DE1255073B - Verfahren zum Kaltverformen langgestreckter Metallwerkstuecke - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT 1255 073 Int. Cl.:

B 21b

Deutsche Kl.: 7 a-12

Nummer: 1255 073

Aktenzeichen: G 295891 b/7 a

Anmeldetag: 2. Mai 1960

Auslegetag: 30. November 1967

Es ist bereits ein Verfahren zum Kaltverformen langgestreckter Metallwerkstücke durch gleichzeitiges Einwirken von Längs-, Quer- und Biegekräften auf die gleiche, in Werksstücklängsrichtung fortschreitende Werkstückstelle bekannt, bei dem die Querkräfte durch Walzen aufgebracht werden. Die auf das Werkstück ausgeübten Zugkräfte sind dabei proportional zu den auf das Werkstück ausgeübten Querkräften. Diese Proportionalität zwischen Zugkräften und Querkräften wird im wesentlichen unter Verwendung von Walzenanordnungen erzielt, bei denen eine schwebend gelagerte Walze vom Walzgut umschlungen und entsprechend der auf das Walzgut ausgeübten Zugkräfte gegen eine Gegenwalze gedrückt wird, wodurch bei entsprechender Bemessung der Zugkräfte die Dicke des zwischen den beiden Walzen befindlichen Walzgutes verringert wird. Da sich das Walzgut vor dem Eintritt in den Walzenspalt an die Gegenwalze und nach dem Austritt aus dem Walzenspalt an die frei schwebend gelagerte Walze anschmiegt, d. h. im wesentlichen eine S-förmige Schleife durchläuft, werden auf das Walzgut an der Verformungsstelle neben Zug- und Druckkräften (Querkräften) zusätzlich Biegekräfte ausgeübt.

Es ist auch bereits ein Walzverfahren bekannt, bei welchem sich das durch ein Walzenpaar hindurchgeführte auszuwalzende Metallband vor dem Eintritt in den Walzenspalt eine geringe Strecke an die gewölbte Oberfläche einer Walze anschmiegt. Um ein einwandfreies Anliegen und daher eine Glättung des Metallbandes zu erreichen, wird auf das zuzuführende Metallband ein Zug ausgeübt, beispielsweise durch Abbremsen der Eintragshaspel. Es werden also an der Verformungsstelle auf das Metallband gleichzeitig Längs-, Quer- und Biegekräfte ausgeübt. Das Metallband wird jedoch nur um einen sehr geringen Betrag gebogen, d. h., die Biegekräfte bedingen lediglich eine elastische Verformung des Metallbandes.

Es hat sich nun unerwarteterweise herausgestellt, daß man bei einem Verfahren zum Kaltverformen langgestreckter Metallwerkstücke, bei dem gleichzeitig Längs-, Quer- und Biegekräfte auf die gleiche, in Werkstückslängsrichtung fortschreitende Werkstückstelle ausgeübt werden, trotz Anwendung mäßiger Querkräfte eine außerordentlich große Querschnittsverringerung erzielt, wenn man die Biegekräfte so bemißt, daß sie für sich allein ausreichen, um das Werkstück plastisch zu biegen.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Kaltverformen langgestreckter Metallwerkstücke durch gleichzeitiges Einwirken von Längs-, Quer- und Biegekräften auf die gleiche Werkstückstelle, die Verfahren zum Kaltverformen langgestreckter
Metallwerkstücke

Anmelder:

General Electric Company,

Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. M. Licht

und Dr. R. Schmidt, Patentanwälte,

München 2, Theresienstr. 33

Als Erfinder benannt:
Louis Fussell Coffin jun.,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 6. Mai 1959 (811 298) - -

in Werkstücklängsrichtung fortschreitet, insbesondere unter Aufbringen der Querkräfte durch Walzen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Biegekräfte ausreichen, um für sich allein das Werkstück plastisch zu biegen.

Die zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung erforderlichen Anlagen sind leichter, büliger und kompakter als die bisher erforderlichen Walzanlagen, da die beim Verfahren nach der Erfindung erforderlichen Walzkräfte wesentlich niedriger sind als die bei den bekannten Walzverfahren erforderlichen Kräfte. Trotzdem erzielt man eine wcsentlieh höhere Querschnittsverringerung als bei den bekannten Verfahren. Die beim Verfahren nach der Erfindung angewandten Längs- und Querkräfte reichen sowohl für sich allein als auch zusammengenommen nicht zu einer plastischen Verformung eines langgestreckten Metallwerkstückes aus.

Mit dem Verfahren der Erfindung kann ein Metallband unter Beibehaltung seiner Breite bis zu einer Stärke von unter 0,025 mm ausgewalzt werden, wobei die Oberflächengüte des Endproduktes einwandfrei ist. Zwischen den verschiedenen Walzstichen sind keine Zwischenglühungen erforderlich, da das Walzgut beim Auswalzen nicht gehärtet wird.

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Die Erfindung wird nun an Hand von Zeichnungen Hebeln 19 verbunden, so daß dieselbe Wirkung wie

näher erläutert; in denen zeigt mit der oben beschriebenen ersten Gruppe auch mit

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Vor- dieser Walzengruppe erzielt werden kann,

richtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Zur Durchführung des erfindungsgemä'ßen Verfah-

Erfindung, 5 rens wurde der in den F i g. 3 und 4 gezeigten Anlage

F i g. 2 einen Längsschnitt eines Teiles der Vor- beispielsweise ein Metallband S mit einer ursprüng-

richtung nach Fig. 1, liehen Stärke von 1 mm und einer Breite von 25 mm

F i g. 3 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht der zugeführt. Die Biegewalzen 13 und die Führungs-Vorrichtung nach Fig. 1, walzen 14, 15 dieser Anlage hatten eine Größe von

F i g. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 m io 25 mm. Fast die gesamte Länge des Bandes S wurde

Fig. 3, zunächst in einer Richtung und anschließend in der

F i g. 5 und 6 graphische Darstellungen zur Erläu- anderen Richtung durch die Anlage hindurchgeführt,

terung der Verfahrens nach der Erfindung und wobei das Band S auf die beiden Haspelrollen 10, 12

F i g. 7 eine perspektivische Darstellung eines an den beiden Enden der Anlage auf- und abgespult

Metallbandes, auf das Biegekräfte in Form von Ver- 15 wurde. Dieser Vorgang wurde fortlaufend wiederholt,

drillungskräften ausgeübt werden. Die Haspelrollen 10, 12 wurden so angetrieben, daß

Die Walzen der Anlage zur Durchführung des auf das Band die gewünschten Zugspannungen aus-

erfindungsgemäßen Verfahrens und ihre Anordnung geübt wurden. Die Enden des Hebels 26 wurden mit

sind in F i g. 1 und 2 näher dargestellt. Die Anlage Gewichten belastet, so daß zwischen den Führungs-

weist zwei Walzensätze mit je drei Walzen auf. Jeder 20 walzen 13 und den Biegewalzen 14, 15 ein den ge-

Walzensatz besteht aus einer BiegewaJze 13 und zwei wünschten Ergebnissen entsprechender Druck erzeugt

Führungswalzen 14 und 15, wobei das Band 5 zwi- wurde.

sehen der Biegewalze 13 und den dieser gegenüber- Als Band wurde ein eben hergestelltes sauerstoflliegenden Führungswalzen 14 und 15 hindurchläuft. freies Kupferband mit hoher Leitfähigkeit verwendet Wie in F i g. 1 gezeigt ist, wird das zu verarbeitende 25 und bei Zimmertemperatur verarbeitet. Die Fließ-Band S von einer Haspelrolle 10 durch die beiden spannung dieses Materials würde normalerweise un-Walzensätze hindurch geführt und auf eine Haspel- gefähr 35 kg/mm² betragen.

rolle 12 aufgerollt. Wie in F i g. 1 und 3 gezeigt ist, In der in F i g. 5 gezeigten graphischen Darstellung

behalten die Rollen 10 und 12 in der in Betrieb be- sind die Ergebnisse, die bei verschiedenen Walzbedin-

findlichen Anlage immer ihre Lage bei, und die Zug- 30 gungen in der Anlage erreicht wurden, schematisch

spannung wird auf das Band S ausgeübt, indem eine dargestellt. Die Werte für die Kurve A ergaben sich

Differenz des Drehmomentes der Haspelrollen 10 und bei einem Versuch, bei dem kein Anpreßdruck auf

12 aufrechterhalten wird. das Band S ausgeübt wurde, als dieses abwechse-Die plastische Biegung des Bandes S die in Ver- lungsweise um die 25 mm Biegewalzen 13 gebogen

bindung mit der Zugspannung und dem Walzdruck 35 und in der Anlage hin und her bewegt wurde, wobei zum Erzeugen der gewünschten Längenänderung er- am verdünnten Ende des Bandes ein Zug von forderlich ist, wird erzeugt, wenn das Band S zwi- 28 kg/mm² ausgeübt wurde. Die Oberfläche des Banschen den gegenüberliegenden Walzen 13, 14, 15 des 5 wurde fortlaufend mehr und mehr aufgerauht, jedes Walzensatzes hindurchläuft. Der Vorgang wird bis schließlich Risse entstanden, welche am unteren am besten in Verbindung mit F i g. 2 erläutert. Das 40 Punkt der Kurve A ein Zerreißen des Bandes 5 zur Band S₁ welches unter Zug steht und von rechts nach Folge hatten. Da schon vor dem Zerreißen die Oberlinks um die Biegewalze 13 läuft, wird zuerst ge- fläche des Bandes sehr schlecht ist, ist das Band zur bogen, wenn es zwischen der Walze 13 und der Füh- Verarbeitung ungeeignet. Es müssen also beim erfinrungswalze 14 hindurch läuft. Wenn das Band an- dungsgemäßen Verfahren Führungswalzen verwendet schließend zwischen der Führungswalze 15 und der 45 werden.

Biegewalze 13 hindurchläuft, wird es wieder gerade- Die Werte der Kurve B stammen von einem Vergebogen. Durch die Walzenanordnung erhält man ein such, der sich von dem oben beschriebenen Versuch günstiges Hebelarmverhältnis, so daß verhältnismäßig nur dadurch unterscheidet, daß fortlaufend von jeder geringe Kräfte die plastische Verformung, d. h. das 25-mm-Führungswalze 14, 15 ein Walzdruck von erläuterte Biegen und Zurückbiegen, erzeugen. 50 35 kg je Zentimeter Walzenlänge ausgeübt wurde. Es In der in F i g. 3 gezeigten Anlage sind die beiden ist ersichtlich, daß die tatsächliche Verringerung der Walzensätze mit den Führungswalzen und den Biege- Dicke sich im Vergleich mit der ohne Anpreßdruck walzen 13, 14 und 15 in der in Fig. 1 gezeigten erreichten Dickenänderung nicht allzusehr geändert Weise angeordnet. Nach F Ϊ g. 4 sind die Biegewalzen hat. Es wurde jedoch eine gute Oberfläche erreicht,

13 im Gestell 21 drehbar gelagert, d. h. ortsfest ange- 55 obwohl diese nach den ersten Durchläufen noch ziemordnet, und die Führungswalzen 14 und 15 können lieh rauh erschien. Das Band wurde bei diesem Verhin und her pendeln, da sie im Walzenrahmen 17 ge- such nicht zerrissen. Wie aus der asymptotischen Form lagert sind. Der Walzenrahmen 17 liegt zwischen zwei der Kurve B zu ersehen ist, wurde ein Punkt erreicht, Hebeln 19 und ist durch einen Drehzapfen 18 mit von dem an die Dickenabnahme immer geringer diesen verbunden. Die Hebel 19 sind bei 20 drehbar 60 wurde. Als die plastische Biegeverformung so klein im Gestell 21 gelagert. Ein zweiter Hebel 26 ist am wurde, daß aus praktischen Gründen eine Fortsetzung freien Ende der Hebel 19 angelenkt, wodurch die des Verfahrens nicht mehr in Frage kommen konnte, Hebel 19 um die Lagerzapfen 20 bewegt werden kön- wurde der Versuch am unteren Ende der Kurve B nen, so daß der Druck zwischen den Führungswalzen abgebrochen.

14 und 15 und der Biegewalze 13 durch den Be- 6₅ Die Werte für die Kurve C ergaben sich bei einem lastungshebel 26 eingestellt werden kann. Versuch, der in derselben Weise wie der Versuch

Der zweite Walzensatz 13, 14 und 15 ist betriebs- durchgeführt wurde, aus dem sich die Werte für die

mäßig in gleicher Weise mit dem Gestell 21 und den Kurve B ergaben. Es wurde jedoch ein Anpreßdruck

von 107 kg je Zentimeter Walzenlänge verwendet. Wie die Kurve C zeigt, wird mit abnehmender Banddicke eine ziemlich einheitliche Abnahme der Dicke von ungefähr 17% je Durchlauf erreicht.

Die Kurve D ergab sich bei einem Versuch, bei dem 12,5-mm-Walzen verwendet wurden, der sonst aber in derselben Weise wie der Versuch durchgeführt wurde, bei dem sich die Kurve C ergab. Es ist ersichtlich, daß der Wirkungsgrad besonders dann höher liegt, wenn das Band oder das Blech verhältnismäßig dünn wird. Solange also das Band oder das Blech verhältnismäßig dick ist, scheint die Wirkung der Walze mit dem kleineren Durchmesser im Vergleich zur Walze mit dem größeren Durchmesser wenigstens dann, wenn die Zugspannung verhältnismäßig gering ist, nicht besonders groß zu sein. Im Bereich unterhalb einer Dicke von 0,25 mm wird die Dicke des Bandes mit Walzen geringeren Durchmessers viel schneller verringert. Dies ist in F i g. 6 näher gezeigt.

Die in der Kurve E von F i g. 6 dargestellten Werte wurden gefunden, als eine Zugspannung von 28 kg/mm² auf das Band S und ein Führungswalzendruck von 35 kg je Zentimeter Walzenlänge ausgeübt wurden. Bei den in der Kurve E dargestellten Werten wurden 25-mm-Führungswalzen und bei den in der Kurve F dargestellten Werten 12,5-mm-Führungswalzen verwendet. Mit den Bedingungen von Kurve F wurden Banddicken von bis zu 0,075 mm erreicht, wobei die Oberfläche dieser dünnen Folien einheitlich und von sehr guter Qualität war, wie dies auch der Fall war bei der Kurve E und den Kurven B, C und D von F i g. 5, wo auch Führungswalzen verwendet wurden.

In der perspektivischen Darstellung von Fig. 7 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert, bei dem das Band 55 verdrillt wird. Die dargestellte Verdrillung kann auf das Band 55 ausgeübt werden, wenn dieses durch eine Verdrillungsanlage hindurchgeführt wird, die mit Führungswalzen versehen und zwischen den Haspelrollen 10 und 12 angeordnet ist, die in der oben beschriebenen Weise betrieben werden. Die Verdrillungsspannungen werden an den Stellen des Bandes erzeugt, die verdrillt werden. Auf diese Stellen des Bandes werden daher auch die Walzendrücke ausgeübt. In Verbindung mit der konstant auf das Band ausgeübten Zugspannung haben diese Verdrillungsspannungen und Walzendrücke eine Verlängerung des Bandes und eine Verringerung der Banddicke zur Folge.

Mit dem beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren kann die Dicke eines Bandes verringert und die Länge des Bandes vergrößert werden, wenn das Verhältnis von Banddicke zu Biegewalzendurchmesser ursprünglich 0,040 ist und mit der Verringerung der Banddicke auf 0,001 abnimmt. Je nach der Bruchanfälligkeit des auszuwalzenden Materials können im allgemeinen auch größere oder kleinere Verhältnisse, beispielsweise ein Verhältnis von 0,02 oder 0,08, ausreichen.

In ähnlicher Weise ist auch das Verhältnis von Führungswalze zu Biegewalze nicht auf die in der Erfindung verwendeten Größen beschränkt, sondern kann entsprechend der gewünschten Verringerung der Banddicke abgeändert werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Kaltverformen langgestreckter Metallwerkstücke durch gleichzeitiges Einwirken von Längs-, Quer- und Biegekräften auf die gleiche Werkstückstelle, die in Werkstücklängsrichtung stetig fortschreitet, insbesondere unter Aufbringen der Querkräfte durch Walzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegekräfte ausreichen, um für sich allein das Werkstück plastisch zu biegen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die plastische Biegung durch wiederholtes Vor- und Zurückbiegen aufeinander-

> folgender Teile des Werkstückes durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querkräfte durch Walzen aufgebracht werden, die auch zum Verbiegen und anschließenden Geraderichten des Werkstückes verwendet werden.

4. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die plastische Biegung in Form einer Verdrillung des Körpers durchgeführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 930 201, 921502,
576, 861777, 566 601, 438 275, 86 375;

deutsche Auslegeschrift Nr. 1034 573;

deutsche Patentanmeldung H 41281 b/491 (bekanntgemacht am 7. 1. 1954);

britische Patentschriften Nr. 646 469, 281 364;

USA.-Patentschriften Nr. 2 393 131, 2 332 796,
275 095, 2 095 733, 2 092 188.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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