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Verfahren zur Herstellung eines Stahlgitterträgers durch Walzen aus
einem Profil mit geschlitztem Stcgäbschnitt Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Herstellung eines Stahlgitterträgers durch Einschneiden wenigstens zweier Reihen
in Längsrichtung versetzt laufender Schnitte im Stegabschnitt des Ausgangsprofils
und Aufweiten dieses Stegabschnittes und betrifft ein derartiges Verfahren, durch
das die durch die Längsschnitte aus dem Stegmaterial gebildeten Gitterstäbe auf
die durch ihre Winkelstellung bedingte größere Länge durch Walzen gestreckt werden,
sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Es ist bekannt, gitterartige Bauelemente durch Vernieten oder Verschweißen
von Einzelteilen und manchmal auch Ausstanzen des Gitterwerks aus einer Platte,
z. B. dem Steg eines U-Profils, herzustellen. Bei diesem Verfahren geht jedoch eine
große Menge Material verloren.
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Beim Schweißverfahren wurden die Gitterglieder mit Gurtgliedem durch
Verschweißung verbunden. Die verschweißten Teile wiesen dabei eine gewisse Unzuverlässigkeit
auf; und für die Herstellung ist ein großer Zeitaufwand erforderlich. Dieses Verfahren
kann nicht kontinuierlich durchgeführt werden. Auch das Nietverfahren ist umständlich
und teuer und kann ebenfalls nicht kontinuierlich durchgeführt werden.
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Es ist zwar auch schon ein Verfahren zum Herstellen von Gitterträgern
aus einem Material mit bandartigem Steg bekannt, nach dem in Längsrichtung versetzt
angeordnete Längsschnitte im Stegteil angebracht werden und dann das Material unter
gleichzeitigem Strecken in einem Warmwalzverfahren im Stegteil so aufgespreizt wird,
daß die durch die Schnitte getrennten Materialteile Gitterstäbe bilden.
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Beim Kaltwalzen eines derartigen Materials ergeben sich jedoch erhebliche
Schwierigkeiten durch die Neigung der die Stegteile bildenden Abschnitte, beim Aufweiten
an den am meisten durch die Dehnung beanspruchten Stellen Risse zu bilden. Wenn
keine Rißbildung auftritt, so ist doch eine übermäßige Materialverfestigung an diesen
Stellen unvermeidbar, durch die sich im späteren Betrieb, insbesondere bei den Vibrationen,
Risse bilden. Außerdem ist beim Kaltverformen derartiger Träger ein erheblicher
Kraftaufwand erforderlich.
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Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, bei der Herstellung
eines Gitterträgers ohne Materialerwärmung, also im kalten Zustand, die Rißbildung
an den Biegekanten sowie eine übermäßige Kaltverfestigung zu vermeiden, damit der
Träger im Stegteil über seinen ganzen Querschnitt im wesentlichen gleichförmige
physikalische Eigenschaften beibehält. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht,
daß das Strecken des Gitterwerks durch mehrstufiges Kaltwalzen und das Aufweiten
nach jeder Streckwalzenstufe in einem Maße erfolgt, daß die zum Aufweiten des Gitterwerks
erforderliche Längung der Gitterstäbe fast ausschließlich in dem im Walzenspalt
beim Streckvorgang bis über die Fließgrenze beanspruchten Material erfolgt.
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Vorzugsweise ist der Walzenspalt in jeder Streckstufe so eingestellt,
daß bei Sollstärke des Stegmaterials eine Längung jedes Gitterstabes durch Strecken
über das erforderliche Maß hinaus erfolgt. Vorzugsweise wird nur der Stegabschnitt
durch Kaltwalzen gestreckt, wogegen die Flanschabschnitte des Profils durch Biegen
gerichtet werden. Dabei können die Flanschabschnitte des Profils in zueinander kontinuierlich
divergierend angeordneten Führungen verlaufen. Der Streckgrad ist in jeder der Streckwalzstufen
vorzugsweise etwa gleich.
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Bei der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung
ist vorzugsweise eine an sich bekannte, vor der Walzvorrichtung angeordnete Schneidvorrichtung
mit zwei Schneidwalzen und einem gegenüber diesen angeordneten Doppelkantenschneider
vorgesehen, wobei die Schneidwalze Einschnitte aufweist und die beiden Einschnitte
um 180° gegeneinander verdreht sind. Zum Strecken des Stegteils wird in jeder Streckwalzstufe
vorzugsweise
eine im Durchmesser kleinere, obere Walze und eine
im Durchmesser größere, untere Walze verwendet, wobei beide Walzen über Zahnräder
miteinander verbunden sind und durch eine Antriebsvorrichtung angetrieben werden.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann seitliche Führungen mit längsgestreckten Nuten aufweisen, in die die Flansche
des Profils derart eingreifen, daß dieses zum Ausgang der Führung hin seitlich aufgeweitet
wird. Es kann eine Richtvorrichtung mit Richtwalzen vorgesehen sein, die für den
Eingriff der Profilflansche Umfangsnuten aufweisen und zum Richten der Flansche
auch axial beweglich sind.
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An Hand der Zeichnung, die schematisch Ausführungsbeispiele der vorstehenden
Erfindung darstellt, soll die Erfindung nochmals erläutert werden. Dabei zeigt F
i g. 1 einen seitlichen Aufriß einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, F i g. 2 den
Grundriß eines Gitterträgers im Laufe seiner Herstellung, F i g. 3 eine Serie vertikaler
Schnitte durch die Vorrichtung, und zwar in entsprechender Lage zu den F i g. 1
und 2, F i g. 4 einen schematischen Grundriß der Vorrichtung, F i g. 5 bis 7 wesentliche
Merkmale der Erfindung, mögliche Fehler beim Aufweiten eines Gitterträgers.
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F i g. 8 einen Längsschnitt entlang der Linie 8-8 in F i g. 2, F i
g. 9 den Grundriß einer anderen Ausbildungsform des Gitterträgers, F i g. 10 eine
Ansicht der Schneidrollen, die gerade ein U-Eisen bearbeiten, F i g. 11 den Grundriß
eines U-Eisens, welches geschnitten, jedoch noch nicht auseinandergezogen ist. In
der Zeichnung sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Als Ausgangsmaterial für das beispielsweise beschriebene Verfahren
nach der Erfindung wird ein Bandeisen mit 1,6 mm Stärke und 50 mm Breite zu einem
U-Eisen 10 von 30 mm Breite und einer Flanschhöhe von 10 mm in einem nicht dargestellten
. Profilwalzwerk verarbeitet.
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Das U-Eisen 10 wird zwischen zwei Schneidwalzen 30 und 32 und einem
Doppelschneider 34 hindurchgeschickt. Dadurch werden in den flachen Teil 36 des
U-Eisens zwei Einschnittserien hineingeschnitten.
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Um die Einschnitte so herzustellen, daß eine gitterförmige Struktur
entsteht, weisen in bekannter Ausführung die Schneidwalze 30 und die Schneidwalze
32 Aussparungen 38 und 40 auf, die um 180° gegeneinander verdreht
sind. Mit Hilfe dieser Vorkehrung wird ein gitterförmiges Glied 12 im Steg 36 des
U-Eisens 10 ausgebildet. Das Gitterglied 12 ist mit den beiden Seitengliedern 24
und 26 an den Knoten 20 und 22 verbunden. Das eingeschnittene U-Eisen 10 wird an
den Flanschabschnitten 46 und 48 durch Führungen 42 und
44 zu beiden Seiten einer Anzahl von Streckwalzstufen geführt. Die Führungen
42 und 44 verlaufen in Durchlaufrichtung divergierend, so daß das
eingeschnittene U-Eisen 10
aufgeweitet wird.
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In die Führungen 42 und 44 wird das eingeschnittene
U-Eisen 10 durch den Spalt zwischen zwei Walzen 50 und 52 der ersten
Walzstufe eingeführt. In dieser Stufe wird das Profil 12 lediglich einem
Druck unterworfen. Um die Knoten 20 und 22 von der Einwirkung des Walzdruckes der
Walze 50 frei zu halten, sind am Umfang der Walze 50 schmale Abschnitte vorgesehen,
die gegeneinander um 180° versetzt sind und annähernd 0,3 bis 0,5 mm tief sind.
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Während das U-Eisen 10 von dieser ersten Streckwalzstufe zur nächsten
Stufe transportiert wird, die ähnlich der ersten ist, jedoch eine größere Breite
als diese aufweist, wird durch die Wirkung der divergierend angeordneten Führungen
42 und 44 das eingeschnittene U-Eisen so weit auseinandergezogen,
daß die Dehnung nicht größer ist als die Längung, die den gitterförmigen Gliedern
12 durch die vorhergehende Walzstufe erteilt worden ist. Um die erforderliche
oder gewünschte Breite des Endproduktes zu erhalten, kann die Längung und das darauffolgende
Aufweiten verschiedene Male wiederholt werden, z. B. viermal in diesem Ausführungsbeispiel.
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Hinter den Enden der Führungen 42 und 44 ist das U-Eisen
10 nunmehr in einen Gitterträger 10'
umgeformt und wird durch einen
Planierer 58 für die gitterstabförmigen Glieder und dann durch eine Streck- oder
Richtvorrichtung für die Seitenglieder 24 und 26 und die Flanschabschnitte 46, 48
geschickt.
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Die beiden Walzen 62 und 64 der Richtvorrichtung 60 sind axial beweglich
eingerichtet und haben Umfangsnuten, in die die Flanschteile 46 und
48
eingreifen. Am Ende des Produktionsganges wird der Träger durch eine automatische,
nicht dargestellte Schneidmaschine auf die gewünschte Länge abgeschnitten. Wenn
die den gitterförmigen Gliedern 12
erteilte Längung durch die Streckstufen
genau verbraucht worden ist, ist es nicht erforderlich, einen Planierer
58 vorzusehen. Annähernd 200/u der Länge eines Gittergliedes 12 können für
die folgende Streckung vorgesehen werden.
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In vorliegendem Beispiel weist der fertige Gitterträger
10' eine Breite von 90 mm auf, wobei er gitterförmige Glieder 12 von
280 mm Länge zwischen den Berührungspunkten und 10 mm Breite und Flansche
46 und 48 von 10 mm Höhe aufweist. Es ist möglich, den Neigungswinkel
der gitterförmigen Glieder bis auf etwa 30° zu bringen.
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In F i g. 5 ist ein U-Eisen 10 dargestellt, welches Einschnitte
aufweist, wodurch sich gitterförmige Glieder 12 zwischen zwei Serien von
Einschnitten 14
und 16 ausbilden können.
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In F i g. 6 ist ein Gitterstab 12 dargestellt, bei dem Knickungen
18 in unmittelbarer Nähe des Knotens 22 vorhanden sind.
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Es ist möglich, diese Knickungen 18 durch die folgenden Walzverfahren
wieder zu entfernen. An Stelle der Knickungen 18 können jedoch auch Risse
28 entstehen (F i g. 7), wenn ein Gitterstab 12 lediglich durch das Aufweiten gedehnt
wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden diese Risse und Falten vermieden.
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Ein gewisser Dehnungsüberschuß 66 des gitterförmigen Gliedes 12 ist,
wie in F i g. 8 gezeigt, während des gesamten Streckvorganges vorhanden. Die Wirkung
dieses Dehnungsüberschusses 66 ist die, daß die Ungleichförmigkeit des Materials
ausgeglichen wird und die Knoten 20 und 22 vor Beschädigungen geschützt
sind. Der Dehnungsüberschuß 66 kann im Planierer 58 ausgeglichen werden.
Es
können aber auch andere als die oben beschriebenen Gitterträger hergestellt werden,
wie beispielsweise die sogenannten W-Gitterträger und die X-Gitterträger, wie in
F i g. 9 dargestellt. Um derartige X-Gitterträger durch das Verfahren nach der Erfindung
herzustellen, ist nur erforderlich, die Einschnitte entsprechend abzuändern.
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An Stelle von zwei Einschnittserien 14 und 16 im Steg 36 des U-Eisens
10 werden, wie in F i g. 11 dargestellt, drei Einschnittserien 14, 15 und 16 eingeschnitten.
Die Gitterstabglieder 12 sind in Längsrichtung symmetrisch angeordnet. Der Mittelschlitz
15 ist in bezug auf den rechten und linken Einschnitt 14 und 16 mit einem Abstand
von 180° in Längsrichtung angeordnet, um den rechten Teil des Gitterglieds mit dem
linken Teil an einer Serie vom mittleren Verbindungspunkt 21 in der Mittellinie
des Gitterträgers 10' zu verbinden. Um Einschnitte 14, 15 und 16 in der Bodenfläche
eines U-Eisens so vorzusehen, daß zwei Seitenglieder 24 und 26 und zwei Gitterstabglieder
12, wie in F i g. 10 dargestellt, entstehen, ist eine andere Schneidvorrichtung
vorgesehen. Diese Schneidvorrichtung enthält zwei Schneidwalzen 33 und zwei Doppelschneider
35. Es ist klar ersichtlich, daß diese Schneidwalzen und Doppelschneider unter sich
eine Phasendifferenz aufweisen, um Einkerbungen, wie in F i g. 11 dargestellt, herzustellen.