DE2302389A1

DE2302389A1 - Verfahren zur herstellung profilierter schienen und daraus zusammengefuegter koerper

Info

Publication number: DE2302389A1
Application number: DE2302389A
Authority: DE
Inventors: Raimund Falkner; Heinz Grune
Original assignee: RAPENA PATENT AND VERWALTUNGS AG
Current assignee: RAPENA PATENT AND VERWALTUNGS AG
Priority date: 1972-01-19
Filing date: 1973-01-18
Publication date: 1973-07-26
Also published as: ES212802Y; FR2168462A1; NL7300730A; GB1398463A; CA986789A; FR2168462B1; BE794217A; JPS5223622B2; DE2302389B2; JPS4885470A; DD102315A5; IT978284B; US3841134A; ES410595A1; ES212802U

Description

Mßndian 22, Sfeinsdoifclr. 21-22
Ed T.I. »1462

R A P E N Ä PATENT- UND VERWALTUNGS-AG VADUZ / LIECHTENSTEIN

Verfahren zur Herstellung profilierter Schienen und daraus zusammengefügter Körper

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von profilierten Schienen und daraus zusammengefügten Körpern mittels kontinuierlicher Verformung von Metallbändern. Diese Verformung erfolgt dabei durch rotierende, verformende Rollenpaare, durch welche die Metallbänder hindurchgeführt werden. Derartige Rollverformungen sind für die Herstellung profilierter Schienen allgemein bekannt, ebenso wie die Rollformungsmaschinen hierfür. Dabei erfolgt die Verformung des betreffenden

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flachen Metallbandes meist in einer grossen Zahl aufeinanderfolgender Verformungsschritte in je einem rotierenden Rollenpaar , damit die mechanische Beanspruchung des Materials bei jedem Verformungsschritt den zulässigen Höchstwert nicht überschreitet , also an den Umbiegungen keine zu starke Reckung auftritt und eine Schwächung oder das Auftreten von Längsrissen vermieden wird. Eine bekannte Massnahme zur Vermeidung einer Ueberbeanspruchung des Materials bei der Verformung ist es , dass das Metallband zunächst in einzelnen Bereichen wellenförmig verformt wird, um die nachfolgende Profilierung an den betreffenden Stellen durch Bereitstellung einer genügenden Materialmenge zu erleichtern.

Mit den bekannten Verfahren der Rollverformung ist es bereits gelungen, auch verhältnismässig komplizierte Profilstrukturen in einem kontinuierlich fortbewegten Metallband herzustellen. Als allgemeine Regel gilt aber hierbei ,dass an keiner Stelle der Profilierung das Metallband mit einem Krümmungsradius umgebogen wird, der kleiner ist, als die Banddicke. Nur dann ist bei der bisher üblichen Rollverformung die Gewähr gegeben, dass eine unzulässige MaterialSchwächung sicher vermieden wird. Die Einhaltung dieser allgemein anerkannten Regel hat natürlich zur Folge, dass die durch Rollverformung hergestellten profilierten Schienen nur abgerundete und nicht etwa kantige Profilstrukturen aufweisen und sich deutlich unterscheiden von den mit scharfkantigen Profilen versehenen stranggepressten profilierten Schie

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Da die scharfkantig profilierten stranggepressten Schienen trotz des höheren Preises für manche Verwendungszwecke, wie beispielsweise Fenster- und Türrahmen, bevorzugt werden, besteht der Wunsch , das Verfahren der preislich günstigeren Rollverformung so zu verbessern, dass vergleichbare, scharfkantige, profilierte Schienen erzeugt werden, können. Das erfindungsgemässe Verfahren stellt eine Lösung dieser Aufgabe dar und betrifft die Herstellung von profilierten Schienen und daraus zusammengefügten Körpern durch kontinuierliche Verformung von Metallbändern , die durch rotierende, verformende Rollenpaare hindurchgeführt und dabei zunächst in einzelnen Bereichen wellenförmig verformt werden zur Erleichterung der nachfolgenden Profilierungen. Gekennzeichnet ist dieses Verfahren dadurch, dass am Metallband eine Leitlinie bestimmt wird, die mit einer markanten Längskante der fertig profilierten Schiene übereinstimmt, und dass der von der einen Aussenkante bis zur Leitlinie sich erstreckende erste Bereich des Metallbandes bei den aufeinanderfolgenden Verformungsschritten grösstenteils in der Anfangslage gehalten wird, während der von der anderen Aussenkante bis zur Leitlinie reichende zweite Bereich bei den aufeinanderfolgenden Verformungsschritten um die Leitlinie gegen die Anfangslage verdreht wird und die betreffende Aussenkante eine Schwenkbewegung durchführt und die dort herrschende Rand-Zugspannung vermindert wird, dass die anfänglichen wellenförmigen Verformungen vergrössert werden, bis deren Umrandungslinien quer zum Metallband grosser als die Umrandungslinie der im betreffenden Bereich

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vorgesehenen Längsprofilierung wird, und dass an den Biegestellen der Schienen unter Verwendung des durch die wellenförmigen Verformungen geschaffenen Ueberschusses an Breite das Band quer zur Laufrichtung gestaucht, mit einem Krümmungsradius kleiner als die Banddicke umgebogen und zu scharfkantigen Profilstrukturen verformt wird.

Nachstehend wird das erfindungsgemässe Verfahren in mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung Figur 1 bis Lc näher erläutert. Hiervon zeigen :

Figur 1 eine schematische Darstellung der aufeinanderfolgenden Verformungsschritte eines Metallbandes bei der Herstellung einer komplizierten Schiene und die dabei vorgesehene Drehung der Grundebene,

Figur 2 einen Querschnitt der durch die Verformungsschritte von Figur 1 hergestellten fertigen Schiene,

Figur 3 je ein Rollenpaar teils in verkleinertem Masstab, bis 15 teils in natürlicher Grosse zur Durchführung von Verformungsschritten bei der Herstellung der scharfkantig profilierten Schiene nach Figur 2,

Figur 16 einen mit der Schiene gemäss Figur 2 hergestellten profilierten Hohlkörper mit Falzverbindung,

Figur 17 weitere Ausführungsbexspiele für Hohlkörper mit FaIzbis 19 verbindung zwischen je zwei Schienen,

Figur 20 weitere Ausfuhrungsbeispiele für Hohlkörper mit bis 26 Schweissverbindung zwischen je zwei Schienen. Das vorliegende Verfahren wird nächstehend anhand der Verformung eines ebenen Metallbandes zu einer mit Nuten versehenen profilierten Schiene erläutert, die in Figur 2 im Querschnitt wiedergegeben ist. Es ist offensichtlich, dass eine derart scharfkantig profilierte Schiene zwar nach dem Strangpressver-

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fahren, nicht aber mit den bisher bekannten Verfahren der Rollverformung herstellbar ist. Der Werdegang dieser profilierten Schiene nach dem vorliegenden Verfahren ist anhand von Figur 1 schematisch dargestellt, wobei das betreffende Metallband 10 den jeweils strichpunktiert eingezeichneten Querschnittsverlauf an den Stellen A, B₁ C .... M, N, 0 aufweist.

Zunächst wird in der horizontalen Anfangslage A des Metallbandes IO eine Leitlinie 11 bestimmt, die einer besonders markanten Längskante der fertigen profilierten Schiene entspricht, im vorliegenden Beispiel der Aussenkante 11 in Figur 2. Der zwischen der Aussenkante 12 des Bandes 10 und der Leitlinie 11 sich erstreckende horizontale Bereich 11-12 des Metallbandes IO soll beim vorliegenden Beispiel weitgehend in der horizontalen Anfangslage verbleiben, bis auf den Längsrand 14, der im Laufe der Verformung nach oben abgebogen wird (siehe Stelle 0). Dieser erste Bereich 11-12 umfasst den Längsrand 14, die Seitenwand 15 und die Umrandung 16 der Längsnut 17 samt deren scharfkantigen Umbördelungen-. Wie aus Figur 1 an der Stelle 0 angedeutet, bildet die Leitlinie 11 schliesslich die eine Längskante der fertig profilierten Schiene, In der Anfangslage A ist der erste Bereich 11-12 des Metallbandes 10 wesentlich weniger breit als der von der Leitlinie 11 bis zur Aussenkante 13 reichende zweite Bereich 11-13. Im Verlauf der Verformung wird dieser gesamte zweite Bereich 11-13 des Metallbandes 10 um die Leitlinie 11 im Uhrzeigersinn verdreht und bildet mit 90 Winkelgraden gegen die Anfangslage die Oberseite 18 und den doppelwan-

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digen Steg 19, sowie mit 180 Wirikelgraden gegen die Anfangslage die Seitenwand 20 und den Längsrand 21. der fertig profilierten Schiene.

Bei der Herstellung der scharfkantigen Umbiegungen etwa bei der Nut 17 der Schiene ergibt sich die bekannte Schwierigkeit, dass wegen des grossen Unterschieds von Innenradius zu Aussenradius an diesen Stellen die Materialbahn eine Reckung erfährt und eine Materialverdünnung auftritt, die eine Schwächung zur Folge hat. Beim vorliegenden Verfahren werden diese Schwierigkeiten durch genügend starke wellenförmige Verformungen überwunden. Während zu Beginn der Verformung die Vorderseite der flachen Materialbahn 10 noch eine gerade Linie A bildet, erfolgt zunächst eine gewisse konkave und/oder konvexe Wölbung der Bahn, die an der Stelle B angedeutet ist. Eine solche Wölbung als erster Verformungs schritt ist deshalb zweckmässig, weil hierdurch die Quersteifigkeit der Materialbahn vermindert und ihr Widerstand gegen die nachfolgende Verformung beim kontinuierlichen Durchlauf durch entsprechende Rollenpaare verringert wird. Die anschliessenden Verformungsschritte bis zu der Stelle C dienen zur Schaffung von Ein- und Ausbuchtungen der Materialbahn an jenen Stellen, an denen anschliessend die in Figur S mit 17 bezeichnete Nute geschaffen werden sollen. Die Ein— und Ausbuchtungen bzw. wellenförmigen Verformungen werden soweit vergrössert, dass jeweils deren Umrandungslinie langer als die Umrandungslinie der dort vorgesehenen Profilierung ist. An der Stelle

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C muss also für die dort mit 22 bezeichnete Ausbuchtung deren Umrandungslinie, die sich etwa vom Beginn der Ausbuchtung am Punkt 23 bis zum Ende der Ausbuchtung am Punkt 24 erstreckt, länger sein, als die Umrandungslinie zwischen den Punkten 25 und 26 der U-förmigen Rinne 27 der Profilierung an der Stelle E. Aus dieser zunächst U-förmigen Rinne 27 soll dann durch weitere Verformung die in Figur 2 mit 17 bezeichnete Nut gestaltet werden. Bei einer Nut 17 der vorliegenden Gestalt, also mit scharfkantigen Umbiegungen 28 und 29 ist es vorteilhaft, die Ausbuchtung 22 (Stelle C₁ Figur 1) so zu vergrössern, dass die Umrandungslinie zwischen den Punkten·23 und 24 um 2 bis 5 % länger ist, als die Umrandungslinie zwischen den Punkten 28 und 29 der Nut 17 (Figur 2), um bei der Zusammenstauchung der U-förmigen Rinne 27 (Stelle E, Figur 1) keine Verdünnung, sondern· eine Verdichtung der Wandstärke an den Stellen 28, 29 (Figur 2) zu erwirken.

Diese Umformung der U-förmigen Rinne 27 zwischen der Stelle E und L zu der Nut 17" mit der weitgehend endgültigen Form erfolgt beim vorliegenden Verfahren durch einen Stauchprozess. Hierzu werden vorzugsweise entsprechend profilierte, zusammenwirkende Rollenpaare verwendet, die gleichzeitig die Tiefe der Rinne auf die vorgeschriebene Te^fe der Nut 17 verringern und dabei die Zurückfaltung an den Stellen 28, 29 und die Zusammenpressung derselben bewirken, Bei diesem Stauchprozess findet bei der Verformung zwischen den Stellen C und L keine Veränderung der Breite des Metallbandes links und rechts von den Punkten 23, statt.

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Bei den Verformungsschritten bis zu Sen Querschnitten D, E, und F des Metallbandes 10 wird einerseits im ersten Bereich 11-12 die spätere Längsnut 17 vorbereitet und andererseits im zweiten Bereich 11-13 die Abkantung für die spätere 180°-Abbiegung des doppelwandigen Steges 19 begonnen. Bei den Verformungsschritten G bis L wird im ersten Bereich 11-12 lediglich die endgültige Formung der Längsnut 17 durchgeführt und dann gemäss den Querschnitten M₁ N und O der Längsrand 14 senkrecht gegenüber der Seitenwand 15 aufgebogen. Dagegen erfährt der zweite Bereich 11-13 des Metallbandes 10 in den Verformungsschritten G, H, I, K und. L eine solche Verformung, dass einerseits die 180°- Umbiegung des doppelwandigen Steges 19 vollendet wird und ausserdem die schrittweise Umbiegung der Oberseite 18 um die Leitlinie 11 erfolgt. Gleichzeitig wird die senkrecht zum Steg 19 verlaufende Seitenwand 20 ausgerichtet und der Längsrand 21 gegenüber der Seitenwand 20 um 90 nach unten abgebogen. Schliesslich besitzt an der Stelle 0 die profilierte Schiene den Querschnitt gemäss Figur 2.

Auch für die im zweiten Bereich 11-13 vorgesehenen komplizierten Verformungsschritte wird gemäss dem vorliegenden Verfahren in den Verformungsschritten B, C, D zunächst eine ausreichend starke Vorwellung geschaffen, derart, dass die Umrandungslinie von der Leitlinie 11 bis zur Aussenkante 13 länger ist / als die Umrandungslinie von der Kante 11 bis zur Aussenkante des Längsrandes 21 an der fertigen Schiene nach Figur 2.

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Bei der Herstellung scharfkantig profilierter Schienen nach dem vorliegenden Verfahren ist es also erforderlich, am Querschnittsbild der gewünschten Schiene zuerst die Länge der Umrandungslinie festzustellen, zweckmässigerweise die Länge der Mittellinie zwischen Aussen- und Innenwandung der Schiene. Die Breite des Metallbandes wird dann so bestimmt» dass bei allen Profilstrukturen und scharfen Umbiegungen die Länge der dortigen Mittellinie um 2 bis 5 % vergrössert und zu diesen Werten die Längen der geraden Strecken der Mittellinie hinzugezählt werden. Damit steht dann für die wellenförmigen Verformungen an den Stellen nachfolgender Profilierungsschritte genügend Breite des Metallbandes zur Verfügung, um die starken Verformungen unter Zusammenstauchung und Verdichtung des Bandmaterials zu ermöglichen.

Durch den beschriebenen Stauchvorgang lassen sich, wie die Erfahrung gezeigt hat, mechanisch einwandfreie und scharfkantige Längsprofilierungen mit genau vorgeschriebenen Massen in nur wenigen Verformungsschritten herstellen, wobei durch Wahl der Länge der jeweiligen Ein- und Ausbuchtungen die Möglichkeit besteht, an gewünschten Stellen der Profilierungen eine Materialverdickung und Gefügeverdichtung zu erzielen. Der Stauchprozess wird vorteilhafterweise mit profilierten, ineinandergreifenden Rollenpaaren durchgeführt. Die Figuren 3 bis 15 zeigen in je einem Ausführungsbeispiel derartige ineinander greifende Rollenpaare zur Herstellung einer scharfkantig profilierten Schiene gemass Figur 2.

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Das ebene Metallband IO wird zunächst, eventuell nach einer Vorbehandlung ,,zwischen rotierenden Rollenpaaren mit horizontalen Achsen in der in Figur 3-5 angegebenen Weise verformt. Dabei dient die mit 30 bezeichnete Ausbuchtung zur Herstellung des späteren Längsrandes 14 der Seitenwand 15 und die Ausbuchtung 31 zur Vorbereitung der Längsnut 17. Andererseits dienen die Ausbuchtungen 32 und 33 zur Vorbereitung des Steges 19 und des späteren Längsrandes 21 der Seitenwand 20. Wie oben bereits erwähnt, dienen diese Ausbuchtungen dazu, für die anschliessende starke Verformung unter gleichzeitiger Stauchung genügend breite Abschnitte des Bandes bereitzustellen.

In den Rollenpaaren entsprechend Figur 6, 7 und 8 ist die Verformung der Ausbuchtung 31 zu der Nut 17 ersichtlich, wobei durch den Stauchvorgang im Walzenpaar nach Figur 8 die Zusammenstauchung an den beiden Kanten 28 und 29 dieser Nut 17 deutlich erkennbar ist. Ein Ausweichen des Bandes nach links ist insbesondere dadurch verhindert, dass dieses sowohl an der äusseren Kante des Längsrandes 14, als auch im Bereich der Seitenwandung 15 zwischen entsprechenden Rollen unverrückbar gehalten ist. Ferner wird in den Rollenpaaren gemäss Figur 6, 7 und 8 die flache Oberseite 18 der Schiene und der obere Teil des horizontalen Steges 19 vorbereitet, ebenso wie der künftige Längsrand 21.

In weiteren Rollenpaaren entsprechend Figur 9-12 wird dann zunächst der horizontale, doppelwandige Steg 19 fertiggestellt

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und anschliessend in den Rollenpaaren gemäss Figur 13-15 die Profilierung der Schiene vollendet. Wie aus den genannten Figuren ersichtlich ist, findet dabei eine Drehung der Ebene des vorher praktisch horizontal verlaufenden Metallbandes schrittweise um 90 Wirikelgrad statt. Die 180 Wirikelgrad umfassende Umbiegung am äusseren Ende des horizontalen Steges 19 wird dabei von der aus Figur 9 noch ersichtlichen abgerundeten Form in eine zunehmeiid rechteckige Gestalt beim Durchgang durch die Rollenpaare von Figur 10, 11 und 12 gebracht, wobei eine Zusammenstauchung und Materialverdichtung erfolgt, ohne die eine derartige scharfkantige Biegung um 180 Winkelgrad nicht möglich sein würde. Beim Durchlauf durch das Rollenpaar nach Figur 15 erhält die profilierte Schiene ihre endgültige Form, entsprechend Figur 2.

Bei der oben beschriebenen starken Verformung, die noch dazu unter gleichzeitiger Zusammenstauchung des Materials zur Schaffung scharfkantiger Umbiegungen und Profilstrukturen erfolgt, treten bedeutende Zugspannungen, insbesondere im Bereich der Aussenkante 13 des Metallbandes 10 , auf. Um diese Zugspannungen zu beherrschen und sowohl eine zu starke Längsreckung, als auch ein Aufreissen des Metallbandes quer zu seiner Laufrichtung zu vermeiden, ist die oben anhand von Figur 1 erläuterte Verdrehung des Bereiches 11-13 des Metallbandes IO ein geeignetes Mittel und ermöglicht die Verringerung dieser Rand-Zugspannungen.'Durch die Verdrehung wird nämlich der geradlinige Abstand zwischen der Leitlinie 11 und der Aussenkante 13 zunehmend verringert, was die Verformung wesentlich erleichtert.

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In dem oben anhand von Figur 1 bis 11 beschriebenen Ausführungsbeispiel der Verformung eines Metallbandes zu einer Schiene mit komplizierter Profilierung ist angenommen worden, dass die Verdrehung des Bereiches 11 - 13 gegenüber der Leitlinie 11 im Uhrzeigersinn erfolgt. Natürlich könnte auch, falls erwünscht, eine Verdrehung um die Leitlinie 11 in entgegengesetztem Drehsinn erfolgen, sodass dann die Unterseite des Metallbandes 10 zur Aussenseite der fertigen Profilschiene nach Figur 2 werden würde. Jedenfalls ist das vorliegende Verfahren für eine extreme Rollverformung nicht auf das Ausführungsbeispiel nach Figur 1 und 2 beschränkt..

Beim vorliegenden Verfahren erfolgt, wie oben beschrieben, die Verformung und Stauchung der Metallbänder durch das Zusammenwirken von Rollenpaaren, die auf parallelen, horizontalen Wellen gelagert sind und beim Durchlaufen des betreffenden Metallbandes rotieren. Aus bekannten Gründen, die beispielsweise in der ..

A/A T 'A§ (t3 £2b < 7 der Anmelderin auseinandergesetzt sind, ist es vorteilhaft, wenn beim Durchlaufen der aufeinanderfolgenden Rollenpaare das Metallband unter einer mechanischen Zugspannung in Längsrichtung steht. Bei dem genannten bekannten Verfahren wird diese Zugspannung dadurch hergestelIt, dass unter Vermeidung jeder Vorschubkraft auf das Metallband dasselbe von seinem verformten Ende aus mittels einer Zugeinrichtung durch sämtliche, hintereinander angeordnete Rollenpaare hindurchgezogen wird. Da beim vorliegenden Verfahren in

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vielen der hintereinander angeordneten Rollenpaare ausser der normalen Verformung noch eine Stauchwirkung auf das durchlaufende Metallband ausgeübt wird, sind die erforderlichen Zugkräfte zu hoch, um alle addiert und von einer einzigen Zugeinrichtung vom verformten Ende her aufgebracht zu werden, da die Gefahr eines Abreissens des Bandes bestehen würde. Andererseits muss vermieden werden, dass auf das durchlaufende Metallband eine Schubkraft ausgeübt wird, wie dies normalerweise bei Rollenpaaren geschieht, die einzeln oder gemeinsam angetrieben werden. Dieses Problem wurde beim vorliegenden Verfahren dadurch gelöst, dass die aufeinanderfolgenden Rollenpaare zwar einerseits einzeln oder gemeinsam angetrieben werden, aber andererseits der wirksame Durchmesser aufeinanderfolgender Rollenpaare um einen bestimmten Prozentsatz vergrössert ist, sodass die massgebliche Umfangsgeschwindigkeit des jeweiligen nachfolgenden Rollenpaares etwas grosser als diejenige des vorausgehenden Rollenpaares ist» Dadurch steht das durchlaufende Metallband unter einem Längszug, der in jedem Rollenpaar neu erzeugt wird und das Entstehen einer Schubkraft auf die Bandoberfläche verhindert.'

Bei geeigneter Bemessung der aufeinanderfolgenden Rollenpaare mit steigender Umfangsgeschwindigkeit gelingt es, den erwünschten Längszug auf daä durchlaufende Metallband auszuüben, die unerwünschten Schubkräfte auf die Bandoberfläche zu vermeiden und trotzdem jegliche Benachteiligung der Oberfläche des Bandes durch die Zugkräfte der es ziehenden Walzenoberflächen zu vermeiden. Beispielsweise wurde festgestellt, dass bei Rollenpaaren

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rait einem Durchmesser von im Mittel etwa 220 mm der wirksamen Rollehflachen, eine Vergrösserung dieses Durchmessers um jeweils 0,4 % bei den aufeinanderfolgenden Rollenpaaren eine Steigerung der Umfangsgeschwindigkeit ergibt, die eine ausreichende Zugkraft zum Hindurchziehen der Metallbänder durch die ausserdem angetriebenen Rollenpaare liefert, auch wenn in einem solchen Rollenpaar ein Stauchvorgang bei der Verformung des Metallbandes erfolgt. Irgendwelche nachteilige Einwirkungen auf die Oberfläche des Metallbandes ist nicht festzustellen und Rattermarken oder andere Markierungen treten nicht auf. Andererseits wurde festgestellt, dass eine Steigerung des Durchmessers der wirksamen Rollenflächen von nur 0,05 % nicht ausreicht, um eine ausreichende Zugkraft zu bewirken.

Beispiel : Zur Herstellung einer scharfkantigen profilierten Schiene entsprechend Figur 2 wurde ein Metallband aus Aluminium von 1,75 mm Dicke (Toleranz + 0,05 bzw. -0,1 mm) der Legierung AlMg 2,5 (DIN-Normen 1725-1 oder 1745-1, 2 oder 3, bzw. 1784-1) verwendet und zwar in der Qualität weich P 18-22 mit "mill-finish" Oberfläche. Das Metallband besass eine Breite von 232 mm. An einem Querschnitt der gemäss dem vorliegenden Verfahren hergestellten fertigen Schiene wurde längs der zwischen Aussenseite und Innenseite verlaufenden Mittellinie die tatsächliche Länge zu 223 ,5 mm gemessen. Somit

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wurde beim Verformungsvorgang eine Stauchung und Materia!verdichtung bewirkt von 232-223,5 =8,5 mm. Die Stauchung beträgt also ca. 3,5 % bei dieser Schiene.

Natürlich können auch andere als die obengenannten Qualitäten und Abmessungen von Aluminiumbändern, sowie von Bändern aus anderen Metallen für eine Verformung nach dem vorliegenden Verfahren verwendet werden. Beispielsweise können scharfkantig profilierte Schienen aus Edelstahl hergestellt werden, vorzugsweise von Bändern aus dem Werkstoff gemäss Nr. 43Ol DIN-Normen 17006 der Qualität 5 Cr Ni 18-9, rost- und säurebeständig, kaltgewalzt (Verf. III c/d), gebürstet, mit einer Banddicke von O,9 bis 1,1 mm.

Das vorliegende Verfahren ist oben anhand der Herstellung einer scharfkantig profilierten Schiene gemäss Figur 2 beschrieben. Es können praktisch beliebig gestaltete, mit scharfkantigen Profilkonturen versehene Schienen aus einem ebenen Metallband mittels Roliverformung nach diesem Verfahren hergestellt werden, wofür nachstehend noch einige Ausführungsbeispiele genannt werden. Darüber hinaus ist das vorliegende Verfahren aber besonders für die Herstellung von, aus 2wei oder mehr derartigen profilierten Schienen zusammengesetzte Körper geeignet und ermöglicht insbesondere die Schaffung scharfkantig profilierter Hohlkörper durch gleichzeitige und kontinuierliche Rollverformung von zwei

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oder mehr Metallbändern. Hierzu wird jedes der Metallbänder gleichzeitig durch je einen Satz verformender Rollenpaare hindurchgeführt, in aufeinanderfolgenden Verformungsschritten von der Anfangslage aus profiliert und die beiden profilierten Schienen relativ zueinander in eine vorbestimmte Lage gebracht und zu einem einheitlichen Körper unlösbar zusammengefügt.

Beispielsweise kann parallel zu der Herstellung der scharfkantig profilierten Schiene gemäss Figur 2 in der oben ausführlich beschriebenen Weise ein zweites Metallband in der gleichen Vorrichtung durch eine entsprechende Anzahl eigener Rollenpaare hindurchgeführt und dabei eine zweite profilierte Schiene hergestellt werden, die es ermöglicht,., aus der fertig profilierten ersten Schiene gemäss Figur 2 einen profilierten Hohlkörper gemäss Figur 16 zu schaffen. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht die zweite Schiene aus dem flachen Boden 35 und den zunächst um -90 Winkelgrad gegenüber dem Boden 35 abgewinkelten beiden Längsrändern 36 und 37. Nach Fertigstellung der ersten profilierten Schiene im Rollenpaar gemäss Figur 25 wird die zweite Schiene mit dem Boden 35 gegen die Längsränder 14 bzw. 21 der ersten Schiene gepresst und beim Durchlauf durch entsprechend gestaltete weitere Rollenpaare da.nn die Längsränder 36 und 37 der zweiten Schiene um die Längsränder 14 bzw. 21 der ersten Schiene herumgebogen, sodass eine falzartige Verbindung der zusammengehörigen Längsränder beider Schienen erfolgt. Dabei wird, wie oben bei der Herstellung der ersten Schiene erläutert, vor-

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zugsweise eine scharfkantige Profilierung der 180 Winkelgrad betragende Umbiegung der Längsränder 36, 37 geschaffen, sodass scharfkantig profilierte Aussenkanten an der genannten Stelle entstehen. Dazu ist bei der Verformung der zweiten Schiene ebenfalls zunächst eine wellenförmige Verformung des Metallbandes erforderlich,um bei der scharfkantigen Umbiegung und Zusammenstauchung eine Materialverdichtung zu ermöglichen. Auch beim zweiten Metallband ist die erforderliche Breite um zwei bis fünf Prozent grosser, als die zwischen Aussenseite und Innenseite des Metallbandes gemessene Länge der Umrandungslinie der fertig verformten und mit der ersten Schiene zusammengefügten zweiten Schiene. Falls erwünscht, kann während der Zusammenfügung der ersten mit der zweiten Schiene zur Schaffung des scharfkantig profilierten Hohlkörpers gemäss Figur 16 die Falzverbindung zwischen den Längsrändern 14 und 36, bzw. 21 und 37 in Bezug auf Festigkeit und Zusammenhalt durch geeignete Mittel noch verstärkt werden. Solche Mittel sind beispielsweise eine Aufrauhung der ,Längsränder 14, 21, sowie der Innenseite der Längsränder 36 und 37; ferner können geeignete Klebemittel vorgesehen werden, oder durch eine Punktschweissung eine zusätzliche Verbindung zwischen den Längsrändern 36 und 14, bzw. 21 und 37 geschaffen werden.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines aus zwei Schienen zusammengesetzten, scharfkantig profilierten Hohlkörpers zeigt Figur 17. Hier ist die Bodenschiene 40 mit einer symmetrischen, hutförmigen

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Schiene 41 durch je eine Falzverbindung der gemeinsamen Längsränder miteinander verbunden, sodass ein symmetrischer Hohlkörper entsteht. Ein anderes Ausführungsbeispiel eines nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten, scharfkantig profilierten Hohlkörpers zeigt die Figur 18 mit den beiden nicht symmetrischen Schienen 42 und 43, die miteinander ebenfalls durch je eine Falzverbindung an den beiden zusammengehörigen Längsrändern vereinigt sind. Das Ausführungsbeispiel nach Figur 19 zeigt einen Hohlkörper aus den mit je einer Falzverbindung vereinigten Schienen 44 und 45, wobei ausser den scharfkantigen Profilstrukturen , die gemäss dem vorliegenden Verfahren hergestellt sind, auch nicht scharfkantige Profilstrukturen bei der Nut 46 dargestellt sind, die natürlich ebenfalls bei der Verarbeitung von Metallbändern nach dem vorliegenden Verfahren geschaffen werden können, wenn es erwünscht ist.

Bei der Herstellung von scharfkantig profilierten Körpern aus zwei oder mehr nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten scharfkantig profilierten Schienen kann die Verbindung nicht nur, wie oben anhand der Figuren 16 bis 19 beschrieben , durch eine Falzverbindung erfolgen. In vielen Fällen ist es einfacher, eine Verbindung der einzelnen Schienen miteinander durch eine Schweissverbindung zu bewirken. Hierbei werden jeweils zwei der profilierten Schienen an mindestens je einem ihrer Längsränder stirnseitig zusammengedrückt und längs dieser Naht verschweisst, wobei in ebenfalls bekannter Weise eine Stauchung

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dieser Naht stattfinden kann, falls dies erwünscht ist. Die Verschweissung kann mit Gleichstrom, Niederfrequenz- oder Hochfrequenzström erfolgen^ falls erforderlich auch in einer Schutzgas-Atmosphäre. Die Verschweissung wird kontinuierlich bejjn Durchlauf der zu verbindenden Schienen durch eine entsprechende Schweissvorrichtung durchgeführt. Derartige Schweisseinrichtungen sind bekannt und bedürfen keineir weiteren Beschreibung. Falls die Schweissnaht beim Schweissvorgang zusammengestaucht wird, muss das über die Oberfläche der verschweissten Längsränder vorstehende Material abgetragen und zweckmässigerweise der so geschaffene , scharfkantig profilierte Körper nachkalibriert werden.

Die Figuren 20 bis 23 zeigen Ausführungsbeispiele von scharfkantig profilierten Hohlkörpern, die jeweils aus zwei nach dem vorliegenden Verfahren gleichzeitig durch Rollverformung hergestellten Schienen bestehen und jeweils an zwei Nahtstellen zusammengeschweisst sind. Die Herstellung der beiden Schienen erfolgt gleichzeitig in einer Doppelmaschine mit entsprechenden Rollenpaaren in solcher Weise, dass beim Austritt aus dem jeweils letzten Rollenpaar die beiden profilierten Schienen mit den zu verschweissenden Stirnseiten der entsprechenden Ränder einander zugekehrt sind und zusammen in eine entsprechende Schweisseinrichtung zur gleichzeitigen Verschweissung der beiden Stirnkanten einlaufen. Bei dem Hohlkörper nach Figur 20 wird die erste Schiene 47 mit der zweiten Schiene 48 an den mit 49 bzw. 50 bezeichneten Stellen zusammengeschweisst. Im Ausführungsbei-

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spiel nach Figur 21 erfolgt die Verschweissung der ersten Schiene 51 mit der zweiten Schiene 52 an den Längsnähten 53 bzw. 54» Der Hohlkörper gemäss Figur 23 entsteht durch Zusammenschweissung der ersten Schiene 59 mit der zweiten Schiene 60 längs der Schweissnähte 61 bzw. 62. ■

Weitere Ausführungsbeispiele von scharfkantig profilierten Hohlkörpern, die nach dem vorliegenden Verfahren herstellbar sind, zeigen die Figuren 24 bis 26. Der Körper nach Figur 24 entsteht durch Zusammenschweissen der ersten Schiene 63 mit der zweiten Schiene 64 längs der Schweissnähte 65 und 66. Bei dem aus den profilierten Schienen 67 und 68 bestehenden Hohlkörper nach Figur 25 erfolgt die Verbindung durch die Schweissnähte 69 bzw. 70. Der flache Hohlkörper gemäss Figur 26 ist aus den beiden, scharfkantig profilierten Schienen 71 längs der Nähte 73 und 74 zusammengeschweisst.

Aus den oben anhand der Figuren 16 bis 26 kurz beschriebenen Ausführungsbeispielen von Körpern, die durch Zusammenfügung scharfkantig profilierter Schienen bestehen, ist ersichtlich, dass das vorliegende Verfahren die Schaffung beliebiger, mit komplizierten Längsprofilen ausgestatteter Körper ermöglicht und zwar jeweils in nur einem Arbeitsgang und in kontinuierlicher Fertigung. Natürlich können nicht nur Hohlkörper auf diese Weise geschaffen werden, sondern auch doppelwandige Schienen hoher mechanischer Festigkeit ohne eingeschlossenen Hohlraum^wobei durch

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geeignete Verbindung der aneinander liegenden Wandungen durch Verklebung oder Punktschweissung die mechanische Festigkeit noch gesteigert werden kann.

Bei der Herstellung von scharfkantig profilierten Körpern nach dem vorliegenden Verfahren werden, wie oben kurz angedeutet, jeweils zwei flache Metallbänder in einer Doppelmaschine durch Rollverformung zunächst gleichzeitig zu je einer profilierten Schiene umgeformt, in die notwendige gegenseitige Lage gebracht und dann unlösbar zusammengefügt. Hierbei hat es sich als zweckmässig erwiesen, dass die zur Herstellung der komplizierten Schiene dienenden Rollenpaare der Doppelmaschine gemeinsam angetrieben werden, aber die zur Verformung des anderen Metallbandes zu der weniger stark profilierten zweiten Schiene erforderlichen Rollenpaare einen getrennten Antrieb besitzen. Natürlich betrifft dieser getrennte Antrieb nur jene Rollenpaare für das zweite Band, die zu dessen Verformung bis zur Zusammenfügung der beiden Schienen erforderlich sind. Dieser getrennte Antrieb ist aber derart gestaltet, dass eine elastisch arbeitende Kupplung zwischen den Rollenpaaren und dem Antrieb vorgesehen ist, damit sich die Durchlaufgeschwindigkeit des zweiten Bandes, bzw. der zweiten Schiene automatisch an die Durchlaufgeschwindigkeit der ersten Schiene anpassen kann. Dies ist erforderlich, weil natürlich nach der Zusammenfügung der beiden Schienen die erste Schiene mit ihrem starren Antrieb die Durchlaufgeschwindigkeit bestimmen muss und der Antrieb der zweiten Schiene sich

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dieser Durchlaufgeschwindigkeit automatisch anzupassen hat. Geeignete elastische Kupplungen, beispielsweise Hydrostatik-Getriebe oder VOITH-Turbokupplungen, die sich für den vorliegenden Zweck eignen, sind allgemein bekannt und bedürfen keiner näheren Erläuterung.

Das vorliegende Verfahren einer scharfkantigen Rollverformung unter Stauchung und Verdichtung der verformten Metallbänder an den Biegestellen ist, wie oben bereits dargelegt, besonders zur Herstellung komplizierter Profilstrukturen geeignet. Insbesondere besteht die Möglichkeit, auch besonders breite Metallbänder mit einer Vielzahl profilierter Längsstrukturen zu versehen, indem zuerst an den einzelnen Stellen entsprechende Ein- und Ausbuchtungen vorgesehen und die stufenweise Rollverformung dann unter gleichzeitiger Stauchung des Metallbandes erfolgt. Auf diese Weise gelingt es beispielsweise, die in Fig. 20 bis 26 angegebenen Ausführungsbeispiele von scharfkantig profilierten Hohlschienen aus nur einem einzigen entsprechend breiten Metallband herzustellen und nur längs einer einzigen Längsnaht zusammenzufügen.

Eine Hohlschiene mit einem Querschnitt entsprechend Fig. 20 kann also aus nur einem Metallband entsprechender Breite hergestellt werden, indem zunächst eine Leitlinie gewählt wird, etwa dort wo später die linke Kante der Oberseite entstehen soll, und an allen für profilierte Längsstrukturen vorgesehenen Stellen

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genügend tiefe Ein- und/oder Ausbuchtungen des Bandes erfolgen. Diese Ein- und Ausbuchtungen sollen eine Länge ihrer Umrandungslinie aufweisen, die 2 bis 5% grosser ist als die mittlere TJmrandungslinie der herzustellenden Profilstrukturen an den betreffenden Stellen. Dann erfolgt die stufenweise Rollverformung des Bandes wobei mindestens dessen eine Aussenkante eine Schwenkbewegung um die Leitlinie ausführt und die einzelnen Umbiegungen und Profilierungen unter Zusammenstauchung des Metallbandes erfolgen. Schliesslich stehen sich die beiden Stirnkanten des linken und des rechten Längsrandes des Metallbandes an der in Fig. 20 mit 49 bezeichneten Stelle gegenüber und werden miteinander vereinigt, beispielsweise durch eine Verschweissung. Auf diese Weise entsteht also eine scharfkantig profilierte, allseits geschlossene Hohlschierie aus nur einem Metallband.

Bei der Herstellung von Hohlschienen entsprechend den Ausführungsbeispielen der Fig. 20 bis 26 aus nur einem Metallband wird die erforderliche einzige Längsnaht zweckmässigerweise an einer Stelle vorgesehen, die bei der Anwendung solcher Hohlschienen nicht sichtbar ist. Beispielsweise ist bei der Anwendung der Hohlschiene gemäss Fig.20 als Fenster- oder Türrahmen eine Längsnaht an der Stelle 49 nicht erkennbar, da sie sich am Boden einer Längsnut befindet in die eine profilierte Dichtungsleiste aus elastischem gummiartigem Material eingelegt wird.

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Claims

PATENTANS PRUECHE

1.) Verfahren zur Herstellung von profilierten Schienen und daraus zusammengefügten Körpern durch kontinuierliche Verformung von Metallbändern, die durch rotierende verformende Rollenpaare hindurchgeführt und dabei zunächst in einzelnen Bereichen wellenförmig verformt werden zur Erleichterung der nachfolgenden Profilierungen, dadurch gekennzeichnet, dass am Metallband eine Leitlinie bestimmt wird, die mit einer markanten Längskante der fertig profilierten Schiene übereinstimmt, und dass der von der einen Aussenkante bis zur Leitlinie sich erstreckende erste Bereich des Metallbandes bei den aufeinanderfolgenden Verformungsschritten grösstenteils in der Anfangslage gehalten wird, während der von der anderen Aussenkante bis zur Leitlinie reichende zweite Bereich bei den aufeinanderfolgenden Verformungsschritten um die Leitlinie gegen die Anfangslage verdreht wird und die betreffende Aussenkante eine Schwenkbewegung durchführt und die dort herrschende Rand-Zugspannung vermindert wird, dass die anfänglichen wellenförmigen Verformungen vergrössert werden, bis deren Umrandungslinien quer zum Metallband grosser als die Umrandungslinie der im betreffenden Bereich vorgesehenen Längsprofilierung wird, und dass an den Biegestellen der Schienen unter Verwendung des durch die wellenförmigen Verformungen geschaffenenenUeberSchusses an Breite das Band quer zur Laufrichtung gestaucht , mit einem Krümmungsradius kleiner als die Banddicke umgebogen und zu scharfkantigen Profilstrukturen verformt wird.

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2.) Verfahren nach Patentanspruch l_r dadurch gekennzeichnet ι dass der zweite Bereich aus der horizontalen Anfangslage im Uhrzeigersinn verdreht wird und zum Teil bis unterhalt» des ersten Bereiches geschwenkt wird.

3.) Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Metallband beim Durchlauf durch mindestens einige der Rollenpaare ein Längszug seitens des jeweils nachfolgenden Rollenpaares ausgeübt wird und hierzu die massgeblichen Rollenoberflächen des nachfolgenden Rollenpaares mit höherer Umfangsgeschwindigkeit als die entsprechenden Rollenoberflächen des vorausgehenden Rollenpaares angetrieben werden.

4.) Verfahren nach Patentansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsgeschwindigkeit beim nachfolgenden Rollenpaar um mindestens 0,2 % höher als beim vorausgehenden Rollenpaar gemacht wird.

5.) Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umrandungslinie der Vorwellungen um etwa 2 - 5 % grosser als diejenige der betreffenden Längsprofilierungen gemacht wird.

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6.) Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, " ■ dass gleichzeitig zwei Metallbänder verformt und dabei das zweite der Metallbänder bei den aufexnanderfolgenden Verformungsschritten von der Anfangslage aus verdreht, profiliert und relativ zur profilierten ersten Schiene in eine vorbestimmte Lage gebracht und mit ihr zu einem profilierten Körper unlösbar zusammengefügt wird.

7.) Verfahren nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Verformung des einen Metallbandes zur ersten profilierten Schiene dienenden Rollenpaare gemeinsam angetrieben werden, während die zur Verformung des anderen Metallbandes zur zweiten profilierten Schiene bis zu deren Zusammenfügung mit der ersten Schiene dienenden Rollenpaare über eine elastisch arbeitende Kupplung an einem eigenen Antrieb angeschlossen sind und die Durchlaufgeschwindigkeit der zweiten Schiene derjenigen der ersten Schiene automatisch angeglichen wird.

8.) Verfahren nach Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine falzartige Verbindung beider profilierter Schienen an ihren Längsrändern vorgenommen wird und hierzu die Längsränder zusammengepresst und jeweils ein Längsrand der einen Schiene um den zugehörigen Längsrand der anderen Schiene herumgebogen und die beiden Längsränder unlösbar miteinander verbunden werden.

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9.)Verfahren nach Patentanspruch 6,dadurch gekennzeichnet, dass eine Schweissverbindung beider profilierter Schienen an ihren Längsrändern vorgenommen wird und hierzu die betreffenden Längsränder stirnseitig zusammengedrückt und längs dieser Naht verschweisst, gestaucht und zu einem profilierten Körper vereinigt werden, worauf das überstehende gestauchte Material abgetragen und der Körper nachkalibriert wird.

|0.)Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch aufeinanderfolgende Verformung aus einem Metallband eine scharfkantig profilierte Schiene mit einem Querschnitt entsprechend einer Hohlschiene geformt wird, bei welcher der linke und der rechte Aussenrand des Metallbandes mit seiner jeweiligen Stirnkante einander zugekehrt, miteinander vereinigt und so eine allseits geschlossene scharfkantig profilierte Hohlschiene mit nur einer Längsnaht hergestellt wird.

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11.) Profilierte Schienen aus Metallband und daraus zusammengefügte Körper ,hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch profilierte Längsstrukturen mit scharfen Kanten und einem Biegungsradius kleiner als die Banddicke.

12.) Profilierte Schienen und daraus zusammengefügte Körper nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwei profilierte Schienen zu einer Hohlschiene unlösbar zusammengefügt und durch falzartige Verbindungen zusammengehöriger Längsränder miteinander vereinigt sind.

13.) Profilierte Schienen.und daraus zusammengefügte Körper nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwei profilierte Schienen zu einer Hohlschiene anlösbar zusammengefügt und durch eine Schweissverbindung längs zweier Nähte miteinander vereinigt sind.

14.) Profilierte Schienen und daraus zusammengefügte Körper nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schiene aus nur einem profilierten Metallband geformt und längs einer einzigen Naht zu einer allseits geschlossenen Hohlschiene vereinigt ist.

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