DE19622760A1 - Verfahren zur Herstellung eines Metallprofils - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines MetallprofilsInfo
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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- B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
- B21B1/08—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling structural sections, i.e. work of special cross-section, e.g. angle steel
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Metallprofils, wie es beispiels
weise in der Bauwirtschaft, im Fensterbau, im Fahrzeug- oder Maschinenbau oder ähnlichen
Verwendungsgebieten benutzt wird.
Die bekannten Metallprofile werden regelmäßig durch Walzverfahren aus einem Metallstück
hergestellt. Nachteil der bekannten Metallprofile ist, an allen Schenkeln des Profils die
gleiche Materialstärke aufzuweisen, obwohl von den Belastungsanforderungen her oft nur
eine hohe Stabilität in einer Achse, beispielsweise als Widerstand gegen Durchbiegung,
erforderlich ist. Das in der weniger belasteten Achse vorhandene Material ist unnötig und
führt zu Materialverschwendung und höheren Kosten. Hinzu kommt, daß bei herkömmlichen
Walzprofilen die Schenkel beispielsweise in y-Achse nicht beliebig angeordnet werden
können, da das spätere Profil noch walzbar sein muß, wodurch der Schenkel in y-Achse
nicht in der Nähe des statischen Optimums, also etwa mittig eines Profils, angeordnet werden
kann. Außerdem kann es beim Herstellungsverfahren zu einer Schwächung des Materials
durch Knicken oder Biegen des Materials kommen. Außerdem scheitert die Herstellbarkeit
von gewünschten Metallprofilen häufig daran, daß Metalle nur bis zu bestimmten Material
dicken noch walzbar sind. Auch können Metallprofile nicht dem individuellen Einsatzbedarf
entsprechend mit unterbrochenen Profilschenkeln oder mit längs, quer, diagonal, in Kurven
oder auf sonstige beliebige Art angeordneten Profilschenkeln hergestellt werden. Auch
stranggepreßte Profile, wie sie beispielhaft in einem in der Schrift DE 30 25 706 gezeigten
Herstellungsverfahren dargestellt sind, werden in der Regel nur aus teurerem Werkstoff wie
beispielsweise Aluminium hergestellt und sind aufgrund der aufwendigen Fertigungsverfahren
zusätzlich teuer und müssen ggfls. noch kalibriert werden. Solche vorkalbrierten Metall
profile können die genannten Nachteile im Herstellungsprozeß nicht beseitigen. Auch die
bekannten Gußverfahren für Metallprofile sind teuer. Ein Herstellverfahren für Profile aus
Gußstücken ist beispielhaft in der Schrift DE 4 48 116 dargestellt. Bei diesem Verfahren
lassen sich nur Profilschenkel verarbeiten, die aus noch glühendem Material auf den Walz
straßen in der Gießerei hergestellt werden. Das gezeigte Verfahren ist auf aufwendige
Werkzeuge in der Gießerei angewiesen, und es eignet sich nicht für die nachträgliche
Kaltverformung oder für Metallprofile mit feineren Geometrien. In Bereichen wie beispiels
weise dem Fensterbau müssen kurz nacheinander den Anforderungen an die Belastbarkeit ent
sprechend eine Vielzahl unterschiedlicher Metallprofile verarbeitet werden. Um den Material
bedarf abdecken zu können, ist eine aufwendige Lagerhaltung und Logistik erforderlich. Der
Verarbeiter ist abhängig von einem rechtzeitigen Nachschub der richtigen Profile. Außer der
Festigkeit von Schenkeln eines Metallprofils in einer Achse können die Anforderungen an
einzelne Profilschenkel aber auch auf andere Weise voneinander abweichen, wie beispiels
weise durch Schall- und/oder Wärme-Isolierwerte, elektrische Leitfähigkeit, Dekorbeschich
tung, Korrosionsschutz, definiertes Knick- oder Crashverhalten im Fahrzeugbau oder
bestimmte vorteilhafte Geometrien in der Formgebung und konstruktiven Einbindung, die
aber aufgrund der technischen Gegebenheiten der heute bekannten Metallprofile nur durch
aufwendige Nachbearbeitung der fertigen Profile oder gar nicht realisiert werden können.
Auch eine Kombination von Profilschenkeln aus unterschiedlichen Werkstoffen miteinander,
und zwar nicht nur metallischer, wie Eisen, Kupfer, Aluminium, Legierungen etc., sondern
auch anderer Werkstoffe wie beispielsweise Keramik, Glas, Kunststoffen, Holz, etc. ist heute
nur mit aufwendig vorgeformten Teilen und/oder mit erheblichem Montageaufwand wie
durch Schrauben, Schweißen, Verkleben etc. verbindbaren Profilschenkeln möglich.
Um die vorbeschriebenen Nachteile, die sich aus dem Stand der Technik ergeben, zu
überwinden, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kostengünstiges Verfahren zur
Herstellung von Metallprofilen zu schaffen, das vorrangig hohe Durchsatzmengen, einen
geringen Werkzeugverschleiß und eine zuverlässige Verbindung der Profilschenkel bei größt
möglicher Variabilität des Herstellungsverfahrens und der damit herstellbaren Profile er
möglicht.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein Herstellverfahren, bei dem zunächst in
einen anderen Profilschenkel eine Rille mittels einer gefügeverändernden Materialumformung
eingebracht wird, sodann ein Profilschenkel des Metallprofils mit seiner Stoßseite in die auf
der Innenseite des anderen Profilschenkels befindliche Rille eingestellt wird und dann durch
einen Druck, bei dem die Fließgrenze des darunter befindlichen Materials überschritten wird,
unmittelbar oder mittelbar das benachbart zur Rille befindliche Material des anderen Profil
schenkels dazu veranlaßt wird, sich so weit auf die Seitenflächen des einen Profilschenkels
zuzubewegen, daß zumindest eine kraftschlüssige Verbindung an den Kontaktstellen erreicht
wird. Bei einer Rille, die breit genug ausgeführt ist, können erfindungsgemäß auch mehr als
ein Profilschenkel in einer Rille gefügeverändernd befestigt werden.
Das Einbringen der Rille und/oder das anschließende Andrücken des benachbart zur Rille
befindliche Material des anderen Profilschenkels wird in weiterer Ausgestaltung der Erfin
dung mittels geeignet geformter Druckrollen, an denen die ineinanderstehenden Profil
schenkel entlanglaufen und/oder über die die Druckrollen hinweglaufen, an die Seitenflächen
des einen Profilschenkels angedrückt. Das Einbringen der Rille und/oder das Andrücken des
benachbart zur Rille befindliche Material des anderen Profilschenkels kann jedoch auch durch
die Hubbewegung eines geeigneten und entsprechend geformten Werkzeuges bewirkt werden.
Die Profilschenkel können aus beliebigem Flachmaterial oder Halbzeugen bestehen. Die
Kanaltiefe und/oder -breite der Rille kann an einer Stelle eines Querschnitts geringer sein als
an einer anderen Stelle, so daß ein oder mehrere vorstehende Zähne entstehen, deren vordere
Kanten sich bei der gefügeverändernden Befestigung in das Material des einen Profilschen
kels hineindrücken oder sich bei einer entsprechenden Positiv-/Negativformung der mitein
ander zu befestigenden Teile miteinander verzahnen. Eine solche Rillenausformung kann
beispielsweise durch mehrere entsprechend angewinkelte und ausgeformte Drückrollen oder
durch Aufbiegen des anderen Profilschenkels vor dem gefügeverändernden Einbringen der
Rille und anschließendem Zurückbiegen erreicht werden.
Außerdem kann die im anderen Profilschenkel befindliche Rille und das in die Rille ein
tauchende Material des einen Profilschenkels zur Hochachse des einen Profilschenkels
angewinkelt oder die Hochmittelachse der Rille nicht rechtwinklig zur Horizontalfläche des
anderen Profilschenkels sein, um eine größere Kontaktfläche zwischen den zu verbindenden
Materialien zu erhalten oder um die Krafteinleitung in gewünschter Weise zu optimieren.
Zusätzlich zum Einbringen der Rille können geeignet geformte und angeordnete Werkzeuge
zumindest eine der Seitenwände der Rille in an sich bekannter Weise reibungswiderstand
serhöhend bearbeiten, wie beispielsweise durch Einkerbungen, Lochungen, Aufrauhungen,
Körnungen, was durch Rollen oder auch Hubwerkzeuge bewerkstelligt werden kann. Auch
ist beispielhaft in gleicher Weise eine zumindest einseitige und/oder zumindest teilweise
aufweitende Aufstauchung der Unterseite des eintauchenden Profilschenkels, oder sonstige
reibungswiderstandserhöhende Maßnahmen wie Einkerbungen in Längs- und/oder Querrich
tungen, Lochungen, Körnungen, Stanzungen, Aufrauhungen und/oder das Einbringen von
Erhebungen in den in die Rille einzustellenden Profilschenkel möglich. Eine reibungswider
standserhöhende Bearbeitung kann aber auch durch andere an sich bekannte Mittel wie
beispielsweise andere Werkzeuge als Rollen, etwa Meißel, Preßwerkzeuge etc. oder chemi
sche Verfahren wie Ätzen vorgenommen werden. Die vorgeschlagene Behandlung der Rille
und/oder der Seitenflächen kann unterschiedlich stark in unterschiedlichen Intervallen,
intermittierend, alternierend oder auf sonstige Weise variabel erfolgen. Die reibungswider
standserhöhende Bearbeitung kann in einer Weise vorgenommen werden, bei der nicht nur
die Gleitkräfte der aufeinanderliegenden Flächen erhöht, sondern zusätzlich zum Kraftschluß
ein Formschluß zwischen den aufeinanderliegenden Flächen erreicht wird. Anstelle oder
zusätzlich zur reibungswiderstandserhöhenden Behandlung kann der einzustellende Profil
schenkel im Bereich der Eintauchtiefe oder auch darüber gefügeverändert bzw. aufgestaucht
sein, um eine formschlüssige Verbindung oder gewünschte definierte Kraftverhältnisse nach
der gefügeverändernden Befestigung mit einem oder mehreren anderen Profilschenkeln zu
schaffen.
Beim gefügeverändernden Eindrücken der Rille und beim anschließenden Andrücken der
Seitenflächen werden die Profilschenkel durch Gegenhalter abgestützt. Bei Hubwerkzeugen
kann die Abstützung durch einfache Platten als Gegenhalter erfolgen, bei Fördersystemen mit
einem Vorschub über Rollen muß die Abstützung ebenfalls durch bewegliche Gegenhalter,
vorzugsweise durch Rollen, erfolgen. Bei glatten Profilschenkeln sollten die Stützflächen der
Gegenhalter ebenfalls glatt ausgestaltet sein, es sei denn, daß man über die Einbringung der
Rille oder des Andrücken des benachbarten Materials hinaus eine zusätzliche Formung eines
Profilschenkels zu erreichen sucht. Ein durch Druckrollen bearbeiteter Profilschenkel kann
dann beispielsweise auf der anderen (Rück-) Seite durch negativ geformte Druckrollen
abgestützt werden, was einen Formungsprozeß zusätzlich zur gefügeverändernden Um
formung zu Zwecken der Befestigung des bearbeiteten Profilschenkels erlaubt. So können
Erhebungen, Wölbungen, Sicken etc. in einen Profilschenkel eingearbeitet werden. Ein oder
mehrere Profilschenkel des Metallprofils können vor, während oder nach der gefügever
ändernden Befestigung steifigkeitserhöhende, isolierende, korrosionshemmende, gewichts
mindernde, sollbruchstellenschaffende oder dekorierende Bearbeitungen und/oder Beschich
tungen erhalten. Ein oder mehrere Profilschenkel können auch ein- oder wechselseitig
scherend eindrückend behandelt oder mit Sicken versehen sein, um beispielsweise die
Torsionssteifigkeit zu verbessern. Eine isolierende Beschichtung eines oder mehrerer Profil
schenkel kann mit geeigneten Materialien vorgenommen werden, um eine gewünschte
mechanische, thermische, akustische oder elektrische Eigenschaft des Metallprofils zu
erhalten. Zur Verhinderung von Korrosion können die Profilschenkel ganz oder teilweise
verzinkt, lackiert oder in sonstiger Weise behandelt oder beschichtet sein oder werden. In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die entsprechenden Bearbeitungen und/oder
Beschichtungen vor bzw. während des Durchlaufs durch die gefügeverändernde Befestigung
vorgenommen. Die entsprechenden Werkzeuge können in Wechselmagazinen untergebracht
sein, die eine schnelle Umrüstung und damit eine hohe Flexibilität erlauben. Sollte jedoch
eine Bearbeitung oder Beschichtung während des Durchlaufs durch die Anlage zum gefügever
ändernden Befestigen - aus welchen Gründen auch immer - nicht möglich oder nicht wirt
schaftlich sein, können diese Bearbeitungen auch nachher vorgenommen werden. Das erfin
dungsgemäße Herstellverfahren weist den Vorteil auf, daß beim gefügeverändernden Befesti
gen Beschichtungen nur relativ wenig verletzt werden. Als Dekorbeschichtung kommt
beispielsweise eine Kunststoffbeschichtung, Lackierung, Verchromung oder Vergoldung in
Betracht.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung drücken die Druckrollen das benachbart zur Rille
befindliche Material des anderen Profilschenkels an den Seitenflächen des einen Profil
schenkels hoch, um eine größere Kontakt- und Stützfläche zu schaffen. Weiter wird vor
geschlagen, einen oder mehrere Metallstreifen, die zu einem Profilschenkel eines Metall
profils weiterverarbeitet werden, mittels Druck- oder Schneidwerkzeugen von einem Blech
coil abzutrennen. Dabei können die Druck- oder Schneidwerkzeuge selbst oder durch
zusätzliche Druck- oder Schneidwerkzeuge mittels einer geeigneten Gestaltung der Bearbei
tungsfläche zusätzlich Einkerbungen und/oder reibungswiderstandserhöhende Bearbeitungen
in die Oberflächen der abzutrennenden Profilschenkel schaffen. Um hohe Verarbeitungs
geschwindigkeiten zu ermöglichen, werden als Rollen ausgebildete Werkzeuge vorgeschla
gen.
Anstelle oder zusätzlich zu Rollen-Werkzeugen, die ein rollendes Herstellverfahren erlauben,
können auch stanzende, mit einer Hubbewegung arbeitende Werkzeuge für die erfindungs
gemäßen Verfahrensschritte eingesetzt werden. Stanzende Werkzeuge sind dann vorteilhaft,
wenn nicht über die volle Länge eines Profils Bearbeitungen erforderlich sind, oder mit
kostengünstigeren Werkzeugen und/oder geringeren Bearbeitungsgeschwindigkeiten gearbeitet
werden soll. Prinzipiell besteht hinsichtlich der Herstellung einer erfindungsgemäßen gefüge
verändernden Befestigung zwischen rollend und stanzend hubweise arbeitenden Werkzeugen
kein Unterschied. Um die Haltekräfte der gefügeveränderten Verbindung zu erhöhen, aber
auch um die Akzeptanz der neuen Befestigungstechnik zu erhöhen oder zulassungsrechtliche
Voraussetzungen zu erfüllen oder um sonstige technische Vorteile realisieren zu können, ist
es möglich, die Verbindung zusätzlich durch an sich bekannte Verbindungstechniken wie
beispielsweise Kleben, Nieten, Schweißen zu stärken.
Anstelle oder zusätzlich zum benachbart liegenden Material des anderen Profilschenkels kann
weiteres drittes Material, beispielsweise in Drahtform, Blechstücken, Adapterstücken zur
Ausfüllung zu breiter Rillen oder Isoliermaterial, mittels gefügeverändernden Befestigens in
die Rille und an zumindest eine Seitenfläche des einen Profilschenkels an- oder eingebracht
sein. Ein solches Vorgehen ist beispielsweise vorstellbar, wenn aufgrund zu geringer Rillen
tiefe nicht ausreichend Material für die gefügeverändernde Befestigung verfügbar ist, eine
besonders große Böschung angelegt werden soll, oder wenn unterschiedliches, beispielsweise
härteres Material eingebracht werden soll. Auch kann durch geeignet geformtes Drittmaterial,
beispielsweise in Keilform, der Formschluß eine gefügeverändernden Befestigung positiv
beeinflußt werden.
Durch die gefügeverändernde Befestigung wird das davon bearbeitete Material verfestigt. Das
Material zumindest eines gefügeverändernd befestigten Profilschenkels kann aber auch noch
nachträglich zusätzlich verfestigt oder gehärtet werden. Die gefügeverändernd befestigten
Profilschenkel können vor oder nach dem Befestigungsvorgang ganz oder teilweise beschich
tet werden. Die gefügeverändernd befestigten Profile können vorher oder nachher in beliebi
ger Weise gekantet und/oder in gewünschter Weise umgeformt werden. Die gefügever
ändernde Befestigung der beiden oder mehrerer Profilschenkel miteinander kann durch
gehend, aber auch unterbrochen nur an einem oder mehreren Abschnitten des Metallprofils,
in Zacken, Kurven, seiflich versetzt, alternierend oder auf sonstige beliebige Weise vor
genommen sein. Die Rille kann durchgängig ausgeformt sein, es muß aber nicht durchgängig
ein Profilschenkel in die Rille eingestellt oder das benachbart liegende Material angedrückt
sein. Das Material kann in kurze Teilstücke gestückt sein oder je nach einzelnen Stücken als
Werkstoff wechseln.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren können an einem Metallprofil außerdem weitere Teile
aus Metall, Glas, Gummi, Kunststoff, Keramik oder anderen Werkstoffen als Profilschenkel
oder sonstiges Teil auf zumindest einem der Profilschenkel gefügeverändernd zur Ver
zierung, Abdichtung oder für sonstige Zwecke befestigt werden und/oder zwei oder mehrere
Profilschenkel miteinander verbinden, beispielsweise als Abstandhalter oder Isoliersteg.
Dadurch ist es beispielsweise möglich, auf dem Metallprofil ohne zusätzliche Befestigungs
mittel wie Schrauben, Nieten, etc. akustische, elektrische, thermische oder sonstige Isolierun
gen, Gehäuse, Verkleidungen, Instrumente oder Verbindungsmittel zu anderen Profilen,
Abdeckungen oder sonstigen Formkörpern anzubringen.
Der eine Profilschenkel muß zumindest abschnittweise nicht nur in gerader Linie, sondern
kann auch in seitlich versetzter Linie, wie beispielsweise in Wellenform, diagonal, quer
und/oder unterbrochen auf dem anderen Profilschenkel anhand der Gefügeveränderung
befestigt werden. Zusammen mit vorher oder nachher möglichen Umformungen und Ab
kantungen sind theoretisch alle denkbaren Profilformen und -querschnitte mit dem erfin
dungsgemäßen Verfahren realisierbar. Einzelne Profilschenkel können in gebogener Kontur
vorgeschnitten, gestanzt, gelasert oder in sonstiger Art und Weise vorkonturiert sein, bevor
sie mit einem anderen Profilschenkel gefügeverändernd befestigt werden, um einen Rundbo
gen oder ein Profil mit einer Rundung herzustellen. Die Profilschenkel können auch entlang
der Längsachse einseitig gestanzt, gestreckt, gestaucht und/oder auf der anderen Seite
gewalzt sein, um eine Biegung eines Profilschenkels zu erreichen. Auch können Bimetall
schenkel eingesetzt werden, um ein gewünschtes thermisches Verhalten zu erzielen, oder die
Profilschenkel werden mit einer unterschiedlichen Temperatur zusammengesetzt, um eine
bestimmte Materialspannung bei dann gleicher Temperatur zu erhalten. Für bestimmte
Anwendungsfälle wie beispielsweise Träger im Hoch- oder Fassadenbau müssen die Profile
eine bestimmte Vorspannung aufweisen, um unter Last im Einbauzustand einer geradege
streckten Linie zu entsprechen. Solche Vorspannungen können auf die beschriebene Weise
in das erfindungsgemäße Profil eingebracht werden. Mit den beschriebenen Bearbeitungen -
auch Blechbearbeitungen in Verbundfolgewerkzeugen zur Erzielung einer gewünschten Form
eines Profilschenkels, wie beispielsweise im Automobilbau - in beliebiger Folge können so
alle vorstellbaren Profilformen gebildet werden.
Die Festigkeit der gefügeverändernden Befestigung läßt sich zusätzlich erhöhen, wenn der in
die Rille eingestellte eine Profilschenkel kühler ist als der andere Profilschenkel, bevor beide
Profilschenkel miteinander gefügeverändernd befestigt werden. Der andere Profilschenkel
wird erhitzt, wenn in ihn eine Rille eingebracht wird. Stellt man in diese Rille einen kühleren
einen Profilschenkel ein, befestigt beide gefügeverändernd miteinander, und kühlt der andere
Profilschenkel danach ab, so zieht sich dessen Material dadurch zusammen, wodurch die
Klemmwirkung der gefügeverändernden Befestigung positiv unterstützt wird. Dieser Effekt
kann durch eine gezielte Heizung bzw. Abkühlung von ganzen Profilschenkeln oder Teilen
davon verstärkt oder ersetzt werden. Wird die Rille als Hinterschnitt ausgeführt, so ergeben
sich vorstehende Klemmnasen an den Seitenwänden der Rille, wodurch sich zur kraftschlüssi
gen Verbindung beim anschließenden gefügeverändernden Andrücken eine zusätzliche
formschlüssige Verbindung erzielen läßt. Die formschlüssige Verbindung kann durch eine
Formung des einzustellenden Profilschenkels zusätzlich oder allein unterstützt werden. Eine
zusätzlich formschlüssige Verbindung bietet den Vorteil, daß sie auch dann noch Haltekräfte
ausübt, wenn die Haltekräfte der kraftschlüssigen Verbindung aus Gründen der chemischen,
thermischen, mechanischen oder sonstigen Einwirkung nachlassen sollten.
Als zusätzliches oder ersatzweises Mittel zur gefügeverändernden Befestigung können die im
Bereich der Rille miteinander zu verbindenden Materialien anhand eines hochfrequent
arbeitenden Schlagstoßverfahrens miteinander verbunden werden. Dabei wird das Material
an der Verbindungsstelle auseinandergetrieben, verformt und evtl. durch die hochfrequente
Bewegung quasi miteinander verschweißt. Als besonders vorteilhaft erweist sich hier eine
sich mit zunehmender Tiefe erweiternde Rille, in der das Material auseinanderlaufen kann
und dadurch besonders gegen späteres Herauslösen aus der Verbindung formschlüssig
gesichert ist. Ziel des hochfrequenten Schlagstoßverfahrens ist eine möglichst hohe Ver
wirkung bzw. Durchsetzung der Materialien der miteinander zu befestigenden Profilschenkel.
Eine frequentierende Behandlung eines Profilschenkels oder des gesamten Profils kann auch
vorteilhaft eingesetzt werden, um Eigenspannungen abzubauen bzw. eine stabilisierte
Eigenspannung zu erzeugen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, schnell und kostengünstig bei
geringen Werkzeugkosten große Mengen des neuen Metallprofils herzustellen, wobei die
Profilschenkel nahezu beliebig zueinander angeordnet werden können und auch Material
von unterschiedlicher Dicke, sogar Stangen- oder Blockmaterial zu einem Metallprofil
verarbeitet werden kann. Damit ist es möglich, das Metallprofil den vorliegenden Belastun
gen anzupassen, was zu Kostensenkung und Gewichtsersparnis führt. Bei dem vorgeschlage
nen Herstellungsverfahren sind die eingesetzten Werkzeuge keinem hohen Verschleiß
ausgesetzt. Die einzelnen Profilschenkel werden durch die Bearbeitungsmaschine durch
laufend zuverlässig und schub-, kopfzug-, druck- und zugfest zusammengefügt. Mit dem
vorgeschlagenen Verfahren können exakte Längen für einen konkreten Bedarf genauso
hergestellt werden wie handelsüblich abgelängte Stangenware. Die Bearbeitungsanlagen selbst
sind so günstig, daß sie auch kleinere Betriebe anschaffen können und so die Möglichkeit
erhalten, sich eine unbeschränkte Vielzahl von eigenen Wunschprofilen aus wenigen vor
rätigen oder leicht selbst herstellbaren Blechbandbreiten und -dicken herzustellen. Bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Metallprofils werden die Knotenpunkte
nicht durch Biege- und Reißkräfte geschwächt, sondern im Gegenteil durch die zu erzielende
Kaltverfestigung bei der gefügeverändernden Befestigung gestärkt, so daß sich unter Bela
stung eher das übrige Profilschenkelmaterial verbiegt als daß sich die Verbindung löst.
Zusätzlich ist bei sehr hohen statischen Anforderungen eine nachträgliche gezielte teilweise
oder vollständige Steigerung der Werkstoffestigkeit der jeweiligen Verbindungszonen
möglich, wie beispielsweise durch Kugelstrahlen, thermische Behandlung etc. Die Ecken
können nahezu winkelig ohne Rundungen oder Materialabsätze ausgebildet werden, wodurch
eine glatte Anbindungskontur bis dicht an die Stoßkanten der einzelnen Profilschenkel
herstellbar ist. Die Zone, in der zwei Profilschenkel miteinander gefügeverändernd befestigt
sind, erstreckt sich - auch wenn hohe Ausreißkräfte erzielt werden sollen - auf Zonen, die
nur wenig breit sind, beispielsweise bei mehrere Millimeter starken Blechen auf 1 mm oder
sogar weniger Breite, so daß sich optisch und technisch keine Nachteile durch Erhebungen
oder Anschrägungen an der Befestigungsstelle ergeben. Auch können die im erfindungs
gemäßen Verfahren in der Bearbeitung befindlichen Profilschenkel wahlweise vor, während
oder nach der Bearbeitung unterschiedlichen zusätzlichen Bearbeitungen und/oder Behandlun
gen unterzogen werden, je nachdem, zu welchem Zeitpunkt die Bearbeitung oder Behandlung
am einfachsten vorgenommen werden kann. Das Herstellverfahren kann auch dazu genutzt
werden, vorhandene Profilprogramme, Träger, Rohre, Winkel etc. durch die gefügever
ändernde Befestigung zusätzlicher Profilschenkel oder Werkstücke um zusätzliche Varianten
zu erweitern. Bei unterschiedlichen Werkstoffen eines fertigen Metallprofils ergeben sich
Vorteile für das spätere Recycling, da sich die einzelnen Profilschenkel später relativ leicht
wieder voneinander trennen lassen. Dies kann interessant sein, wenn giftige Werkstoffe wie
Blei verwendet werden oder einzelne Schenkel in besonderer Weise kontaminiert sind durch
radioaktive Strahlung, Chemikalien etc. oder einzelne Profilschenkel aus besonders wertvol
len Werkstoffen wie beispielsweise Platin in Katalysatoren bestehen.
Nachfolgend ist das erfindungsgemaße Verfahren zur Herstellung eines Metallprofils anhand
eines in den Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Walzvorgang zum gefügeverändernden Einbringen einer Rille in das
Material des Profilschenkels mittels einer Rolle im Querschnitt,
Fig. 2 einen Walzvorgang zum Andrücken des benachbart zur Rille befindlichen
Materials das Profilschenkels in x-Achse an die seitlichen Oberflächen des
Profilschenkels in y-Achse im Querschnitt,
Fig. 2a einen Walzvorgang zum gefügeverändernden Einwalzen einer Rille in einen
Profilschenkel in x-Achse mit Rollen, deren Außenkontur von den in Fig. 1
gezeigten Rollen abweicht,
Fig. 3 einen Querschnitt durch ein fertiges Metallprofil mit seitlich am Profilschenkel
hochgedrücktem benachbart liegendem Material,
Fig. 4 einen Querschnitt durch ein fertiges Metallprofil mit weiter entfernt vom
eingestellten Profilschenkel liegenden Spuren der Andrückwerkzeuge,
Fig. 5 einen Querschnitt durch ein fertiges Metallprofil mit sehr dicht am eingestell
ten Profilschenkel liegenden Spuren der Andrückwerkzeuge,
Fig. 6 ein längs aufgeschnittenes Metallprofil mit wellenförmig angeordnetem Profil
schenkel in y-Achse.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen gefügeverändernden Walzvorgang zum Ein
bringen einer Rille in einen Profilschenkel durch Walzen. Der Profilschenkel 6 kann ein
beliebiges Halbzeug sein, das in keiner Weise vorkalibriert sein muß und auch nicht beson
dere Anforderungen an Maßhaltigkeit und/oder Toleranzen erfüllen muß, um für das erfin
dungsgemäße Herstellungsverfahren geeignet zu sein. Anstelle eines Flachmaterials können
auch gebogene Bleche, vorgeformte Profile oder sonstige Halbzeuge eingesetzt werden.
Einzige Vorbedingung an den Werkstoff ist ein ausreichendes Restformänderungsvermögen
für die nachfolgenden Bearbeitungen. Die metallischen Halbzeuge, die als ein Profilschenkel
für das nachfolgend beschriebene Befestigungsverfahren eingesetzt werden, weisen eine
kristalline Gefügestruktur mit einem Verband von Körnern auf.
In den anderen Profilschenkel 6 ist sodann mittels eines oder mehrerer geeigneter Werkzeuge
wie die gezeigte Druckrolle 9 in die Struktur des Materials umformend eine Rille 4 in kaltem
Zustand durch Einsenken oder Walzen in die Oberfläche eingebracht worden. Der von der
Druckrolle 9 eingebrachte Druck wird dabei von der Gegenhalterrolle 11 abgestützt, so daß
der Profilschenkel 6 nicht vor dem Druck der Druckrolle 9 ausweichen kann. Bei der
Materialumformung zum Einbringen der Rille handelt es sich um eine in der Figur nicht
näher gezeigte mehr oder weniger geringfügige Geometrieänderung des Profilschenkels 6
ohne Materialverlust oder Massenänderung oberhalb der Fließgrenze des Werkstoffes. Anders
als bei fräsenden, schneidenden oder sonstigen abrasiven Verfahren soll hier der vorhandene
Werkstoff so weit wie möglich verfügbar bleiben. Das Gefüge verändert sich im Bereich der
Umformzone, was durch die Strichelung 5 angedeutet ist, und abhängig vom Umformgrad
verfestigt sich der Werkstoff in der Umformzone. Je nach Ausgestaltung einzelner und der
gewählten Abfolge verschiedener Werkzeuge können ganz gezielte Materialflüsse erzeugt
werden. So können durch eine günstig gewählte Abfolge der Werkzeuge die Umformkräfte
niedrig gehalten werden, Überbeanspruchungen des Werkstoffs vermieden, Zonen unter
schiedlicher Verfestigung geschaffen oder gewünschte Formungen wie beispielsweise
Hinterschnitte, Ausbeulungen, etc. erzielt werden. Die Werkzeuge, die umformend die Rille
ausbilden, können spitz, abgerundet, eckig, gestuft, asymmetrisch, mit einem beliebigen
Polygonzug, teilbreitenausfüllend oder mit einer auf sonstige Weise den Materialfluß unter
stützenden Geometrie versehen sein. Die Werkzeuge können als Hub- oder Rollwerkzeuge
arbeiten, und sie können in jeder Hoch-, Längs- und Querachse beweglich sein, unter
schiedliche Durchmesser aufweisen, exzentrisch gelagert sein, in gleichen oder unterschiedli
chen Winkeln angestellt oder auf sonstige Weise angeordnet sein, um gewünschte Anforde
rungen an die Ausformung der Rille 4 zu ermöglichen. Für einen gezielten Materialfluß
können auch Niederhalter eingesetzt werden, um bestimmte Verformungen zu erhalten oder
zu fördern. Auch können Niederhalter oder zusätzliche Formwerkzeuge eingesetzt werden,
um die Einhaltung vorbestimmter Maße oder Toleranzen sicherzustellen. Je nach Bedarf kann
die Maßhaltigkeit auch nur für bestimmte Abschnitte eines Metallprofils durch entsprechende
Werkzeuge sichergestellt werden, was den Aufwand verringert. Für das erfindungsgemäße
Verfahren ist wesentlich, daß Teile des Werkstoffes umgeformt werden; dabei darf es
zumindest teilweise auch zu einer Unterbrechung des Materialverbundes kommen, ohne daß
dadurch der Kern des erfindungsgemäßen Verfahrens berührt wäre.
Der eine Profilschenkel 2 ist in Fig. 2 schon in die fertige Rille 4 des anderen Profilschen
kels 6 eingestellt. Die Rille 4 wurde wie beschrieben gefügeverändernd in den anderen
Profilschenkel 6 eingebracht. Dabei ist das von der Gefügeveränderung betroffene Material
verfestigt worden. Die Struktur des seitlichen Wandungsmaterials der Rille 4 ist beispiels
weise in Richtung der Basis der Rille 4 gerichtet, und die Strukturlinien, die bei einem
Querschnitt durch ein fertiges Profil sichtbar sind, laufen dann unterhalb der Basis der Rille
4 bogenförmig aufeinander zu. Ein ähnlicher Verlauf kann sich in den Bereichen, in denen
die Druckrollen 8 und 10 auf das Material des Werkstoffs einwirken, zeigen, das genau
Strukturbild ist jedoch von der Ausgestaltung und Abfolge der einzelnen Bearbeitungs
und/oder Druckwerkzeuge abhängig. Grundsätzlich wird das Material des Profilschenkels 6
bei den Bearbeitungen durch die Rillen- und Druckwerkzeuge seitlich der eintauchenden
Werkzeuge gestreckt und unterhalb der Werkzeuge gestaucht. Bei Einbringung der Rille 4 in
das Material des Werkstoffs des Profilschenkels 6 und das anschließende Andrücken des
benachbart zur Rille 4 liegenden Materials 12 des Profilschenkels 6 mittels der Druckrollen
8 und 10 kommt es durch eine Kaltverformung zu einer Kaltverfestigung des Materials. Die
Druckrollen 8 und 10 erzeugen einen so hohen Druck auf das benachbart zur Rille befindli
che Material 12 des Profilschenkels 6, daß im direkten Druckbereich der Druckrollen 8, 10
die Fließgrenze des Werkstoffs überschritten wird und das Material durch den Druck so in
eine Fließbewegung versetzt wird. Das fließende Material leitet den Druck an die Zonen
weiter, die den geringsten Gegendruck aufbauen, und das sind benachbart zur Rille diejeni
gen Bereiche, die aufgrund eines gewissen Spiels mit den seitlichen Wandungen der Rille 4
in Richtung der Seitenflächen des in die Rille 4 eingestellten Profilschenkels 2 ausweichen
können. Bemerkenswert ist an dieser Stelle, daß das Material durchaus in eine andere
Richtung ausweichen kann als in die Richtung, in die der durch die Druckrollen 8 und 10
aufgebrachte Druck gerichtet ist. In dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel wird der Druck
parallel zum Profilschenkel 2 in den Profilschenkel 6 eingebracht, das fließende Material
weicht jedoch seitlich in die Richtung der Rille 4 aus. Die Fließbewegung kann durch eine
geeignete Formung der Druckrollen 8 und 10 jedoch auch zusätzlich unterstützt werden.
Durch das aufgrund des Druckes auftretende Fließverhalten schließt sich die vorher zwischen
den Seitenwänden des eingestellten Profilschenkels 2 und den Seitenwänden der Rille 4
befindliche Lücke. Das fließende Material ist auch dazu in der Lage, nicht-fließendes
Material zu verdrängen, so daß nicht nur das fließende Material selbst, sondern auch nicht
fließendes Material, das sich zwischen den Seitenwänden der Rille 4 und den Druckflächen
der Druckrollen 8 und 10 befindet, auf die Seitenwände des eingestellten Profilschenkels 2
zubewegen kann. Bei Einbringung eines entsprechend hohen Drucks legt sich also das
verdrängte benachbart liegende Material 12 an die seitlichen Oberflächen des Profilschenkels
2. Damit wird eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Material der beiden Profil
schenkel 2 und 6 geschaffen.
Wenn die benachbart zueinander liegenden Flächen der Rille 4 und die Oberflächen des
eingestellten Profilschenkels 2 nicht glattflächig, sondern auf beliebige Weise aufgerauht,
aufgestaucht, gekörnt, hinterschnitten oder auch sonstige Weise so geformt sind, daß sie
durch ihre Form zueinander auftretenden Druck- Zug und Biegekräften besser widerstehen
können, so ergibt sich neben dem Kraftschluß ein zusätzlicher Formschluß, wobei die
Negativformung einer Seitenwand der Rille 4 zur Positivform des eingestellten Profilschen
kels 2 zumindest teilweise erst mittels der von eingebrachten Druck erzeugten Fließbewegung
des Materials erzielt wird.
Je nach statischer Anforderung an das fertige Metallprofil und der dementsprechenden
Einstellung der Druckrollen 8 und 10 können diese mehr oder weniger tief in das benachbart
zur Rille liegende Material 12 eindringen, jedoch ohne eine allzu große Schneidwirkung, war
sich auf die Festigkeit der gefügeverändernden Befestigung eher ungünstig auswirken würde.
Auch die Geometrie der Kante einer Druckrolle und damit der von ihr eingebrachte Druck
sind unter diesem Aspekt zu sehen. Aber auch schon mit einer flachen Umfangskontur der
Druckrolle läßt sich eine zufriedenstellende gefügeverändernde Befestigungswirkung erzielen.
Auch der Abstand der Druckrollen 8 und 10 zu den seitlichen Oberflächen des Profilschen
kels 2 kann entsprechend den Anforderungen an das fertige Metallprofil gewählt werden. Je
nach Einstellung der Druckrollen 8 und 10 ist es möglich, das benachbart zur Rille befindli
che Material 12 an den seitlichen Oberflächen des Profilschenkels 2 hochzudrücken. Das
Material wird seitlich an den Flächen des Profilschenkels 2 hochgeschoben, um die Kontakt
fläche zwischen den Profilschenkeln zu vergrößern. Ein Beispiel für ein entsprechend
hergestelltes Profil ist in Fig. 3 im Querschnitt gezeigt. Durch ein solches Hochschieben
wird eine größere Kontaktfläche zwischen den Profilschenkeln 2 und 6 und damit zusammen
hängend eine höhere Haltekraft erreicht. Eine höhere Böschung kann auch durch Einfügen
von zusätzlichem drittem Material, beispielsweise in Keil- oder Drahtform, erreicht werden.
Auch kann der seitliche Abstand der auf den Profilschenkel 6 einwirkenden Druckwerkzeuge
8, 10 zu den Seitenflächen des in die Rille 4 eingestellten Profilschenkels 2 varreiert werden.
Dabei ist jedoch darauf zu achten, daß die Flußbewegung des Materials unter den Druck
werkzeugen noch ausreicht, um zumindest eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem
benachbart liegendem Material 12 und den Seitenwänden des eingestellten Profilschenkels 2
zu schaffen. Beispiele für fertige Metallprofile, die mit unterschiedlichen Abständen der
Druckwerkzeuge 8, 10 zum Profilschenkel 2 hergestellt wurden, sind in den Fig. 4 und
5 gezeigt. Ohne daß hierzu weitere Figuren zur Darstellung beigefügt sind, ist es für den
Fachmann nachvollziehbar, daß auch die Tiefe der Rille 4 sowie die Einsenktiefe der
Druckwerkzeuge 8, 10 variiert werden kann, ohne dadurch das Prinzip des Herstellens einer
zumindest kraftschlüssigen Verbindung durch gefügeveränderndes Befestigen zu verlassen.
Je nach Einstellung der Druckrollen 8 und 10 kann also eine zug- und druckfeste Verbindung
zwischen den Profilschenkeln 2 und 6 geschaffen werden, die das fertige Metallprofil in
seinen statischen Eigenschaften mit den herkömmlichen Profilen annähernd vergleichbar sein
lassen.
Um im Automobilbau ein bestimmtes Crashverhalten oder um ein bestimmtes Schwingungs
verhalten eines erfindungsgemäßen Metallprofils zu erhalten, ist es beispielsweise möglich,
die Eintauchtiefe der Druckrollen oder den seitlichen Abstand während des Durchlaufs eines
Profils zu verändern. Eine weitere Beeinflussungsmöglichkeit der Statik eines fertigen
Metallprofils ergibt sich aus nachfolgenden Bearbeitungswerkzeugen, die die Rinnen und
Böschungswinkel gezielt glätten können. Die fertige gefügeverändernde Befestigung ist gegen
eine spätere Öffnung an den Kontaktstellen dadurch gesichert, indem das gefügeveränderte
Material in der Tiefe flächig mit dem darunterliegenden Restmaterial des Profilschenkels 6
verbunden bleibt. Auftretende Zug-, Kopfzug-, Druck- und Biegekräfte können so breit
flächig in das darunterliegende weniger verdichtete Profilschenkelmaterial abgeleitet werden,
und Microbewegungen des verdichteten, gefügeveränderten Materials an den Verbindungs
stellen werden so verhindert. Überhaupt liegt hier der große Vorteil der gefügeverändernden
Befestigung im Verhältnis zu den bekannten vorkalibrierten, über die Oberfläche eines
Profilschenkels 6 hinausstehenden Biegeschenkel, in die ein Profilschenkel eingestellt wird:
die über die Oberfläche hinausragenden verbiegbaren Schenkel sind grundsätzlich viel
anfälliger für ungewollte nachträgliche Aufbiegungen, weil sie höheren Hebelkräften ausge
setzt sind. Die seitlichen Anlageflächen der Rille 4 sind bei dem vorgeschlagenen Verfahren
hingegen in das Material des Profilschenkels 6 eingebettet und dadurch gegen Hebelkräfte
viel besser abgestützt.
Anstatt durch ein rollendes Verfahren mit Druckrollen kann das erfindungsgemäße Verfahren
auch durch punktuell einwirkende Druckwerkzeuge realisiert oder ergänzt werden. Nicht
dargestellt sind wahlweise vorsehbare zusätzliche Druckrollen, durch die die Seitenwände
einer Rille reibungswiderstandserhöhend bearbeitet werden können, beispielsweise durch
Ritzen, Kerben, Rendeln, Lochen, etc., um die Festigkeit der Verbindung zwischen den
Profilschenkeln 2 und 6 zu erhöhen. Das beschriebene Verfahren kann ohne größeren
Aufwand auch zum Zusammenfügen von mehreren Profilschenkeln in verschiedenen Achsen
angewandt werden. Dabei können die jeweils erforderlichen Druckwerkzeuge übereinander,
hintereinander und/oder nebeneinander angeordnet sein oder man kann zusätzliche Profil
schenkel durch einen wiederholten Durchlauf des teilgefertigten Metallprofils durch eine
Druckrollenstraße oder durch die Hubwerkzeuge an diesem gefügeverändernd befestigen.
In Fig. 2a wird schematisch im Querschnitt ebenfalls gezeigt, wie eine Rille in einen
anderen Profilschenkel 6 gewalzt wird. Die Besonderheit besteht hier darin, daß die Druck
rolle 14 auf ihrer Umfangsfläche geeignet geformt ist, um die gewünschte Rillenkontur in
den unter der Druckrolle durchlaufenden anderen Profilschenkel 6 gefügeverändernd ein
zubringen, zusätzlich zur Rille 4 jedoch eine weitere Formung auf den Profilschenkel 6
ausübt. Unter dem Profilschenkel 6 ist die Druckrolle 16 dargestellt, deren Umfangsfläche
eine Negativform zur Gestaltung der Umfangsfläche der Druckrolle 14 darstellt. Die Druck
rolle 16 stützt einerseits den Profilschenkel gegen den von der Druckrolle 14 aufgebrachten
Preßdruck ab und unterstützt andererseits den erwünschten Formungsprozeß durch die
Negativform der Umfangsfläche.
Neben Druckrollen mit einer rein stützenden Funktion können auch Schneid- oder Druck
werkzeuge in den Fertigungsprozeß integriert sein, die durch Einbringung von Rillen,
Schnitten oder Löchern dem Zweck dienen, eine zu weitgehende Verformung der in Be
arbeitung befindlichen Profilschenkel zu vermeiden. Aus der Bearbeitung von Blechen ist es
dem Fachmann bekannt, auf welche Weise er entsprechende Bearbeitungen vornehmen muß,
um bestimmte erwünschte Materialbewegungen zu erzielen.
Anstelle der formenden Druckrollen 14 und 16 können - wie in Fig. 1 gezeigt - natürlich
auch bis auf die zur Ausbildung der Rillenkontur notwendige Ausformung glatte Druckrollen
auf ein durchlaufendes Blech einwirken, oder mittels schneidender Druckrollen in einem vor-
oder nachgelagerten Bearbeitungsprozeß Metallprofilschenkelteile von einem Blechcoil
abtrennen, wenn die Druckrollen 14 und wahlweise 16 entsprechend geformt und angeordnet
sind, und es können mehrere Druckrollen hintereinander angeordnet sein oder es laufen
einzelne Profilschenkel mehrfach durch eine Bearbeitungsstraße hindurch. Durch zusätzliche
Formung der Umfangsfläche der Druckrollen 14 und 16 oder evtl. zusätzliche Druckrollen
können die durchlaufenden Profilschenkel zusätzlich reibungswiderstandserhöhend bearbeitet,
eingekerbt oder hinterschnitten werden. In die durch die Bearbeitung geschaffenen Freiräume
kann das beim gefügeverändernden Andrücken bewegte Material in die Freiräume eindringen
und so eine zusätzliche formschlüssige Verzahnung bringen. Die Rolle 16 kann als Gegen
halterrolle jedoch auch glatt ausgebildet sein wie die in Fig. 1 und 2 dargestellten
Gegenhalterrollen 11, wenn keine Formung des anderen Profilschenkels 6 gewünscht ist.
Vorzugsweise sollen die Druckrollen der Bearbeitungswerkzeuge leicht austauschbar sein, um
ohne einen hohen Montageaufwand schnell jede gewünschte Profilform herstellen zu können.
Die Druckwerkzeuge können ein- oder beidseitig der Rille arbeiten. Bei nur einseitigem
Andrücken durch ein Druckwerkzeug ist es vorteilhaft, wenn auf der anderen Seite mit
Niederhaltern oder Gegenhaltern gearbeitet wird, um ein zufriedenstellendes Ergebnis zu
erzielen. Ein nur einseitiges Andrücken bietet sich beispielsweise an, wenn ein Profilschenkel
dicht an der Abschlußkante der Oberfläche des anderen Profilschenkels eingestellt werden
soll, um beispielsweise ein L-Profil herzustellen, und nicht mehr genügend Material auf der
anderen Seite seitlich der Rille vorhanden ist, um durch Überschreiten der Fließgrenze des
Werkstoffs eine kraftschlüssige Anlage des Materials an die Oberfläche des eingestellten
einen Profilschenkels erreichen zu können.
Fig. 6 zeigt, wie der eine Profilschenkel 2 wellenförmig auf dem anderen Profilschenkel 6
befestigt ist. Über die eigentliche Materialstärke des Profilschenkels 2 hinausgehend wird so
über die Länge des fertigen Metallprofils eine den Wellenamplituden entsprechende Aufstütz
breite des anderen Profilschenkels 6 auf dem einen Profilschenkel 2 erreicht, wodurch sich
die Torsionssteifigkeit des fertigen Metallprofils erhöht. Die Torsionssteifigkeit kann aber
auch durch mehrere Profilschenkel in Richtung einer Biegeachse, aufweitende bzw. sonstige
umformende Bearbeitungen eines Profilschenkels erhöht werden. Eine solche nichtlinear
ausgebildete Rille kann durch Anlenkung der Bearbeitungswerkzeuge oder durch eine
spezielle Ausformung der Bearbeitungswerkzeuge erzielt werden.
Für einen Fachmann weist die Aufgabe, eine Maschinenstraße zu realisieren, die nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet, keine große Schwierigkeit auf. In eine struktur
umformend arbeitende Befestigungsmaschine wird passend geschnittenes Metallblech einge
fahren. Während des Vorschubs besorgen einzelne Druckrollen das Ausbilden der Rille. In
die fertige Rille wird ein Profilschenkel eingestellt, und beide Profilschenkel werden durch
passend angeordnete Druckrollen mittels des gefügeverändernden Befestigungsverfahrens
längs der Rille miteinander befestigt. Nachfolgende Druckrollen können die Befestigungs
rillen und evtl. Grate und Böschungswinkel glätten. Anstelle der Druckrollen können auch
stanzende, mit einem Hub arbeitende Werkzeuge in der Maschine angeordnet sein. Die
Position der Druckrollen sollte veränderbar sowie die Druckrollen selbst austauschbar sein,
um die hohe Flexibilität des neuartigen Verfahrens voll ausnutzen zu können. Mit einer
entsprechenden Maschine sind hohe Fördergeschwindigkeiten und Durchsatzmengen erreich
bar, mit denen aus simplem Flachmaterial anspruchsvolles Profilmaterial herstellbar ist. Die
Maschine kann mit Automatisierungstechniken ausgestattet sein, um in einem Fertigungsver
bund taktgenau die richtigen Metallprofile zufördern zu können. Steuerungs- und regeltech
nisch sind entsprechende Einrichtungen aus dem Stand der Technik bekannt. Diese Ferti
gungsmaschine kann baukastenmäßig modular aufgebaut sein, um je nach Anforderungen,
Finanzkraft und Investitionsbereitschaft des Abnehmers die passende Maschine konfigurieren
zu können.
Claims (25)
1. Verfahren zur Herstellung eines Metallprofils,
dadurch gekennzeichnet,
daß zunächst in einen anderen Profilschenkel eine Rille mittels einer gefüge
verändernden Materialumformung eingebracht wird, sodann ein Profilschenkel
des Metallprofils mit seiner Stoßseite in die auf der Innenseite des anderen
Profilschenkels befindliche Rille eingestellt wird und dann durch einen Druck,
bei dem die Fließgrenze des darunter befindlichen Materials überschritten
wird, unmittelbar oder mittelbar das benachbart zur Rille befindlichen Materi
al des anderen Profilschenkels dazu veranlaßt wird, sich so weit auf die
Seitenflächen des einen Profilschenkels zuzubewegen, daß zumindest eine
kraftschlüssige Verbindung an den Kontaktstellen erreicht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Einbringen der Rille und/oder das anschließende Andrücken des
benachbart zur Rille liegende Material des anderen Profilschenkels mittels
geeignet geformter Druckrollen, an denen die ineinanderstehenden Profil
schenkel entlanglaufen und/oder über die die Druckrollen hinweglaufen, an
die Seitenflächen des einen Profilschenkels angedrückt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Einbringen der Rille und/oder das Andrücken des benachbart zur Rille
liegenden Materials des anderen Profilschenkels durch Hubbewegungen
geeigneter Werkzeuge bewirkt wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Profilschenkel aus beliebigem Flachmaterial oder Halbzeugen beste
hen.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kanaltiefe und/oder -breite der Rille an einer Stelle eines Querschnitts
durch einen Profilschenkel unterschiedlich ist im Vergleich zu einer Rille an
einer anderen Stelle.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die im anderen Profilschenkel befindliche Rille und das in die Rille
eintauchende Material des einen Profilschenkels zur Hochachse des einen
Profilschenkels angewinkelt sind oder die Hochmittelachse der Rille nicht
rechtwinklig zur Horizontalfläche des anderen Profilschenkels ist.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich zum Einbringen der Rille zumindest eine der Seitenwände der
Rille von geeignet geformten und angeordneten Werkzeugen in an sich be
kannter Weise reibungswiderstanderhöhend bearbeiten ist.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der einzustellende Profilschenkel zumindest einseitig und/oder zumindest
teilweise reibungswiderstandserhöhend bearbeitet ist.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest ein Profilschenkel während des gefügeverändernden Befesti
gungsvorganges durch feststehende und/oder bewegliche Gegenhalter abge
stützt ist.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf der anderen Seite eines durch Druckrollen bearbeiteten Profilschenkels
negativ geformte abstützende Rollen oder Platten als Gegenhalter den zu
formenden Metallblechstreifen abstützen.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß Druckrollen das benachbart zur Rille befindliche Material des anderen
Profilschenkels an den Seitenflächen des einen Profilschenkels hochdrücken.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein oder mehrere Metallstreifen, die zu einem Profilschenkel eines Me
tallprofils weiterverarbeitet wird, vorher mittels Druck- oder Schneidwerkzeu
gen von einem Blechcoil abgetrennt werden.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß Druck- oder Schneidwerkzeuge mittels einer geeigneten Gestaltung der
Umfangsfläche zusätzlich Einkerbungen und/oder reibungswiderstandserhö
hende Bearbeitungen und/oder Erhebungen in die Oberflächen eines abzutren
nenden oder abgetrennten Profilschenkels schaffen.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß anstelle oder zusätzlich zu Rollen-Werkzeugen geeignete stanzende, mit
einer Hubbewegung arbeitende Werkzeuge eingesetzt sind.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich zur Befestigung durch die gefügeverändernde Befestigung an
sich bekannte Befestigungsverfahren wie beispielsweise Kleben, Nieten,
Schweißen eingesetzt sind.
16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß anstelle oder zusätzlich zum benachbart liegenden Material des anderen
Profilschenkels weiteres drittes Material mittels gefügeverändernder Befesti
gung in die Rille und an zumindest eine Seitenfläche des einen Profilschenkels
ein- oder angebracht ist.
17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß das strukturumformend behandelte Material dadurch im Vergleich zum
übrigen Material verfestigt ist.
18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Material zumindest eines gefügeverändernd befestigten Profilschenkels
nachträglich zusätzlich verfestigt oder gehärtet wird.
19. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß die gefügeverändernd miteinander befestigten Profilschenkel vor oder
nach dem Befestigungsvorgang ganz oder teilweise beschichtet werden.
20. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß weitere Profilschenkel oder Teile aus Metall oder anderen Werkstoffen
wie beispielsweise Glas, Gummi, Kunststoff, Keramik etc. auf zumindest
einem der Profilschenkel gefügeverändernd befestigt sind und/oder zwei oder
mehrere Profilschenkel miteinander verbinden.
21. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß die gefügeverändernd miteinander befestigten Profilschenkel vorher oder
nachher zusätzlich gekantet oder in sonstiger Weise umgeformt sind.
22. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß der eine Profilschenkel zumindest abschnittweise nicht nur in gerader,
sondern seitlich versetzter Linie, in Wellenform, diagonal, quer, unterbro
chen, auf dem anderen Profilschenkel gefügeverändernd befestigt ist.
23. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22,
dadurch gekennzeichnet,
daß der in die Rille eingestellte eine Profilschenkel eine andere Temperatur
hat als der andere Profilschenkel, bevor beide Profilschenkel miteinander
gefügeverändernd befestigt werden.
24. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 23,
dadurch gekennzeichnet,
daß die im Bereich der Rille miteinander zu verbindenden Materialien zusätz
lich oder ersatzweise zur gefügeverändernden Befestigung anhand eines
hochfrequent arbeitenden Schlagstoßverfahrens miteinander verbunden sind.
25. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 24,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Material der aneinander zu befestigenden Körper an den gefügever
ändernd behandelten oder schlagstoßverbundenen Stellen miteinander verwirkt
bzw. durchsetzt ist.
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JP9521696A JP2000501654A (ja) | 1995-12-14 | 1996-12-04 | 金属形材の製造法 |
PCT/EP1996/005387 WO1997021506A1 (de) | 1995-12-14 | 1996-12-04 | Verfahren zur herstellung eines metallprofils |
ES96942320T ES2145506T3 (es) | 1995-12-14 | 1996-12-04 | Procedimiento para la fabricacion de un perfil metalico. |
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1996
- 1996-06-07 DE DE19622760A patent/DE19622760A1/de not_active Withdrawn
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