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Verfahren und Vorrichtung zum Krümmen von Profilen, profilierten Platten,
Bändern oder dgl.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Krümmen von offenen und geschlossenen Profilen, mit einer Profilierung versehenen
Platten, Bändern oder dgl. aus einem plastisch verformbaren Material, welche der
Einwirkung von Zugspannungen ausgesetzt werden.
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Es sind bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Krümmen von
Profilen vorgeschlagen worden, wobei diese Profile unter ausschließlicher Einwirkung
von Zugspannungen gekrümmt werden und das gesamte Zugwalzenpaar gegenüber dem Bremswalzenpaar
geneigt angeordnet ist Bei diesem bereits vorgeschlagenen Verfahren werden im Material
jedoch nur Zugspannungen von solcher Größe erzeugt, daß sich nach dem Krümmen im
Material Eigenspannungen aus der elastischen Rückfederung einstellen,die zur Ausbeulung
der unter Druckspannungen stehenden Materialteile führen können.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
anzugeben, welches das Entstehen von Eigenspannungen beim KrUmmen mit Sicherheit
vermeidet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Profil,
die Platte bzw. das Band auf seinem gesamten Querschnitt bis über die Fließgrenze
des Materials gestreckt und gleichzeitig durch Aufbringen eines zusätzlichen Biegemomentes
die gewünschte Krümmung erzielt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des
Verfahrens wird die pließgrenze des Materials so weit überschritten, daß unter Berücksichtigung
der sich aus dem Biegemoment ergebenden Dniksnamung die Fließgrenze an keiner Stelle
des Querschnitts unterschrItten wird. Das Material wird einem über die Streckgrenze
hinausgehenden tTotziehen" unterworfen.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
daß eine der beiden Zugwalzen um den Mittelpunkt der zugehörigen anderen Zugwalze
schwenkbar ausgebildet ist.
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Die Erfindung hat den Vorteil, daß infolge des Totziehens des Materials
über die Stredkgrenze hinaus das Krümmen von Profilen, mit einer Profilierung versehenen
Platten, Bändern oder dgl. ohne jede Gefahr des Ausbeulens gewährleistet ist, weil
das Material im gesamten Querschnitt gleichmäßig elastisch rückfedert und dadurch
keine Eigenspannungen erhält.
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Das Aufbringen der Zugspannung bis über die Fließgrenze des Materials
hinaus erfolgt dabei einfach in der Weise, daß das sogenannte Bremswalzenpaar mit
einer geringeren Geschwindigkeit als das Zugwalzenpaar umläuft, so daß die sich
aus diesen beiden Geschwindigkeiten ergebende Differenz die Zugspannungen verursacht.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die lediglich mit einer schwenkbaren
Zugwalze arbeitet, hat noch den Vorteil, daß die Durchlaufebene des Walzgutes erhalten
bleibt und die Schwenkkräfte kleiner sind. Eine vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung
ergibt sich auch noch dadurch, daß die Walzenachsen zum Hallenboden senkrecht verlaufen,
damit das profilierte Band oder Blech bei großen Krümmungsradien mit geringem technischen
Aufwand auf der Bandkante besser geführt werden kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch für verschiedene Materialien
angewandt werden, wobei es bei der Aufbringung der Zugspannungen lediglich erforderlich
ist, darauf zu achten, daß die Fließgrenze auch so weit überschritten wird, daß
das anschließende KrUmmen nicht zu Restspannungen in den äußeren Profilbereichen
führt.
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Die bereits vorgeschlagene Lösung und die erfindungsgemäße Lösung
sind bzgl. der Spannungszustände in den Figuren 1 und 2 im einzelnen dargestellt.
Die Fig. 3 zeigt ein Profil, bei dem die Erfindung beispielsweise angewendet werden
kann und die Fig. 4 eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Bei dem bereits vorgeschlagenen Weg zum Krümmen von Profilen, profilierten
Bändern oder dgl. geht mangemEß Fig. 1 so vor, daß das Profil unter Zugspannung
gebracht wird, wobei der anschließende Krümmungsvorgang dann dazu führt, daß die
durch dieses Biegemoment aufgebrachten Spannungen sich dahingehendauswirken, daß
die Druckspannungen im Pro#bereich mit dem kleinen Krümmungsradius die Fließgrenze
unterschreiten, so daß bei der Entlastung des Querschnitts unmittelbar hinter dem
Auslauf des Zugwalzenpaares 2, 2' ein Eigenspannungszustand im Querschnitt - Druckspannungen
im Bereich mit dem kleineren Krümmungsradius, Zugspannungen im Bereich mit dem größeren
Krümmungsradius - verbleibt.
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Gemäß der Erfindung wird das Verfahren so durchgeführt, daß die Zugspannung
über die Streckgrenze hinausgehend um den BetraglS vergrößert wird, so daß nach
dem Aufbringen des Biegemomentes, welches die Spannung t M auslöst, in dem Bereich
mit dem kleineren KrUmmungsradius noch eine Spannung verbleibt, die größer ist als
die Fließspannung < so daß also auch nach dem aufgebrachten Biegemoment an keiner
Stelle des Profilquerschnitts eine Spannung vorhanden ist, die geringer ist als
die Pließgrenze.
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In Fig. 3 ist ein sogenanntes Trapezprofil dargestellt, welches beispielsweise
mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens über die die Obergurt 4 und Untergurt
5 verbindenden Stege 6 gekrümmt wird und dann beispielsweise für die Dachkonstruktion
von Hallen verwendet werden kann.
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Die Krümmung selbst erfolgt dabei mit Hilfe der in Fig. 4 veranschaulichten
Vorrichtung. Diese Vorrichtung besteht aus dem Bremsgerüst mit dem Bremswalzenpaar
1, 1' sowie dem Zuggerüst mit dem Zugwalzenpaar 2, 2', wobei die Zugwalze 2 um den
Mittelpunkt der Zugwalze 2' um den Winkel54 geschwenkt ist. Beide Walzenpaare sind
beispielsweise für das Krümmen eines Trapezprofiles 3 gemäß Fig. 3 als profilierte
Walzen dargestellt. Das Walzgut 3 läuft entsprechend dem eschwindigkeitsvektor u
durch die beiden Gerüste, zwischen denen die Zugkraft Z auf das Material 3 einwirkt.
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Die beiden Bremswalzen 1, 1' drehen sich in Durchlaufrichtung des
Walzgutes, wobei deren Geschwindigkeit jedoch geringer ist als die Geschwindigkeit
des Zugwalzenpaares, so daß über die Bremsmomente MB und die Zugmomente Mz auf das
Material 3 die gemäß den Pfeilen angedeutete Zugkraft Z ausgeübt wird, mit der im
Material eine Längszugspannung erzeugt wird, die so weit über der Materialfließgrenze
liegt, daß nach Aufbringen des die Profilkrümmung bestimmenden Biegemomentes an
keiner Stelle des Materials die Fließgrenze unterschritten wird und nach der Entlastung
des Materials unmittelbar hinter dem Auslauf des Zugwalzenpaares 2, 2' kein Eigenspannungszustand
im Material verbleit, da der gesamte Querschnitt gleichmäßig elastisch rückfedert.
Wie sich aus der Fig. 4 ergibt, tritt das Walzgut aus dem Zugwalzenpaar mit einer
Krümmung aus, wobei der KrUmmungsradius; eine Funktion des Schwenkwinkels OC ist,
d.h. also die Krümmung über die Schwenkung der schwenkbaren Zugwalze einstellbar
ist.