umschläge 4 und 5 mit dem Hüllblech 13 einen doppelwandigen Bereich des Trägerprofils 10 bilden. Dabei weißt der erste Umschlag 4 eine erste Breite 14 und der zweite Umschlag 5 eine zweite Breite 15 auf.
Die Form der Umschläge 4 und 5 ist dabei derart gewählt, dass der Berührpunkt der ersten Umschlagkante 6 und der zweiten Umschlagkante 7 in der Mitte der Längsseite 16 liegt. Dabei überdeckt die Summe der ersten Breite 14 und der zweiten Breite 15 die Innenbreite 9 der Längsseite 16 im Wesentlichen vollständig.
Im Schritt des Verschweißens wird das Trägerprofil 10 kontinuierlich durch zumindest eine mit Wechselstrom durchflossene Induktionsspule geführt, wobei zwischen der ersten Umschlagkante 6 und der zweiten Umschlagkante 7 ein Spalt vorliegt, welcher nach Durchgang durch die Induktionsspule durch Aneinanderpressen der ersten Umschlagkante 6 und der zweiten Umschlagkante 7 geschlossen wird. Dabei werden die Seitenflächen 8 durch je eine Profilrolle zusammengepresst, sodass das auf eine Schweißtemperatur erhitzte Material der Umschlagkanten 6 und 7 zu einer Schweißnaht 1 zusammengeschweißt wird. Die Breite der Schweißnaht 1 beträgt dabei in etwa das Doppelte der Dicke des Blechs 12, sodass die Umschlagkanten 6 und 7 über ihre gesamte Dicke miteinander verschweißt sind, die Umschläge 4 und 5 selbst jedoch im Wesentlichen nicht mit dem Hüllblech 13 verschweißt sind. Die Mittel zur Durchführung des Hochfrequenzschweißens sind bereits bekannt und werden nicht näher beschrieben.
Durch die Verwendung eines Impederkerns, welcher im vom Trägerprofil 10 umschlossenen ersten Hohlraum 11 gehalten wird, wird ein Rückfließen der Wirbelströme in den Umschlägen 4 und 5 reduziert, wobei der Wärmeeintrag in den Umschlagkanten 6 und 7 verbessert wird, und eine besonders gute Verschweißung erreicht wird.
Durch einen anschließenden Schritt einer mechanischen Nachbearbeitung der Schweißnaht 1, insbesondere durch einen Schritt des Schabens oder Hobelns, wird die Oberflächenqualität des Trägerprofils weiter verbessert.
Der Fachmann wird erkennen, dass die Erfindung nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt ist. Zusätzlich zu der Innenbreite 9 der Längsseite 16 kann die Summe der ersten Breite 14 und der zweiten Breite 15 den gesamten Innenumfang des ersten Hohlraums 11 überdecken, sodass der erste Längsrand 2 und der zweite Längsrand 3 direkt aneinanderliegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

FR 2865667 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Trägerprofils (10) aus einem Blech (12), wobei das Blech (12) einen ersten Längsrand (2) und einen zweiten Längsrand (3) aufweist, wobei der erste Längsrand (2) und der zweite Längsrand (3) parallel zueinander sind, das Verfahren umfassend: a. Biegen des Blechs (12) zu dem Trägerprofil (10), wobei der erste Längsrand (2) zu einem ersten Umschlag (4) mit einer ersten Umschlagkante (6) und der zweite Längsrand (3) zu einem zweiten Umschlag (5) mit einer zweiten Umschlagkante (7) gebogen wird, wobei die erste Umschlagkante (6) und die zweite Umschlagkante (7) in direktem Kontakt stehen; b. Verschweißen der ersten Umschlagkante (6) und der zweiten Umschlagkante (7) miteinander, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech (12) derart zu dem Trägerprofil (10) gebogen wird, dass der erste (2) und der zweite (3) Längsrand innerhalb des Trägerprofils (10) liegen, wobei das Verschwei-ßen durch einen Schritt des Hochfrequenzschweißens oder durch einen Schritt des Schmelzschweißens gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerprofil (10) eine Längsseite (16) aufweist, wobei die Längsseite (16) eine Innenbreite (9) aufweist, und wobei die Verschweißung (1) entlang der Längsseite (16) verläuft.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerprofil (10) eine erste Breite (14) des ersten Umschlags (4) senkrecht zur Längserstreckung des Trägerprofils und eine zweite Breite (15) des zweiten Umschlags (5) senkrecht zur Längserstreckung des Trägerprofils (10) aufweist, wobei der erste Umschlag (4) über die erste Länge (14) und der zweite Umschlag (5) über die zweite Länge (15) an einer Innenseite des Trägerprofils (10) anliegen.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Breite (14) und die zweite Breite (15) jeweils zumindest das Doppelte der Dicke des Blechs (10) betragen.
Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der ersten Breite (14) und der zweiten Breite (15) zumindest 50% der Innenbreite (9) der Längsseite (16) überdeckt.
Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der ersten Breite (14) und der zweiten Breite (15) die Innenbreite (9) der Längsseite (16) im Wesentlichen vollständig überdeckt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Längsrand (2) und der zweite Längsrand (3) aneinanderstoßen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Trägerprofils (10) einen zusätzlichen Schritt des Nachbearbeitens der Verschweißung (1) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite einer durch das Verschweißen gebildeten Schweißnaht (1) zumindest das Einfache einer Dicke des Blechs (12) beträgt, jedoch höchstens das Dreifache einer Dicke des Blechs (12) beträgt.
Trägerprofil (10) aus einem Blech (12) hergestellt, wobei das Blech (12) einen ersten Längsrand (2) und einen zweiten Längsrand (3) aufweist, wobei der erste Längsrand (2) und der zweite Längsrand (3) parallel zueinander sind, wobei das Blech (12) in die Form des Trägerprofils (10) gebogen ist, wobei der erste Längsrand (2) zu einem ersten Umschlag (4) mit einer ersten Umschlagkante (6) und der zweite Längsrand (3) zu einem zweiten Umschlag (5) mit einer zweiten Umschlagkante (7) gebogen ist, wobei erste Umschlagkante (6) und zweite Umschlagkante (7) in direktem Kontakt stehen, wobei die erste Umschlagkante (6) und die zweite Umschlagkante (7) miteinander verschweißt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Umschlag (4) und der zweite Umschlag (5) derart gebogen sind, dass der erste (2) und der zweite (3) Längsrand innerhalb des Trägerprofils (10) sind, wobei die erste (6) und die zweite (7) Umschlagkante hochfrequenz-verschweißt sind, wobei das Trägerprofil (10) insbesondere durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt ist.