DE2813635C2

DE2813635C2 - Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Profilen, Hohlkörpern u.dgl. aus mehreren metallenen Streifen konstanter Dicke

Info

Publication number: DE2813635C2
Application number: DE2813635A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. 5000 Köln Preller
Original assignee: Theodor Wuppermann 5090 Leverkusen De GmbH; Theodor Wuppermann 5090 Leverkusen GmbH
Current assignee: Krupp Stahl AG
Priority date: 1978-03-30
Filing date: 1978-03-30
Publication date: 1983-05-05
Also published as: GB2017541B; US4377732A; GB2017541A; FR2421014A1; FR2421014B1; DE2813635A1; ATA171379A; AT372310B

Description

Die Erfindungfcezieht sich auf ein Verfahren und" eine Einrichtungzur Herstellung von Profilen, Hohlkörpern u, dgl, aus mehreren metallenen, vornehmlich aus Stahl bestehenden bandförmigen Streifen konstanter Dicke von ebenflächiger und/oderprofilierter Querschnittsform durch Verschweißung an den zu verbindenden Zonen. _:

Es ist bekannt, Rohre; mit gleichbleibenden Wanddikken aus Band herzustellen,,das auf eine Schweißtemperatur von etwa 1250 bis 13Ö0°C erwärmt, in umlaufenden Rollen geformt und durch Zusammenpressen der Stirnflächen der Ränder verbunden und danach im warmen Zustand auf den endgültigen Rohrdurchmesser kalibriert wird. Nach der DE-PS 1452 500 kann das Verfahren zur Herstellung von dünnwandigen Rohren mittels Preßschweißung noch dadurch verbessert werden, daß die Bandkanten neben der Einwirkung von Sauerstoff auf diese vorher durch eine Hochfrequenz-Induktionserwärmung zusätzlich örtlich erhitzt werden.

Durch die DE-PS 9 70 422 ist es ferner bekannt, geschlossene und offene Profile aus zwei oder mehreren Teilen zu bilden, die entweder vorgeformt oder ebenflächig sein können, wobei dieser Vorschlag im wesentlichen darauf gerichtet ist, daß eine vorteilhafte Ausbildung der Stumpfschweißung der zu verbindenden Kanten bewirkt wird. In Weiterverfolgung des Verfahrens zum kontinuierlichen Herstellen von aus mehreren Teilprofilen zusammengefügten Profilen sind nach der DE-AS 10 97 391 Maßnahmen vorgeschlagen, die auf die Führung der einzelnen Teilprofile und die besondere Orientierung der zu verschweißenden Kanten gerichtet cind. Nach denr Formen der Teilprofile soll mindestens eines von ihnen in eine Lage verdrillt werden, in der sich die freien Kanten sämtlicher Teilprofile zur Bildung des Hohlprofils und zum anschließenden Verschweißen der Kanten unmittelbar gegenüberstehen.

Nach der DE-AS 10 85 980, AT-PS 2 63 505 und der Literaturstelle »Machinery and Production Engineering, March 2,1966, S. 460—461, ist es bekannt, mittels einer konduktiven oder induktiven Aufheizung eine Profilstreifenkante mit dem bandartigen Flächenstück eines Werkstückes mit ausgedehnter Oberfläche zu verschweißen. Dabei können Teilstücke in kontinuierlichem Ablauf zu Profilquerschnitten zusammengesetzt werden, wobei die Querschnitte der einzelnen Teilstükke nach dem Verschweißen erhalten bleiben.

Dem bekannten Verfahren zur Herstellung von Profilen, Hohlkörpern u. dgl. aus bandförmigen Streifen bekannter Dicke ist gemeinsam, daß die Querschnittsabmessungen, d.h. die Dicken, des Fertigproduktes unverändert, d. h. konstant bleiben. Durch die Schweißung hervorgerufene Grate werden beim weiteren Verarbeitungsvorgang entfernt oder es werden unbeabsichtigt eingetretene Verdickungen durch den Kalibrierungsvorgang auf die Ausgangsdicke des Produktes gebracht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Profile, Hohlkörper u.dgl. aus mehreren metallenen Streifen konstanter Dicke zu erzeugen, die an vorbestimmten Stellen des Querschnitts eine von der Dicke des Ausgangsproduktes abweichende Dicke und/oder QuerschnittsgestaJtung sowie eine weitere PrbfiHerAig auf kaltem Wege aufweisen. Die Erfindung zeichnet sieh

dadurch aus, daß im kontinuierlichen Verfahrensabiauf zwei oder mehr Streifen konstanter Dicke in flächig aufeinanderliegenden Teilbereichen erwärmt und dort durch Preßschweißühg zu Profilen oder Hohlkörpern mit einer an vorbestimmten Stellen des Querschnittes

yon der Dicke der Ausgangsstreifen abweichenden Gesämtdicke und/oder Qüerschnktsgestaltung von homogener Struktur zusammengefügt werden, und daß im unmittelbaren kontinuierlichen Ablauf andere Teile des Profils einer Kaltformgebung unte" -vorfen werden.

Hierbei kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung bei der Vereinigung der bandförmigen Streifen konstanter Dicke zu einem Profil mit über den Querschnitt abweichender örtlicher Dicke die Querschnittsform der Verdickung durch unmittelbare Warmformgebung verändert werden. Ferner ist zweckmäßig eine Abkühlung des Werkstoffes der Preßschweißung und der Warmformgebung nachgeordnet

Die Streifen können von gleicher oder zueinander unterschiedlicher Dicke und/oder von unterschiedlicher Werkstoffqualität sein.

Das Verfahren gemäß der Erfindung gestattet auf einfache Weise die Erzeugung vielgestaltiger Profilformen mit vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten, die sich durch gute statische Eigenschaften, optimale stoffliche Ausnutzung und günstige Verarbeitungsbedingungen auszeichnen und nach keinem der vorbekannten Verfahren entweder technisch oder wirtschaftlich herstellbar sind. Es können u.a. Profile mit sehr großen Abmessungs- Dicken-Verhältnissen und komplizierten Materialunterschneidungen hergestellt werden, was in der Warmwalz- und auch der Strangpreß-Technik nicht möglich ist Darüber hinaus können im Gegensatz zu Kaltprofilen Querschnitte mit definierten Wanddickenunterschieden sowie scharfen Innen- und Außenradien auf wirtschaftliche Weise erzeugt werden. Im einzelnen läßt sich das Herstellungsverfahren in der Weise vornehmen, daß die nach Profilgestalt, Anforderungen und Bedingungen des Fertigungsablaufes entsprechend bemessenen bandförmigen Teilstücke

so in kontinuierlichem Ablauf, gegebenenfalls kaltprofiliert in streifenförmigen Teilbereichen auf eine Schweißtejnperatur von ca. 1250 bis 130O⁰C erhitzt durch die gleichzeitig eine Warmformgebung bewirkende Preßschweißung zusammengefügt und anschließend fertig geformt werden. Je nach dem gewünschten Profilquerschnitt ergeben sich sehr unterschiedliche Kombinationen in der Führung der Teilabschnitte und im Verfahrensablauf.

Die bandförmigen Teilabschnitte können einerseits flach übereinander oder in einem bestimmten sp'tzen Winkel zueinander in horizontalen oder vertikalen Ebenen durch einseitige Preßschweißung zusammengefügt werden. Sie können in den gleichen Ebenen auch einseitig überlappt verbunden werden. Es ist auch die Verbindung des Kantenbereiches eines Teilstreifens mit einem mittleren Bereich des anderen Teilstreifens möglich. Zur Herstellung von Hohlkörpern können mehrere Teilbereiche der über- oder gegeneinander

angeordneten Teilstücke miteinander verbunden werden.

Vielfach wird es für den Ablauf des gesamten Umformvorganges vorteilhaft sein, die Teilstreifen im losen oder auch bereits zusammengefügten Zustand in bekannter Weise in eine andere Ebene zu verdrillen. Ein solches Verdrillen kann gegebenenfalls auch gleichzeitig mit dem Zusammenführen der Teilstreifen zum PreßschweiB- und Warmformgebungsvorgang erfolgen.

Zur partiellen Erwärmung können alle hierfür geeigneten Wärmequellen, wie Brennerstrecken, Widerstandserhitzung mit Rolltrafos oder die konduktive Erwärmung mit Hochfrequenzstromquellen eingesetzt werden. Da bei dem Verfahren der Erfindung eine konzentrierte, schnelle und wirtschaftliche optimale Erwärmung erwünscht ist, sind Anlagen der Mittelfrequenz-Induktionserwärmung sehr zweckmäßig. Dabei erfolgt die Erwärmung der von der Bandkante abgelegenen partiellen Bereiche mit Linieninduktoren, die bei größeren Materialdicken korrespondierend ober- und unterhalb des durchlaufenden Bandes angeordnet sein können. Bei Erwärmung der Bandkanten können hierzu die Bandkante umfassende Tunnelinduktoren eingesetzt werden, die gegenüber den Linieninduktoren einen besseren thermischen Wirkungsgrad ergeben. Je nach Banddicke, Erwärmungsbreite und installierter elektrischer Leistung können Erwärmungsgeschwindigkeiten erzielt werden, die durchaus in den Bereichen der Arbeitsgeschwindigkeiten liegen, wie sie beispielsweise bei Walzprofilier- und Rohrschweißanlagen üblich sind.

In der einfachen Lösung für die Verarbeitung von zwei Teilstreifen würde sich für die Durchführung der Erfindung folgender Verfahrensablauf ergeben:

Als Ausgangsmaterial wird bandförmiges Material — im wesentlichen warm- oder kaltgewalzter Bandstahl — in Ringen eingesetzt. Nach Ablauf von den neben-, hinter- oder übereinander angeordneten Haspelanlagen durchlaufen die Bänder jeweils eine Richtmaschine, eine Einrichtung zum Aneinanderschweißen der Bandenden und eine Bandspeichereinrichtung. Danach kann eine Walzprofilieranlage vorgesehen werden, in der die Bänder eine Vorprofilierung erhalten können.

Bei Verzicht auf eine Vorprofilierung kann die Walzprofilieranlage der Führung und dem Antrieb der Bänder dienen. Anschließend werden die Teilstreifen in den Einrichtungen zur partiellen Erwärmung auf Schweißtemperatur erhitzt. Vor dem Preßschweißvorgang können gegebenenfalls die Teilstreifen durch Führungsrollen verdrillt und/oder die einzelnen Teilbereiche mittels Abbiegen in eine für die Schweißung und Warmformgebung günstige Stellung gebracht werden. Die mit der Preßschweißung kombinierte Warmformgebung erfolgt dann weitgehend in geschlossenen Kaliberstichen. Wegen der besseren Kühlung werden für die in einem oder mehreren aufeinanderfolgenden Stichen angeordneten Kalibern bevorzugt Rollenumformwerkzeuge eingesetzt. Es können naturgemäß auch Matrizen aus hitzebeständigem Material mit Innenkühlung und gegebenenfalls unter zusätzlicher Anwendung eines geeigneten Gleitmittels verwendet werden. Die nicht angetriebenen Warmformwerkzeuge können in jeder beliebigen Winkelstellung an einer kreisförmigen Lünette unter optimaler Krafteinwirkung auf den umzuformenden Werkstoff angeordnet sein.

In der sich an die Warmformgebung anschließenden Kühlstrecke sollte die Abkühlung des gesamten Querschnittes mittels Luft oder Wasser so gesteuert werden, daß die verbleibende Restwärme die nachfolgende Kaltformgebung in bekannter Weise begünstigt. Entscheidend ist ausschließlich, daß die Kaltformgebung außerhalb des Blaubruchgebietes des jeweiligen Werkstoffes geschieht Wenn die nachgeordneten mechanischen Einrichtungen, insbesondere wegen Erhaltung der notwendigen Schmierwirkung in den Lagern, erhöhte Temperaturen zulassen und die Restwärme das erforderliche Wärmevolumen bietet, sollte eine KaItformgebung oberhalb des Blaubruchgebietes angestrebt werden. Auf jeden Fall bietet eine Ausnutzung der Restwärme mannigfaltige Vorteile. Neben der Begünstigung der Kaltformgebung kann der Einsatz von Kühlmedien reduziert und die im Profil bei normaler Kaltformgebung verbleibenden Restspannungen vermindert werden.

Bei Ausnutzung einer Restwärme für die abschließende Kaltformgebung empfiehlt es sich, zwischen dieser und dem Richtvorgang gegebenenfalls noch eine weitere Kühlstrecke vorzusehen, damit die Profile absolut gerade und drillfrei bleiben und dann auf Gebrauchslängen geschnitten werden können.

Für die Warmformgebung steht das partiell erwärmte Werkstoffvolumen zur Verfügung. Durch die Führung der kalten Bandbereiche und entsprechenden Gestaltung de^, Warmformkaliber wird ein ungehinderter Werkstofffluß quer zur Durchlaufrichtung erreicht. In Verbindung mit der Warmformgebung können auch Umformvorgänge zur Aufbringung von Oberflächenstrukturen, Prägungen, Noppen u. dgl. durch umlaufende Werkzeuge oder intermittierend arbeitende Gesenke vorgenommen werden.

Zur Herstellung von Hohlkörpern können in einer vereinfachten Lösung zunächst in bekannter Weise zwei Halbprofile hergestellt, diese gegeneinander verdreht, beidseitig in flächigen Kantenbereichen erwärmt und unter gleichzeitiger Warmumformung verschweißt werden. Die nach außen weisenden doppelten Kantenbereiche können dabei auf Wandstärke reduziert und/oder in anderer Weise umgeformt werden. Diese Herstellungsweise führt gerade bei komplizierten Anschlag-Formrohren zu vereinfachten Fertigungsbedingungen.

In einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens können auch Hohlkörper mit unterschiedlich großen und verschiedenartig gestalteten Hohlräumen hergestellt werden. Dazu ist nur noch ein weiterer Teilbereich innerhalb der Teilstücke neben den Kantenbereichen zu erwärmen und zu verbinde;. Bei sehr dünnwandigem Material ist es möglich, auch solche flachgedoppelten Bänder dann mittels pneumatischer oder hydraulischer Druckmedien zu - mehrkammerförmigen Hohlkörpern, z. B. Heizkonvektoren, aufzudrükken. Zur weiteren Reduzierung der Wanddicke können auch die gedoppelten Bänder zunächst nochmals kalt nachgewalzt werden.

Zur Begünstigung der Erwärmungsbedingungen und schnelleren Erzielung der erforderlichen Schweißtemperatur können auf die vorerwärmten Teilbereiche in bekannter Weise Sauerstoffstrahlen einwirken, wie es ebenfalls möglich ist, die erwärmten und zu verschweißenden Flächen durch einen Schutzgasschleier vor der umgebenden Atmosphäre zu schützen.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele nachstehend erläutert

Fig. 1 bis 6 zeigen in symbolhafter Darstellung eine Auswahl der verschiedenen Kombinationsmöglichkeiten von Teilstreifen in ihren Lagen zueinander und den

in Schraffur angegebenen Wärmezonen.

F i g. 7 bis 11 stellen Profile dar, welche Ausbildungsmöglichkeiten mittels Warmformgebung der nach F i g. 1 durch einseitige Preßschweißung zusammengesetzten Teilstreifen veranschaulichen.

In dc*F i g. 12 bis 14 sind Ausfuhrungsbeispiele fertig kaltgeforlnter Querschnitte gezeigt die sich auf die Ausbildung der Preßschweißung nach F i g. 7 beziehen.

F i g. 15 und 16 kennzeichnen anhand einrfc U-Profils zwei Beispiele für die bildsamen Formgebungsmöglichkeiten eines Wulstes des Profils nach Fig. 13, auch quer zur Durchlaufrichtung des Arbeitsablaufes.

Fig. 17 bis 19 zeigen Querschnittsbeispiele, wie sie aus der Teilstreifenlage entsprechend F i g. 2 entwickelt werden können.

F i g, 20 bis 22 zeigen Profilierungen, die bevorzugt nüs Βί«πα!«^π£π nsch F i". 3 entwickelt sind.

F i g. 23 bis 25 stellen Profilierungen dar, die aus Teilstreifenlagen nach Fig.4 hergestellt werden können.

F i g. 26 veranschaulicht ein dünnwandiges Flossenrohr im Querschnitt

Fig.27 stellt einen Zweikammer-Hohlkörper nach dem Verfahren der Erfindung dar.

F i g. 28 zeigt die Gestaltung eines Hohlprofils aus einem unverformten und einem vorgeformten Teilstück.

Fig.29 und 30 zeigen gemäß der Erfindung preßgeschweißte Hohlprofile.

Fi £.31 veranschaulicht ein offenes Profil, das aus einem ungeformten und einem vorgeformten Teilstück zusammengefügt ist

Fig.32 und 33 lassen offene Profilquerschnitte erkennen, die aus zwei vorgeformten Teilstücken hergestellt sind.

Fig.34 veranschaulicht ein Beispiel für das erfindungsgemäße Verfahren im schematischen Ablauf.

F i g. 35 zeigt einen Linieninduktor zur Erwärmung mittlerer Bandbereiche in perspektivischer Darstellung.

F i g. 36 zeigt einen Tunnelinduktor zur Erwärmung von Kantenbereichen, ebenfalls in perspektivischer Darstellung.

F i g. 37a bis 38e veranschaulichen eine Stichfolge zur Herstellung eines U-Profiles mit einem T-förmigen Wulst im Steg aus zwei Teilstreifen in schematischer Form.

F i g. 38a bis 38j stellen die Herstellungsstadien für ein Anschlag-Hohlprofil nach dem Verfahren gemäß der Erfindung dar.

In den F i g. 1 bis 6 sind einige Kombinationsmöglichkeiten von bandförmigen Teilstücken veranschaulicht. Nach Fig. 1 können die gleich breiten und gleich dicken Teilstücke übereinanderliegend im Bereich einer Kante verschweißt werden. IMe Teilstücke Können nach F i g. 2 ungleich breit und dick sein. Nach Fig.3 sind die Teilstücke gegeneinander versetzt und im Bereich der gegenüberliegenden Kanten verschweißt

Nach Fig.4 werden die Teilstücke im Bereich gegenüberliegender Randzonen mittels durchgehender Schweißung verbunden. Auch hier können die Teilstreifen unterschiedlich breit und dick sein sowie versetzt gegeneinander angeordnet werden. Entsprechend Fig.5 sind die Teilstücke in beiden Kantenbereichen miteinander verschweißt, während nach Fig.6 noch eine zusätzliche Schweißung im mittleren Bereich vorgesehen ist. Neben unterschiedlichen Abmessungen können auch verschiedene Qualitäten vereinigt werden, soweit es sich um schweißbare Werkstoffe handelt Außer in den gezeichneten Lagen können die Teilstreifen auch vertikal oder in jeder anderen beliebigen Winkelstellung zusammengefügt werden. Die gunstigste Lage der Teilstreifen zueinander zum Zeitpunkt der Preßschweißung ergibt sich im wesentlichen aus den notwendigen Umformbedingungen.

Der Einfachheit halber wird in den F i g. 7 bis 11 nur an dem Werkstück nach F i g. 1 gezeigt, welche Warmformgebungsmöglichkeiten im Bereich der Preßschweißung und mit dieser zusammen gegeben sind. Auch hier handelt es sich nur um einen knappen Ausschnitt denkbarer Formgebungen, wie auch in allen anderen der folgenden Beispiele.

Ebenfalls aus Vereinfachungsgründen sind in den F i g. 12 bis 14 nur am Beispiel des Profils der F i g. 7 die anschließenden Kaltformmöglichkeiten gezeigt.

An einem U-Profil entsprechend der F i g. 13 ist in den Fig. 15 und 16 dargestellt daß mittels der Warmformgebung auch Formänderungen quer zur Durchlaufrichtung vorgenommen werden können.

In den Fi g. 17 bis 19 sind Sonderprofile gezeigt, die vornehmlich aus Teilstreifen entsprechend der Lage der Streifen nach F i g. 2 entwickelt sind. Es handelt sich um Profile mit einem verdickten Fuß. Selbstverständlich kann diesem Fuß durch die Warmformgebung noch eine andere Gestalt gegeben werden.

Dies gilt ebenso für die Profile nach den F i g. 20 bis 22 mit einem verdickten Zwischenbereich, die bevorzugt aus Teilstreifen entsprechend der Lage der Streifen der F i g. 3 hergestellt werden.

Die Querschnitte in den F i g. 23 und 24 weisen durch die ausgeprägte Materialanhäufung in den äußeren Bereichen sehr günstige statische Eigenschaften auf. Bei F i g. 25 handelt es sich um ein U-Profil mit warmgeformter Schwalbenschwanzführung. Die Profile nach den F i g. 23 bis 25 werden zweckmäßigerweise aus drei Teilstreifen nach F i g. 4 entwickelt

In den F i g. 26 und 27 sind Hohlkörper gezeigt, die aus den Bandlagen nach den F i g. 5 und 6 herstellbar sind. Im wesentlichen handelt es sich um dünne Bandmaterialien, die lediglich durch Preßschweißung zusammengefügt werden und in besonderen Fällen auch im Bereich der Preßschweißung warmgeformt sein können. Sie werden im kontinuierlichen Ablauf auf Gebrauchslängen abgelängt oder, sofern die gedoppel ten Bänder einer weiteren Kaltwalzung oder Warmbe handlung unterzogen werden sollen, zu Bunden aufgewickelt Die Formgebung zu Hohlprofilen bei diesen vorteilhaft im wesentlichen unter ' mm dicken Bandmaterialien erfolgt in einem separaten Arbeitsso gang bevorzugt durch Aufweiten mittels pneumatischer oder hydraulischer Druckmedien.

Wenn dickere Materialien zu Hohlkörpern verarbeitet werden, so wird im allgemeinen entsprechend den Ausführungsbeispielen in den F i g. 28 bis 30 verfahren.

Nach F i g. 28 wird z. B. nur ein Teilstreifen kalt zu einem

trapezförmigen Profil vorgeformt und mit einem

* unverformten, den Boden des Hohlprofiles bildenden dickeren Teilstreifen verschweißt Nach den Beispielen der F i g. 29 and 30 sind die zwei entweder symmetrisch oder unsymmetrisch vorgeformten Halbproffle in den schraffiert dargestellten Bereichen zusammengefügt, wobei diese Bereiche, wie am Beispiel der Fig.30 sichtbar, nicht nur zu einem rechteckigen Anschlag kalibriert, sondern auch in ausgeprägteren Formen warmgeformt werden können.

Auf diese Weise können die verschiedensten Hohlprofile mit einem oder auch mehreren dicht voneinander getrennten Hohlräumen hergestellt werden, wobei

solche Hohlkörper im wesentlichen durch die außerhalb der Hohlräume angeordneten Schweißverbindungen und/oder zusätzlich Formgebungsverbindungen gekennzeichnet sind.

In der Flg. 31 ist beispielhaft ein offener Profilquerschnitt dargestellt, der dergestalt hergestellt wird, daß mindestens ein kalt vorgeformter Bereich eines Teilstreifens mit einem unverformten zweiten Teilstreifen in einem von dessen Kante abgewandten Bereich verschweißt wird.

Es kann auch erforderlich sein, zwei oder gegebenenfalls auch mehr als zwei kalt vorgeformte Teilstücke miteinander zu verbinden und sie dann unter Verzicht auf insbesondere weitere Kaltformgebungen lediglich noch auf Gebrauchslängen abzutrennen. Solche Erfordernisse ergeben sich im wesentlichen aus der Geometrie der gewünschten Endqucrschrsiitc, die entweder für die nachfolgende Endprofilierung zu sperrig oder zu kompliziert sein können. Beispiele hierzu sind in den F i g. 32 und 33 gezeigt.

In der F i g. 34 ist in schematischer Darstellung eine bevorzugte Anordnung der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung veranschaulicht. Bandförmige Ausgangsmaterialien 1 und 2 werden von den Ringen 3 und 4 abgewickelt, durchlaufen jeweils eine Richtmaschine 5, 6, eine Schere 7, 8 mit einer Schweißanlage 9, 10 zur Verbindung der Bandenden und anschließend eine Bandspeichereinrichtung 11,12, die hier in Form von Bandschlaufen dargestellt sind. Diese Bandspeicher sind wichtig, damit beim Verbinden der Ringenden der Banddurchlauf wegen der gleichmäßigen Erwärmung, Schweißung und Warmformgebung nicht unterbrochen wird. Diese dargestellten Einrichtungen, die für jeden Teilstreifen als separate Bandvorbereitung vorhanden sind, können je nach Zweckmäßigkeit und örtlichen Gegebenheiten neben-, hinter- oder auch übereinander angeordnet werden.

Aus den Bandvorbereitungen werden die Teilstreifen 1 und 2 einer gemeinsamen Walzprofilieranlage 13 zugeführt In dieser Anlüge können die Teilstreifen kalt vor- oder fertiggeformt werden. Dies kann für die beiden Teilstreifen 1 und 2 in den gleichen Formgerüsten oder auch versetzt zueinander erfolgen. Vorteilhaft dürfte es sein, die Formgerüste der Walzprofilieranlage 13 in bekannter Weise mit stufenlos regelbaren Einzelantrieben auszustatten, damit ein absoluter Gleichlauf der beiden Teilstreifen 1 und 2 gewährleistet ist Wenn keine Kaltumformungen vor dem Zusammenfügen vorgenommen werden, kann die Walzprofilieranlage 13 lediglich zur Führung und zum Bandantrieb dienen. Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es unerheblich, ob jeder Teilstreifen durch eine separate Walzprofilieranlage oder bei Verzicht aaf Vorverformung durch bloße Treibrollenpaare geführt wird.

Nach Passieren der Walzprofilieranlage 13 werden die Teilstreifen 1 und 2 auseinandergeführt und mittels der nicht angetriebenen Umlenkrollen 14 und 15 in Position gestellt, die für die nachfolgende Erwärmung; Warmformgebung und Kaltumformungen am günstigsten ist Als Erwärmungseinrichtung kann vorzugsweise eine Mittelfrequenz-Induktionsanlage vorgesehen werden, wobei die Induktoren 16 und 17 je nach Lage der zu erhitzenden Zone als Linieninduktor 25 nach Fig.35 oder als Tunnelinduktor 26 for den Bandkantenbereich nach Fig. 36 ausgebildet sein können. Die Erwänmmg auf Schweißtemperatur kann in bekannter Weise dnrch Sauerstoffzuführung unterstützt werden, der irt nicht gezeichneten Düsen auf die Erwärmungszonen aufgeblasen wird.

Anschließend werden die Teilstreifen 1 und 2 wiederum durch nicht angetriebene Rollenpaare 18 und

s 19 zusammengeführt, wobei gegebenenfalls diese Rollenpaare gleichzeitig gewisse einfache Umformvorgänge bewirken können. Daran schließt sich die Preßschweißung in Verbindung mit der Warmformgebung in den als Rollenpaare dargestellten Kalibern 20

ίο an, die aus horizontal, vertikal oder in jeder beliebigen Winkelstellung angeordneten Umformrollen oder gegebenenfalls auch Matrizen bestehen können. Zur Verbesserung der Schweißgüte der teilweise relativ breiten Preßschweißungen empfiehlt es sich, als Schute gegenüber der aggressiven Atmosphäre eine Abschirmung durch eine Schutzgaszone zwischen Erwärmung und Prsßschweißun" vorzusehen.

Im Anschluß an die Preßschweißung und Warmformgebung erfolgt zweckmäßig eine gesteuerte Abkühlung auf eine definierte Restwärme des nunmehrigen Gesamtquerschnittes 21, was bei der skizzenhaften Darstellung durch einen Wasserspritzkaston 22 veranschaulicht ist Es kann auch jede andere Art der Abkühlung — beispielsweise ein Wasserbad oder ein

Luftkanal — gewählt werden.

Danach wird der Querschnitt einer weiteren Walzprofilieranlage 23 zugeführt, wobei diese Walzprofilieranlage mittels ihrer angetriebenen Rollen zusammen mit der Walzprofilieranlage 13 in geschwindigkeitsge mäßer Abstimmung den Banddurchlauf durch die Gesamtanlage bewirkt

In der Walzprofilieranlage 23 können die Schritte der Kaltumformung zu der endgültigen Querschnittsgestaltung erfolgen, und zwar im wesentlichen bei gegenüber der Raumtemperatur erhöhten Temperaturen. Hierdurch wird die Umformung begünstigt und gleichzeitig eine Minderung der bei normaler Kaltformgebung in dem Querschnitt verbleibenden Umformspannungen erreicht Wenn nach der Preßschweißung und Warmum formung auf weitere Kaltuirformschritte verzichtet wird, so kann die Walzprofilieranlage 23 lediglich dem Richtvorgang und dem Profildurchlauf dienen.

Im Anschluß an die Kaltformgebung und gegebenenfalls einer weiteren Abkühlung vor dem Richten erfolgt das Ablängen der fertigen Profile auf Gebrauchslängen mittels einer Trenneinrichtung 24.

In den F i g. 37a bis 38e sind die Stichfolgen für die Herstellung eines U-Profiles 27 mit einem T-förmigen Wulst 28 im Steg verdeutlicht Im Schritt der Fig.37a

so 'st in perspektivischer Form gezeigt, wie die beiden unverformten Teilstreifen 29 und 30, die in den Tenbereichen 31* 32 auf Schweißtemperätur erwärmt sindV mittels nicht gezeichneter Führungen hochkant und bogenförmig zusammengeführt werden. Mit den

gleichen Führungen wird im Schritt der F i g. 37b durch die Oberwelle 33 und die Unterwelten 34 bis 36 ein leichtes Abbiegen der Teilstreifen am Rande der Erwärmungszone bewirkt Im Schritt der Fig.37c erfolgt sodann der Preßschweißvorgang durch eine Rolle 37 und die horizontal angeordneten Scheiben 38 und 39, mittels denen gleichzeitig eine tropfenförmige Wulstbildung 40 vorgenommen wird.

Dadurch, daß der Walzspalt offen ist, kann ein ungehinderter Materialfluß erfolgen. Erst im weiteren Schritt der Fig.37d erfolgt in einem geschlossenen Kaliber, das ans den vertikal umlaufenden Rouen 41 und 42 und den horizontal umlaufenden Scheiben 43 und 44 gebildet wird, die endgültige Warmumformung zu

».inem T-förmigen Wulst 28. In der Walzprofilieranlage 23 der Fig.34 enthält der zusammengefügte Querschnitt durch die Kaltumformschritte f—k — die der Einfachheit halber gestrichelt dargestellt sind — die endgültige U-förmige Gestalt der F i g. 37e.

In der Fig.38 ist in einer vereinfachten schematischen Darstellung der Fertigungsablauf eines Hohlprofiles entsprechend der Fig.30 veranschaulicht. Die Schritte a—e erfolgen in der Walzprofilieranlage 13 zur Erzeugung der beiden Halbprofile 45 und 46, die dann mittels der Umlenkrollen 14 und 15 in den Schritten f und gum 90° verdreht werden. Im Schritt Λ findet durch die angedeuteten Tunnelinduktoren 47 bis 50 die Erwärmung, im Schritt ;' das Preßschweißen und eine Vorwarmumformung und letztlich im Schritt j die endgültige Ausformung des T-förmigen Wulstes bei l^nntmularlintiom A rköi »coklatlf CtQt t

nUlltlllUIVI IIWII^lll I «> uw.ww.uu. u.u*».

Die Erläuterungen mußten sich naturgemäß auf das

Beschreiben weniger Ausführungsbeispiele beschränken. Die Vielgestaltigkeit der Formgebungsmöglichkeiten kanr. Variationen in der Anordnung der Einrichtungen und im Verfahrensablauf bedingen. Aus wirtschaftlichen Erwägungen dürfte es sich, wie bei allen anderen Umformverfahren, als zweckmäßig erweisen, für bestimmte, nach Geometrie und Abmessung sehr unterschiedliche Profilgruppen unter Berücksichtigung der prinzipiellen erfinderischen Überlegungen entsprechende Verfahrenswege und daran angepaßte Einrichtungen zu entwickeln.

Ein wichtiger Bestandteil des Verfahrens der Erfindung beruht auch in der Anwendung bewährter elektrischer und mechanischer Mittel, so daß auch durch die Einbeziehung vorhandener Anlagen die Durchführung des Verfahrens mit vertretbarem Aufwand und ohne besondere Risiken möelich ist.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Profilen, Hohlkörpern u. dgl. aus mehreren, vornehmlich aus Stahl bestehenden bandförmigen Streifen konstanter Dicke von ebenflächiger und/oder profilierter Querschnittsform durch Verschweißung an den zu verbindenden Zonen* dadurch gekenn- Ό zeichnet, daß im kontinuierlichen Verfahrensablauf zwei oder mehr Streifen konstanter Dicke in flächig aufeinanderliegenden Teilbereichen erwärmt und dort durch Preßschweißung zu Profilen oder Hohlkörpern mit einer an vorbestimmten Stellen des is Querschnittes von der Dicke der Ausgangsstreifen abweichenden Gesamtdicke und/oder Querschnittsgestaltung «on homogener Struktur zusammengefügt werden, und daß im unmittelbaren kontinuierlichen Ablauf andere Teile des Profils einer a> Kaltformgebung unterworfen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Vereinigung der bandförmigen Streifen konstanter Dicke zu ,einem Profil mit über den Querschnitt abweichender örtlicher Dicke die Querschnittsform der Verdickung durch unmittelbare Warmformgebung verändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abkühlung des Werkstoffs der Preßschweißung ;and Wcnnformgebung nachgeordnet ist

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Streifen von zueinander unterschiedlicher Dicke für die Vereinigung derselben verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Streifen unterschiedlicher Werkstoffqualität vereinigt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit der Warmformgebung auch Umformvorgänge im wesentlichen quer zur Durchlaufrichtung, z. B. zur Aufbringung von Oberflächenstrukturen, Prägungen, Noppen, durch umlaufende Werkzeuge oder intermittierend arbeitende Gesenke vorgenommen werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterstützung der Warmformgebung Mittel verwendet werden, die einen Materialfluß quer zur Banddurchlaufrichtung so begünstigen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der der Preßschweißung und Warmformgebung nachgeordneten Kühl' strecke die Abkühlung so gesteuert wird, daß die nachfolgende Kaltformgebung bei einer Temperatur oberhalb der Raumtemperatur, jedoch außerhalb des für den jeweiligen Werkstoff in Betracht kommenden Blaubruchgebietes erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne oder sämtliche Teilstreifen vor der partiellen Erwärmung mittels Umlenksysteme in eine gegenüber dem bisherigen Bandablauf andere Ebene gestellt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstreifen zum PreQschweißen durch Führungsrollen zusammengeführt werden, die eine weitere Teilumformung bewirken können,

11, Verfahren nach einem der Ansprüche -i bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die partielle Erwärmung der Teflstreifen durch Mittelfrequenz-Induktionsanlagen erfolgt

IZ Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die partielle Erwärmung durch Linieninduktoren vorgenommen wird, die oberhalb und/oder unterhalb der Bandoberfläche angeordnet sind.

13; Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet daß zur Erwärmung der Bandkantenbereiche die Kanten umfassende Tunnelinduktoren verwendet werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die partielle Erwärmung auf Schweißhitze in an sich bekannter Weise durch Aufblasen von Sauerstoff unterstützt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet daß der Arbeitsablauf nach der partiellen Erwärmung bis zur Preßschweißung und Warmformgebung in einer Schutzgaszone erfolgt

16. Einrichtung zur Herstellung von Profilen und Hohlkörpern aus mehreren metallenen, vornehmlich aus Stahl bestehenden Streifen konstanter Dicke von ebenflächiger und/oder profilierter Querschnittsform durch Verschweißen an den zu verbindenden Zonen, wobei die Einrichtung im wesentlichen eine für jeden Teüstreifen separate Bandvorbereitung, eine Walzprofilieranlage, Umlenksysteme, Erwärmungs.einrichtung, Führungsrollen, eine Vorrichtung zur Verschweißung, eine Abkühlvorrichtung und eine Trenneinrichtung aufweist wobei die Teüstreifen in einem unmittelbaren kontinuierlichen Ablauf durch die Einrichtungsteile transportiert werden, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Preßschweißung und Warmformgebung (20).

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandvorbereitung in bekannter Weise aus einer Haspel (3), einer Richtmaschine (5), einer Schere (7) mit Querschweißanlage (9) sowie einer Bandspeicheranlage (11) zusammengesetzt ist.

18. Einrichtung nach den Ansprüchen 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise stufenlos regelbaren Walzprofilanlagen (13,23) den Banddurchlauf durch die Gesamteinrichtung bewirken.

19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis

18, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Walzprofilieranlage (13) ein Treibrollensatz vorgesehen ist.

20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis

19, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Walzprofilieranlage (23) eine Richtmaschine oder eine Aufwickelhaspel vorgesehen ist.

21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis

20, dadurch gekennzeichnet, daß die Umformwerkzeuge der Warmformgebung an einer kreisförmigen Lünette in jeder beliebigen Winkelstellung angeordnet sind.

22. Finrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis

28 13 $35

21, dadurch gekennzeichnet, daft die Warmumformung durch umlaufende FormroUen oder feste Matrizen in Verbindung mit einer Kühlung erfolgt.

23, Einrichtung nach einem der Ansprüche j 6 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltformgebung(23)leine Kühlstreckenachgeordnetist