DE2813636C3 - Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Profilen aus Metall, vornehmlich von Stahlprofilen - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Profilen aus Metall, vornehmlich von StahlprofilenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Ansprüche 1 und
10.
Es ist bekannt, Profile von offener oder geschlossener Art aus Metall in vielfältiger Querschnittsgesta'tung im
kontinuierlichen Verfahren herzustellen, wobei im wesentlichen die Herstellung mittels eines Walzverfahrens
auf warmem oder kaltem Wege durchgeführt wird.
Das Wannwalzen dient zur Herstellung von offenen Profilen in großen Losen und zumeist standardisierten
Abmessungen, schließt jedoch die Erzeugung aller komplizierten Querschnitte und bestimmter Abmessungs-Dicken-Verhältnisse
aus. Dagegen erlaubt das Strangpressen die Produktion von komplizierten offenen und geschlossenen Formen, allerdings innerhalb
sehr enger technischer Grenzen, wobei dieses Verfahren zudem noch sehr aufwendig ist.
Neben diesen bekanntesten Warmumformverfahren, die gleichmäßig auf die hohe Umformtemperatur
erwärmte Vorprodukte (Blöcke, Knüppel, Preßlinge etc.) voraussetzen, werden bedeutende Anteile der
stabförmigen Profile durch Kaltumformungen bei Raumtemperatur aus Blechen und Bändern mittels
Walzprofilieren, Abkanten und Ziehen hergestellt. Die solchermaßen erzeugten Profile weisen Profilquerschnitte
von insgesamt nahezu gleichbleibenden Wanddicken auf, wobei lediglich in den Biegebereichen durch
die Kaltformgebung bedingte geringfügige Materialeinschnürungen auftreten. Darüber hinaus erfordert die
Kaltformgebung von der Werkstoffdicke, Materialgüte und den Biegeradien abhängige Mindestschenkellängen.
Für die Erzeugung von Rohrquerschnitten sind ebenfalls die verschiedensten Warm- und Kaltformmethoden
bekannt. Allen diesen Verfahren ist eigen, daß die Wandstärke über den Querschnitt gleichbleibend ist.
Nur allenfalls können mittels des verhältnismäßig aufwendigen Strangpreßverfahrens rohrförmige Querschnitte
innerhalb bestimmter Grenzen mit Wandstärkenunterschieden hergestellt werden.
Es besteht seit langem ein vielschichtiges Bedürfnis an stabförmigen Profilen, insbesondere aus Stahl mit
offenem oder geschlossenem Querschnitt, die nach keinem der genannten Verfahren entweder technisch
noch wirtschaftlich herstellbar sind. Diese Profile sind relativ dünnwandig und der Hauptteil des Querschnittes
weist eine gleichbleibende Wanddicke auf, nur an bestimmten Querschnittsbereichen ist eine Material-Anhäufung
oder -Verringerung erwünscht. Soweit es um die stellenweise Material-Anhäufung innerhalb des
Querschnittes geht, waren Anstrengungen im wesentlichen darauf gerichtet, Kaltprofile mit scharfkantigen
Außenradien zu erzeugen. Dazu wurden vornehmlich warmgewalzte Wulstbänder (siehe u. a. auch Mitteilungen
der Deutschen Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung und Oberflächenbehandlung e.V., Bd. 19,
Jahrg. 1968, Nr. 13, Seiten 209-221) eingesetzt, die dann kaltprofiliert wurden. Diese Technologie ist jedoch
deshalb weitgehend als überholt anzusehen, weil von den modernen Warmwalzwerk!.* J'ese Wulstbänder in
der erforderlichen Vielfalt und kleinen Losen nicht mehr zur Verfügung gestellt werden können. Außerdem
handelt es sich hierbei lediglich um eine zeitlich unterbrochene Aneinanderreihung bekannter Formgebungsverfahren.
Ferner ist auch bereits versucht worden, kaltgeformte
Erzeugnisse nachträglich partiell zu erwärmen, um bestimmte Materialbereiche, insbesondere die Biegekanten,
zu verändern, wobei die Materialdicke im wesentlichen unverändert bleibt.
Weiterhin ist es bekannt, die Kaltformgebung durch erhöhte Temperaturen zu verbessern. Hierzu bedient
man sich der verschiedensten Wärmequellen, die ihre Wärme sowohl an die Bänder wie auch die Umformwerkzeuge
abgeben. Hierbei werden jedoch weder Warmformgebungstemperaturen über 800=C erreicht
noch angestrebt, sondern es soll lediglich die Formgebung von Werkstoffen,die bei Raumtemperatur schwer
ίο oder überhaupt nicht umformbar sind, unterstützt
werden.
Diese Verfahren (siehe u. a. »Bänder — Bleche —
Rohre« 8/1967, Nr. 7, Seiten 458-469) haben industriell keine Bedeutung erlangt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Entwicklung eines Verfahrens und der Schaffung einer
Einrichtung, bei welchem bzw. welcher die siabförmigen Profile mit offenem oder geschlossenem Querschnitt
von verhältnismäßig dünner Wanddicke mit an be-
-'() stimmten Querschnittsbereichen vorhandener Material-Anhäufung
oder -Verringerung in großer Vielfalt bei vertretbarem Investitionsaufwand wirtschaftlich mit
besten Qualitätsmerkmalen hergestellt werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe wird das im Kennzeichen
des Anspruchs 1 und des Anspruchs 10 Erfaßte erfindungsgemäß vorgeschlagen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfaßt.
Durch die Anwendung einer Kalt- und Warmformge-
Jd bung in einem kontinuierlichen Arbeitsablauf, ausgehend
von einem bandförmigen Material gleicher Wanddicke, ist es ermöglicht, die beschriebenen
neuartigen Profilquerschnitte mit vertretbarem Investitionsaufwand in außerordentlich wirtschaftlicher Weise
i"j bei vielgestaltigen Querschnittsformen und kleinen
Losgrößen erzeugen zu können. Das Verhältnis der Querschnittsabmessungen zur Wanddicke kann sehr
variabel gehalten werden. Es lassen sich filigrane Querschnittsformen mit Wanddickenunterschieden an
vorbestimmten Stellen mit optimaler Materialausnutzung entsprechend den statischen Erfordernissen bei
der Herstellungsmöglichkeit großer Längen auf einfache und wirtschaftliche Weise erzeugen. Durch die
integrierte Anwendung bewährter elektrischer und
4) mechanischer Mittel in Verbindung mit der Nutzung
metallurgischer und werkstoffmechanischer Gesetzmäßigkeiten innerhalb eines kontinuierlichen Arbeitsprozesses
lassen sich Profilquerschnitte, bevorzugt aus warm- oder kaltgewalztem Bandstahl, der verschiedensten
Querschnittsgestaltungen mit unterschiedlichen Wanddickeii einfach und zuverlässig herstellen. Es wird
dadurch nicht nur eine Lücke in den bekannten Profilgestaltungsmöglichkeiten ausgefüllt sondern auch
in allen Anwendungsbereichen der Technik die kon-
•n struktive und fertigungstechnische Ausbildung von Bauformen in fortschrittlicher Weise erweitert.
Die Verfahrensschritte der Warmformgebung können in der streifenförmigen Erwärmung eines oder
mehrerer Werkstoffbereiche auf eine angemessene
w) Warmformgebungstemperatur, die bei normalen Baustählen
etwa 900—10000C beträgt, in der Anwendung
besoK'lerer, den Werkstofffluß quer zur Durchlaufrichtung
unterstützenden Führungen, in ein- oder mehrstufigen Umformvorgängen und in einer gesteuerten
hi Abkühlung bestehen. Eine solche Warmformgebungsstrecke
ist der Kaltformgebung zumeist vorgeordnet. Sie kann jedoch auch in ganz bestimmten Fällen, z. B.
zur Erleichterung der Umformuns. insbesondere bpi
bestimmten Kantenausbildungen offener Profile und zur Erzielung engerer Toleranzen, der Kaltformgebung
nacligeordnet werden. Es kann auch gegebenenfalls zweckmäßig sein, die Warmformgebung zwischen den
einzelnen Stadien der Kaltformgebung vorzusehen. Es können hierbei alle möglichen Kombinationen zwischen
Warm- und Kalif rmgebung getroffen werden.
In der einfachsten und zu bevorzugenden Lösung kann sich folgender Verfahrensablauf ergeben:
Als Ausgangsmaterial wird bandförmiges Material, im wesentlichen warm- oder kaltgewalzter Bandstahl in
Ringen, eingesetzt. Nach Ablauf von Haspelanlagen durchläuft das Band eine Richtmaschine, eine Einrichtung
zum Aneinanderschweißen der Bandenden und eine Bandspeichereinrichtung. Hiernach erfolgt die
partielle Erwärmung, die Warmformgebung und die
Abkühlung. Anschließend kann das partiell warmvorgeformte Band entweder eine Walzprofilier- oder
Rohrschweißanlage durchlaufen und in bekannter Weise zum Fertigquerschnitt geformt und danach auf
Gebrauchslängen abgeschnitten werden. Zur partiellen Erwärmung können Wärmequellen, wie Brennerstrekken.
Widerstandserhitzung mit Rolltrafos oder die konduktive Erwärmung mit Hochfrequenzstromquellen
eingesetzt werden. Da bei dem Verfahren der Erfindung eine konzentrierte, schnelle und wirtschaftlich optimale
Erwärmung erwünscht ist, dürften Anlagen der Mittelfrequenzinduktionserwärmung am zweckmäßigsten
sein. Dabei kann 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, erfolgen. Wenn eine Erwärmung der Bandkanten erwünscht ist, 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 des durchlaufenden Bandes auf Warmformgebungstemperatur
erzielt werden, die in den Bereichen der Arbeitsgeschwindigkeit liegen, wie sie auch bei Waizprofilier-
und Rohrschweißanlagen üblich sind, so daß eine optimale Auslastung der nachgeschalteten Weiterbearbeitungseinrichtungen
gegeben ist.
Eine besondere Bedeutung haben die nach der Erfindung der Erwärmungsstrecke nachgeschalteten
Führungseinrichtungen. Im Gegensatz zum Warmwalzen, wo der Werkstofffluß im wesentlichen in
Walzrichtung erfolgt, soll dieser beim erfindungsgemäßen Verfahren quer zur Durchlaufrichtung des Bandes
stattfinden. Bei Stauchvorgängen innerhalb der Erwärmungszone sollen deshalb die benachbarten kalten
Werkstoffbereiche keilförmig aufeinander zu und bei Streckungsvorgängen dagegen auseinander geführt
werden. Diese notwendige Unterstützung des Werkstoffflusses kann durch Rollen oder Scheiben bewirkt
werden, die vorzugsweise unmittelbar neben den Erwärmungszonen angeordnet sind und in einem
Winkel zur Durchlaufrichtung anstellbar sind.
Da hierzu nur geringfügige Anstellkräfte erforderlich sind, kann es sich u. a. um fliegend gelagerte Unter- und
Oberrollen mit horizontalen Wellen handeln, die innerhalb ihrer seitlichen Ständer in verschiebbaren
Lagersteinen aufgenommen sind und durch eine gemeinsame Dreheinrichtung auf die gewünschte
Winkelstellung anstellbar sind. Bei sehr breiten Bändern emDfiehlt es sich, die seitlichen Ständer mit auerverlaufenden
Jochen zu überbrücken und an diesen die anstellbaren Führungsrollen anzuordnen. Hierdurch
sind im Gegensatz zur erstgenannten Ausführung keinerlei Durchbiegungen zu erwarten und darübci
·> hinaus können an den Jochen auch mehrere Rollenpaarc
aufgenommen werden, die über die gesamte Bandbreite beliebig anstellbar sind.
Im allgemeinen werden stets die freien Randbereiche durch die Führungseinrichtungen in die gewünschte
ι« Richtung zur Warmformgebung hin beeinflußt. Wenr
jedoch mehr als zwei Warmformgebungsbereiche — außer den Rändern — vorhanden sind, so sollen die
Warmformgebungen schrittweise erfolgen, d. h. eine mittlere Warmformgebung soll erst abgeschlossen sein
π bevor die danebenliegenden folgen. Bei Warmformgebungen
der freien Ränder kann auf eine unierstützendc
Beeinflussung des Werkstoffflusses im wesentlichen verzichtet werden.
Bei dem Warmformgebungsprozeß kann man zur Unterstützung des Materialflusses quer zur Walzrichtung
vorteilhaft so vorgehen, daß ein Walzspalt gebildet wird, der so gestaltet ist, daß dieser einer Vor- oder
Endstufe der gewünschten Warmformgebung entspricht. Hierzu können Schrägrollenpaare vorgesehen
sein.
Die eigentliche Warmformgebung kann in offenen und/oder geschlossenen Kalibern erfolgen. Bei den im
allgemeinen in Frage kommenden geringfügigen Umformgraden kann in einer bevorzugten Ausbildung des
erfindungsgemäßen Verfahrens auf den Antrieb der Warmumformwerkzeuge verzichtet werden, da der
Bandtrieb durch die Warmformgebungsstrecke von den nachgeschalteten Walzprofilier- oder Rohrschweißanlagen
übernommen werden kann und allenfalls durch den der Warmformstrecke vorgeordneten Treibrollensatz
unterstützt wird. Die Warmumformwerkzeuge können daher in jeder beliebigen Winkelstellung an
einer kreisförmigen Lünette unter optimaler Krafteinwirkung auf den umzuformenden Werkstoff angeordnet
werden. Hierdurch sind sehr komplizierte Umformungen in oft nur einem einzigen oder wenigen Schritten
möglich. Neben den der besseren Kühlung wegen zu bevorzugenden Rollenumformwerkzeugen können naturgemäß
auch Matrizen aus hitzebeständigem Material mit Innenkühlung und gegebenenfalls der zusätzlichen
Anwendung eines Gleitmittels eingesetzt werden.
In einer sich an die Warmformgebung anschließenden Kühlstrecke solhe 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, daß die Kaliformgebung 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 Kaltformgebung
oberhalb des Blaubruchgebietes angestrebt
μ werden. Auf jeden Fall bietet eine Ausnutzung der
Restwärme mannigfaltige Vorteile. Neben der Begünstigung der Kaltformgebung kann der Einsatz von
Kühlmedien reduziert und die bei der Kaltformgebung auftretenden Umformspannungen, deren Auswirkungen
beim Einsatz von Kaltprofilen zumeist unerwünscht sind, weitgehend unterdrückt werden.
In einer speziellen Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Warmformgebung der
Kaltformgebung nachgeordnet. Insbesondere bei bestimmten Kantenausbildungen von offenen Profilen
kann eine solche Maßnahme vorteilhaft sein, weil durch die Kantenausbildung anderenfalls die eigentliche
Kaltformumformung beträchtlich erschwert und zu aufwendigen Werkzeugen führen würde. Dies wird
vornehmlich bei verdickten Kanten der Fall sein. Darüber hinaus sind in einer solchen abgeänderten
Folge des erfindungsgemäßen Verfahrens auch sehr enge Abmessungstoleranzen in den freien Schenkeln zu
erreichen.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen nachstehend erläutert.
Fig. 1 bis 17 veranschaulichen in nicht maßstäblichen
Abmessungen und nur in wenigen Ausführungsbeispielen die Vielgestaltigkeit der nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hersellbaren Querschnittsformen.
Fig. 18 stellt das erfindungsgemäße Verfahren im schematischen Ablauf dar.
Fig. 19, 20 und 21 stellen die Stichfolge einer kombinierten Warm- und Kaltformgebung zur Herstellung
eines C-Profiles mit einer angestauchten Schwalbenschwanzführung im Boden in schematischer Form
dar.
Fig. 22 zeigt einen Linieninduktor zur Erwärmung mittlerer Bandbereiche in perspektivischer Darstell'ing.
Fig. 23 zeigt einen Tunnelinduktor zur Erwärmung von Bandkanten, ebenfalls in perspektivischer Ansicht.
F i g. 24 zeigt einen Führungsrollensatz zur Unterstützung des Werkstoffflusses bei der Warmformgebung in
einer schematischen Darstellung.
F i g. 25 zeigt den gleichen Führungsrollensatz der F i g. 24 in einem konstruktiven Ausführungsbeispiel.
Fig. 26 veranschaulicht eine Einrichtung zur Unter-Stützung
des Materialflusses quer zur Walzrichtung.
Fig. 1 stellt ein Hut-Profil mit durch Warmformgebung
im integrierten Arbeitsablauf verdickten Kanten dar, wobei alle übrigen Formgebungen auf kaltem Wege
erfolgt sind.
In Fig. 2 wird ein U-Profil gezeigt, dessen Kanten
gleichfalls in Form von Auflagern durch Warmformgebung angestaucht sind. Diese Auflager liegen absolut
parallel mit dem Steg des Profiles, und die Materialkonzentration in den Schenkeln erleichtert beispielsweise
die Einbringung von Gewindelöchern.
Fig.3 zeigt in den Beispielen a) bis f) weitere Ausbildungsmöglichkeiten der durch Warmformgebung
erzielbaren freien Kanten, gleichgültig, ob diese an einfachen oder komplizierten, auf kaltem Wege
hergestellten Profilquerschnitten vorgesehen werden.
Fig.4 weist beispielhaft auf die Möglichkeit zur Herstellung von Flachprofilen hin, wie die dargestellte
Schwalbenschwanzführung zeigt.
In der F i g. 5 ist ein Wulstprofil gezeigt, das vorteilhaft zur Herstellung von Kaltprofilen mit
scharfkantigen Außenradien einsetzbar ist, jedoch mittels der bekannten Verfahren, insbesondere von
Warmwalzwerken, nicht in der erforderlichen Vielfalt und in kleinen Losgrößen und vor allem auch nicht in
den gewünschten Dicken lieferbar ist. Dieses Wulstprofil kann unmittelbar nach der Warmformgebung zu
einem beliebigen Kaltprofil umgeformt werden. Es kann jedoch gegebenenfalls auch nach der Warmverformung
und einem anschließenden Kaltrichtgang aufgehapselt und in Ringen anderen Verarbeitungsanlagen zugeführt
werden.
An dem Profil nach F i g. 6 wird verdeutlicht, daß auch ohne ausgeprägte partielle Material-Anhäufung oder
-Verdrängung mittels der Warmformgebung Umformungen recht komplizierter Art, wie beispielsweise die
gezeigte Durchsetzungeines Profilbodens,um Materialdicke
und weniger mit Unterschneidungen vorgenommen werden können, die bislang bei dünnwandigen und
breiten Profilen durchzuführen nach bekannten Methoden nicht möglich waren. Die in diesem Beispiel
gezeigten spitzwinkligen Umkantungen erfolgen dann im anschließenden Walzprofilierverfahren auf kaltem
Wege.
In der F i g. 7 sind zwei verschiedene Profilquerschnitte
gezeigt, die mittels der angeformten Schwalbenschwanzführung so maßhaltig eingestellt werden
können, daß sie festhaftend zusammengefügt werden können.
Die Fig. 8 bis 11 weisen auf weitere Beispiele von
Formgebungsmöglichkeiten zur Gestaltung von offen stabförmigen Profilen hin.
In den Fig. 12 bis 14 sind Profilquerschnitte mit außerordentlich günstigen statischen Eigenschaften
gezeigt, da bei extrem dünnen Stegen die Flanschen eine ausgeprägte Material-Anhäufung aufweisen. Durch die
Kaltprofilierung des Steges nach Fig. 13 wird eine vorteilhafte Schubmittelpunktlage erreicht. Der Hohlprofilquerschnilt
nach Fig. 14, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren im Verhältnis zur Breite sehr
hoch ausgebildet werden sollte, kann durch Schweißen oder durch Falzen geschlossen werden. Er weist zudem
scharfkantige Außenradien auf, was zu verbesserten Anschlußbedingungen führt.
In den Fig. 15 bis 17 sind Beispiele für Rohrquerschnitte
gezeigt, die im Anschluß an die Warmformgebung auf einer Rohrschweißanlage fertiggestellt werden.
In der Fig. 18 ist in schematischer Darstellung eine
bevorzugte Anordnung der Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht.
Ein bandförmiges Ausgangsmaterial 1 wird vom Ring 2 abgespult, durchläuft ein Richtmaschine 3. eine
Schere 4 mit einer Schweißanlage 5 zum Aneinanderfügen der Ringenden und anschließend eine Bandspeichereinrichtung
6, die hier in Form von Bandschlaufen sinnbildlich dargestellt ist. Dieser Bandspeicher ist
wichtig, damit beim Verbinden der Ringenden der Banddurchlauf, insbesondere wegen der Warmformgebung,
nicht unterbrochen wird.
Über ein Treibrollenpaar 7 wird das Band 1 dann der Erwärmungszone 8 flatter- und schwingungsfrei zugeführt.
Als Erwärmungseinrichtung kann vorzugsweise eine Mittelfrequenz-Induktionsanlage vorgesehen sein,
wobei die Induktoren je nach Lage der zu erhitzenden Zonen als Linieninduktor 8a gemäß F i g. 22 oder als
Tunnelinduktor Sb für Bandkantenerwärmung gemäß F i g. 23 angeordnet sein können. Über die Führungseinrichtung
9 wird das partiell erwärmte Band 1 den Umformstationen 10 zugeleitet, die aus horizontal,
vertikal oder in jeder beliebigen Winkelstellung angeordneten Umformrollen oder gegebenenfalls auch
Matrizen bestehen können.
Ihm Anschluß an die Warmformgebung kann vorteilhaft eine gesteuerte Abkühlung auf eine definierte
Restwärme des gesamten Bandquerschnittes erfolgen, was in dieser skizzenhaften Anordnung beispielsweise
durch einen Wasserspritzkasten 11 veranschaulicht ist. Es kann auch jede andere Art der Abkühlung,
z. B. ein Wasserbad oder ein Luftkanal, gewählt werden.
Danach wird das warmverformte Band einer
Walzprofilieranlage 12 zugeführt, wobei diese Walzprofilieranlage oder gegebenenfalls eine Rohrschweißanlage
mittels ihrer angetriebenen Rollen im wesentlichen den Banddurchlauf durch die Gesamtanlage bewirkt
und der Treibrollensatz 7 hauptsächlich der Straffung und Geradführung des Bandes durch die Wannumformzone
dient.
In der Walzprofilieranlage 12 erfolgen dann die Schritte der Kaltumformung, bevorzugt im wesentlichen
bei gegenüber Raumtemperatur erhöhten Temperaturen. Hierdurch wird die Umformung begünstigt und
gleichzeitig eine entscheidende Reduzierung der verbleibenden Umformspannung erreicht. Im Anschluß an
die Kaltformgebung erfolgt nach dem üblichen Kaltrichtgang in Rieht- oder Türkenköpfen das Ablängen
der fertigen Profile auf Gebrauchsiängen mittels einer Trenneinrichtung 13.
Die Umformvorgänge sind in der schematischen Darstellung in den Fig. 19 bis 21 für ein C-Profil mit
einer mittigen Schwalbenschwanzführung für die Warmumformgebung gemäß 14a und 146 und die
Kaltumforinung gemäß 15 veranschaulicht. Andere Profilquerschnitte können gegebenenfalls einen anderen
Ablauf, d. h. mehr oder weniger Stufen der Warmformgebung wie auch darüber hinaus gegenüber
dem Beispiel eine abweichende Anordnung innerhalb des Verfahrensablaufes bedingen. Dies führt letztlich
zur spezifischen Bauform für bestimmte Profilgruppen. Selbstverständlich können auch innerhalb der Warmformgebung
neben den eigentlichen Profilumformungen oder gegebenenfalls sogar anstelle deren andere
Umformgänge vorgenommen werden, wie beispielsweise das Aufbringen von Oberflächenstrukturen, Prägungen,
Noppen u. dgl., soweit dies durch umlaufende Rollen oder intermittierend arbeitende Gesenke möglich
ist.
In den Fig. 19 bis 21 ist die Stichfolge für die Herstellung eines C-Profiles mit einer mittigen Schwalbenschwanzführur.g
dargestellt. Die Schritte 14a und 146 sind Warmumformungen. Im Schritt 14a wird
zunächst — unterstützt von der nicht gezeigten Führungseinrichtung 9 — durch die horizontal gelagerten
Walzen 16 und 17 eine Wulst 18 ausgeformt. Um diesen Fließvorgang des Materials nicht zu behindern,
können die Walzen 16 und 17 geringfügig ballig geschliffen sein. Der Volumeninhall der Wulst 18 soll
demjenigen der Schwalbenschwanzführung 19 entsprechen, die in dem zweiten Schritt 14/j durch die
Oberwalze 20, die Unterscheibe 21 und die beiden vertikal angeordneten Scheiben 22 und 22' fertiggeformt
wird. In der Walzprofilieranlage erhält dann das
waiTrtgefonnie Band durch die KaitumfonmchiiUc cbis
h — die der Einfachheit halber gestrichelt dargestellt
sind — die C-förmige Gestalt.
In der Fig. 24 ist eine Ausführungsform für die
Anwendung der Führungseinrichtung 9 schematisch veranschaulicht. Diese Führungseinrichtung besteht aus
den beiden gegebenenfalls auch angetriebenen Scheibenpaaren 23 und 23' sowie 24 und 24'. Sie greifen im
kalten Bereich des Bandes 1 jedoch unweit der Erwärmungszone 25 an und bewirken durch die
Anstellung in einer an den jeweiligen Umformvorgang angepaßten Winkelstellung zur Durchlaufrichtung des
Bandes, daß das Material in der Erwärmungszone 25 gestaucht oder gestreckt wird, und zwar quer zur
Durchlaufrichtung des Bandes. Derartige Führungseinrichtungen, die im allgemeinen nur dann erforderlich
sind, wenn die Erwärmungszonen innerhalb des Bandquerschnittes liegen und zur Erreichung des
gleichen Effektes auch anders gestaltet sein können, sollten unmittelbar denjenigen Warmformstationen
vorgeordnet sein, die einen wesentlichen Materialfluß quer zum Banddurchlauf notwendig machen.
In der F i g. 25 ist im Prinzip die konstruktive Ausbildung einer Vorrichtung zur Aufnahme und
Anstellung der Bandführungseinrichtung 9 in Seitenansicht gezeigt. Sie besieht aus den beiden Vertikalständem
26 und 26', den Quertraversen 27 und 27', in denen die nicht gezeichneten Anstellspindeln aufgenommen
sind.
Mittels der Spindeln werden die Führungsscheiben 23 und 23' sowie 24 und 24' gleichzeitig oder einzeln durch
die Handräder 28 quer zum Band 1 an die Erwärmungszone angesieilt. Die Führungsscheiben können in
Schuhen 29 gelagert sein. Die Höhenverstellung und die Einstellung des Anstellwinkels erfolgt über die Handräder
30. An den Quertraversen können entsprechend der Anzahl der Erwärmungszonen auch mehr als zwei
Scheibenpaare angeordnet sein. Auf die Darstellung weiterer konstruktiver Einzelheiten, wie z. B. die
Darstellung elastischer Puffer zur Unterstützung der Anstellkräfte, wurde verzichtet.
Neben der Ausführung nach F i g. 25 sind auch andere Einrichtungen zur Bandführung anwendbar, z. B. fliegend
gelagerte Scheiben, die von Lagerschuhen aufgenommen werden, die in den Vertikalständern 26
und 26' geführt und über eine gemeinsame Drehvorrichtung auf die gewünschte Winkelstellung anstellbar sind.
Bei größeren Banddicken und schmalen Bandbreiten kann eine Querkraft zur Stauchung in den Erwärmungszonen auch über die Bandkanten mittels vertikal
angeordneter nicht angetriebener Rollen ausgeübt werden.
Wenn, wie vorzugsweise angestrebt, die Kaltformgebung bei gegenüber Raumtemperaturen erhöhten
Temperaturen vorgenommen wird, sollte der Kaltformstrecke noch eine zusätzliche Abkühleinrichtung nachgeordnet
sein, damit im Bedarfsfall die fertigen Profile soweit abgekühlt werden können, daß ein Verzug oder
eine Verdrillung nach dem Ablängen mit Sicherheit ausgeschlossen werden kann.
Fig. 26 veranschaulicht ein Ausfühlungsbeispiel einer Einrichtung zur Unterstützung des Materialflusses
quer zur Walzrichtung bei der in dem fortlaufenden Arbeitsprozeß integrierten Warmformgebung. Solche
Einrichtungen können im Aufbau den bekannten Vorrichtungen zum kontinuierlichen Verschweißen von
Blechen oder Bändern durch Aufeinanderpressen der auf Schweißtemperatur erwärmten Kanten entspre-
„u
t_lll.!l.
In Abänderung dieser bekannten Vorrichtungen ist bei der Ausführungsform der F i g. 26 vorgesehen, daß
die Formrollenpaare einen Walzspalt bilden, der so gestaltet ist, daß dieser einer Vor- oder der Endstufe der
gewünschten Warmformgebung entspricht. Dieser Walzspalt kann sowohl im oberen wie auch im unteren
oder auch in beiden Schrägrollenpaaren vorgesehen sein.
Bei der gezeichneten Darstellung sind die oberen Schrägrollen 31 und 32 so gestaltet, daß sie auf der
Berührungebene des durchlaufenden Bandes keinen Spalt bilden. Die unteren Schrägrollen 33 und 34 bilden
dagegen einen Spalt zur Ausformung einer Wulst 35. Der Druck in horizontaler Richtung quer zum
Banddurchlauf auf die Erwärmungszone wird von den Anstellspindeln 36 und 37 — unterstützt durch das
elastische Kraftpolster in Form eines Tellerfederpaketes 38 — über die an der Bandoberfläche anliegenden
Kanten der Schrägrollen bewirkt. In Abänderung der dargestellten Ausführungsform ist es auch möglich, ein
Schrägrollenpaar durch eine horizontal umlaufende Formrolle zu ersetzen.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (21)
1. Verfahren zur Herstellung von Profilen offener oder geschlossener Form aus Metall, vornehmlich
Stahlprofilen, bei dem das Werkstück durch Warmverformen und/oder Kaltformen zu einem
Profil gestaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial ein Stahlband von
über den Querschnitt gleicher Dicke verwendet wird und danach das Stahlband durch partielle KaIt-
und Warmformgebung in einem kontinuierlichen Arbeitsprozeß zu einem profilierten Profil mit
einem oder mehreren Wanddickenunterschieden an einer oder mehreren vorbestimmten Stellen seines
Querschnitts umgeformt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Warmformgebung für die Wanddickenänderung
vor der Kaltformgebung für die Profilierung durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltformgebung für die Profilierung
ganz oder teilweise vor der partiellen Warmformgebung für den Wanddickenunterschied
erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die partielle Warmformgebung für die
Wanddickenänderung zwischen einzelnen Stufen der Kaltformgebung für die Profilierung vorgenommen
wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die partielle Warmformgebung für die
Wanddickenänderung am Schluß der Kaltformgebung für die Profilierung erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der partiellen
Warmformgebung für die Wanddickenänderung ein an sich bekannter Materialfluß quer zur Banddurchlaufrichtung
bewirkt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück nach
der partiellen Warmformgebung für die Wanddickenänderung gekühlt wird, und daß die Kühlung
des Werkstoffe·: auf eine Temperatur wesentlich oberhalb der Raumtemperatur, jedoch außerhalb
des für den jeweiligen Werkstoff in Betracht kommenden Blaubruchbereiches erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die partielle Erwärmung
des Werkstückes für die Wanddickenänderung durch Mittelfrequenz-Induktionsvorgänge erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit der
Warmformgebung für die Wanddickenänderung Oberflächenstrukturen, Prägungen, Noppen u.dgl.
an dem Werkstück im Umformungsbereich durchgeführt werden.
10. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung von Profilen offener oder geschlossener
Form aus Metall, vornehmlich von Stahlprofilen, insbesondere nach einem der Ansprüche I bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb einer Kaltformanlage zur Kaltprofilierung eines durchlaufenden
Bandmaterials von gleichmäßiger Dicke eine Erwärmungseiniichlung mit anschließender Warmformgebungsvorrichtung,
gegebenenfalls mit nach
folgender Kühleinrichtung, unter Wahrung eines ununterbrochenen Arbeitsablaufes eingeschaltet ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß diese im wesentlichen aus einem Bandablauf mit Richtmaschine (3), Schere (4) und
Querschweißanlage (5), einer Bandspeicheranlage (6), der Warmformstrecke mit Treibrollengang (7),
der Erwärmungseinrichtung (8), der Bandführung (9), der Warmformstation (10), der Abkühlungs- (11)
sowie einer Kaltumformanlage (12) mit Trenneinrichtung (13) besteht, welche Anlagen insgesamt in
einer zu dem ununterbrochenen Arbeitsablauf integrierten Weise angeordnet sind.
12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Banddurchlauf
durch die Gesamteinrichtung von den angetriebenen Rollen für das bandförmige Material der Kaltumformanlage
bewirkt wird.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis
12, dadurch gekennzeichnet, daß die Umformwerkzeuge der Warmumformung an einer kreisförmigen
Lünette in beliebiger Winkelstellung angeordnet sind.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis
13, dadurch gekennzeichnet, daß für die partielle Erwärmung des bandförmigen Materials Linieninduktoren
vorgesehen sind, die oberhalb und/oder unterhalb der Bandoberfläche angeordnet sind.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erwärmung
der Kantenbereiche des bandförmigen Materials die Kanten umfassende Tunnelinduktoren eingesetzt
sind.
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis
15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bandführung und Unterstützung der Warmformgebung des
Bandmaterials angetriebene Scheibenpaare (23, 24) vorgesehen sind, deren Laufrichtung in einem
Winkel zum Banddurchlauf einstellbar und auch antreibbar ist.
17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis
16, dadurch gekennzeichnet, daß für die Warmumformung des bandförmigen Materials umlaufende
Formrollen oder feste Matrizen in Verbindung mit einer Kühlvorrichtung angeordnet sind.
18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß bei festen Matrizen neben der
Kühlung Vorrichtungen zur Zuführung eines Gleitmittels od. dgl. vorgesehen sind.
19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis
18, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Warmumformvorrichlung
Formrollenpaare (31, 32; 33, 34) vorgesehen sind, die zwischen sich einen Walzspalt
bilden und den Materialfluß quer zur Walzrichtung unterstützen.
20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis
19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltumformanlage
aus einer Walzprofilieranlage und/oder Rohrschweißanlage sowie gegebenenfalls einer Kaltrichtanlage
besteht.
21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis
20, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaltformgebungsvorrichtung eine Kühlstrecke nachgeordnet
ist.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| OAP | Request for examination filed | ||
| OD | Request for examination | ||
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: KRUPP STAHL AG, 4630 BOCHUM, DE |
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| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |