DE3601504A1 - Verfahren zur herstellung eines hohlprofiles fuer isolierglas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofiles für Isolierglas, bei dem ein Band aus Stahl und einer metallischen Oberflächenbeschich­ tung zu einem Hohlprofil mit längsverlaufendem Stoß gebogen und mit einer Durchlaß-Linie versehen wird, bei dem entlang dem längsverlaufenden Stoß geschweißt wird und das geschweißte Hohlprofil mit Trockenmittel gefüllt wird.

Die Erfindung betrifft auch ein nach diesem Verfahren hergestelltes Hohlprofil für Isolierglas.

Bei einem solchen Verfahren ist das Schließen des Profi­ les, d.h. die Verbindung der zueinander hin gebogenen Randkanten des Bandes bzw. Streifens wichtig, weil das Profil hierdurch die erforderliche Stabilität, insbe­ sondere hinsichtlich Verwindung erhält. Bei einem Profil aus oberflächenvergütetem Stahlblech ist es bekannt, die Randkanten durch Bördeln ineinandergreifen zu lassen, wobei die Bördelung auch einen längsverlaufenden Durch­ laß des Profiles bildet, durch welchen wasserhaltige Luft an das Trockenmittel gelangen kann. Da die Ver­ windungssteifigkeit des gebördelten Profiles nicht be­ friedigend hoch ist, muß ein Stahlblech mit einer Dicke von mindestens 0,5 mm verwendet werden. Der längsverlau­ fende Durchlaß ergibt einen relativ großen Durchlaßquer­ schnitt, durch den Trockenmittel-Staub leicht in größerem Ausmaß austreten kann. Der mit dem Bördeln verbundene relativ hohe Aufwand und die mit Bördeln erreichbare relativ geringe Verwindungssteifigkeit lassen daran denken, das Profil aus oberflächenver­ vergütetem Stahl mit einem längsverlaufenden Stoß zu biegen und entlang dem Stoß zu schweißen. Bei Versuchen zeigt sich jedoch, daß sich wegen der Oberflächenvergütung des Stahlbleches eine befriedigende Schweißung nicht ohne weiteres verwirklichen läßt.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine haltbarere und bei erhöhter Fertigungsgeschwindigkeit durchführbare Schweißung des oberflächenvergüteten Stahles entlang dem Stoß durchgeführt wird. Das erfindungsge­ mäße Verfahren ist, diese Aufgabe lösend, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schweißung mittels Laserstrahl erfolgt, gegen den Focuspunkt der Schweißstelle zwei Kühlluft­ strahlen geblasen werden und mit Abstand hinter der Schweißstelle eine Kühlblasung der Schweißnaht erfolgt.

Die Erfindung wendet einerseits bei der Herstellung von Hohlprofilen für Isolierglas auf oberflächenver­ gütetes Stahlblech das Schweißen entlang dem Stoß an und wendet andererseits dazu die Laserstrahlschweißung an. Die Laserstrahl-Schweißung ist im Gegensatz zur Hochfrequenz-Schweißung trotz der Oberflächenvergütung mit gutem Erfolg anwendbar, indem an der Schweißstelle mit zwei Kühlluftstrahlen gekühlt wird und auch die Schweißnaht möglichst rasch gekühlt wird. Ohne die beiden Kühlluftstrahlen an der Schweißstelle entstehen ungünstige Plasmaverhältnisse und ohne die rasche nachträgliche Schweißnaht-Kühlung besteht die Gefahr des Aufreißens der Schweißnaht. Die erfindungsgemäße Schweißung läßt sich mit hoher Fertigungsgeschwindigkeit durchführen und gibt verwindungssteifere, haltbarere Hohlprofile aus oberflächenvergütetem Stahlblech.

Die Erfindung erreicht bei rollgeformten Kleinprofilen Dünnwandigkeit und Torsionsfestigkeit. Dabei werden Stahlprofile mit verzinkter, aluminisierter oder ver­ zinnter Oberfläche geschweißt, wobei die Oberfläche insbesondere verzinkt und chromisiert sein kann. Durch das Schweißen wird diese empfindliche Oberflächenbe­ schichtung neben der Schweißnaht nicht zerstört bzw. nicht thermisch beschädigt. Die erfindungsgemäßen dünn­ wandigen Stahlprofile sind eine preiswerte Alternative zu Aluminiumprofilen. Die thermische Längenausdehnung von Stahl ist um den Faktor 3 kleiner als die von Alu­ minium und liegt damit dicht bei der von Glas, mit dem die Profile später verklebt werden. Dabei versieht die Erfindung das Profil bzw. dessen Band während des Schweiß- Durchlaufes mit einer Reihe von Durchbrechungen bzw. Löchern, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Herstellungs­ verfahrens erhöht ist.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn die beiden Kühlluftstrahlen unter einem Winkel von 40°- 50°, vorzugsweise ca. 45°, zueinander angeordnet sind, und/oder wenn die beiden Kühlluftstrahlen mit der Waage­ rechten einen Winkel von 10°-14°, vorzugsweise ca. 12° bilden. Diese Einstellwinkel der beiden auf den Focuspunkt gerichteten Kühlluftstrahlen tragen zur Er­ höhung der Schweißnaht-Haltbarkeit und der Fertigungs­ geschwindigkeit bei.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Kühlblasung der Schweißung unter 90° zur Waage­ rechten erfolgt. Es ergibt sich bei weniger Luftverbrauch eine günstigere Kühlung der Schweißnaht.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es noch, wenn zum Biegen Ziehmittel zugesetzt wird und vor der Schweißung an zwei Stellen Ziehmittel abgeblasen wird. Da zum Biegen von Stahlblech besonders viel Ziehmittel zugesetzt wird und Ziehmittel die Laserstrahl-Schweißung stört, muß eine sorgfältige Entfernung des Ziehmittels durchgeführt werden.

Das Profil wird im Bereich der Schweißstelle beiderseits von je einer Zusammenhalterolle geführt, deren Wirkung beeinträchtigt ist, wenn sie durch Erosionsstaub ver­ schmutzen. Deshalb ist es besonders zweckmäßig und vor­ teilhaft, wenn die Zusammenhalterollen während des Schweißens von Erosionsstaub gereinigt werden. Das in der Regel fortlaufende Reinigen erfolgt z.B. durch Ab­ bürsten oder durch Absaugen.

Der Erosionsstaub fällt beim Laserstrahl-Schweißen von oberflächenvergütetem Stahlblech reichlich an. Deshalb ist es besonders zweckmäßig und vorteilhaft, wenn zwischen der Schweißstelle und der Kühlblasung von der Stoß-Seite des Profiles Erosionsstaub weggeblasen wird.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es auch, wenn nach der Kühlblasung die Schweißnaht abgebürstet wird. Die beim Schweißen von oberflächenvergütetem Stahl anfal­ lenden Verschmutzungen der Schweißnaht sollten intensiv entfernt werden.

Der Laserstrahl wird in seiner Bündelung und Energie auf das zu schweißende Material eingestellt. Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Laserstrahl einen Winkel von 83°-89° mit der Waage­ rechten bildet. Unter dieser Einstellung kann ohne Ab­ reißen des Plasmas mit erhöhter Fertigungsgeschwindig­ keit geschweißt werden. Durch die leicht schräge Anord­ nung des Laserstrahles wird verhindert, daß zurücksprin­ gende Schweißfunken zur Linse gelangen.

Wegen des Schweißens kann die Dicke des verwendeten Stahlbleches herabgesetzt werden, ohne die Steifigkeit des Hohlprofiles zu vermindern. Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es also, wenn die Schweißung an einem gebogenen Stahl-Band mit einer Dicke von höchstens 0,45 mm, z.B. höchstens 0,35 mm erfolgt. Die Dicke des Profilbleches kann bis auf 0,15 mm herabgesetzt werden.

Da geschweißt wird, muß das Profil mit besonderen bzw. eigenen Durchbrechungen für den Luftzutritt versehen sein. Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es daher, wenn während des Band-Durchlaufes, bei dem die Schweißung erfolgt, das aus oberflächenbeschichtetem Stahl bestehen­ de Band mit einer Linie von punktuellen Durchbrechungen versehen wird. Hierbei erfolgen die beiden Arbeitsgänge Durchbrechungen-Schaffen und Schweißen gleichzeitig. Es kann z.B. an einer Seite des Profiles eine Reihe von Löchern durchgedrückt werden, wobei Stoß und Schweißung an einer anderen Seite des Profiles liegen. Bei der Linie von punktuellen Durchbrechungen ist der gesamte Durchlaßquerschnitt vermindert, so daß die Möglichkeit des Austritts von Trockenmittel-Staub vermindert ist.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Durchbrechungen in mindestens eine der Randkanten des Bandes gerändelt werden und die Schweißung nur an den durchbrechungsfreien Restbereichen der Randkante erfolgt. Es ist nicht nur die Herstellung der Löcher vereinfacht, sondern es ist auch die Länge der Schweißnaht aufgrund der laufenden Unterbrechungen verkürzt.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt und zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt eines Hohlprofiles,

Fig. 2 in einem gegenüber Fig. 1 vergrößerten Maßstab eine Ansicht der mit Stoß versehenen Seite des Hohlprofiles gemäß Fig. 1,

Fig. 3 verschiedene Behandlungsstellen des Stoßes vor und nach der Schweißung und

Fig. 4 einen Schnitt der Darstellung gemäß Fig. 3 bei der Schweißstelle.

Es wird ein Band aus Stahlblech verarbeitet, dessen Qualität im Hinblick auf Hohlprofile für Isolierglas ausgewählt ist und das 0,35 mm dick ist. Das Band wird entlang einer seitlichen Randkante (1) mittels eines Rändelrades gerändelt und so mit einer Linie von Durch­ brechungen (2) (Fig. 2) versehen. Das Band wird sodann in an sich bekannter Weise fortlaufend zu einem Hohlpro­ fil gemäß Fig. 1 gebogen, wobei die beiden Randkanten auf Stoß (3) zueinanderkommen. Da Stahlblech der Biegung mehr Widerstand entgegensetzt als Aluminiumblech, muß beim Biegen von Stahlblech eine erhöhte Menge an Zieh­ mittel zugegeben werden. Die mit dem Stoß (3) versehene Seite des Hohlprofiles liegt in der Herstellungsmaschine oben und läuft waagerecht durch die Maschine.

Gemäß Fig. 3 wird der Stoß (3) an verschiedenen Bearbei­ tungsstellen vorbeigeführt, wobei eine Wanderrichtung gemäß einem Pfeil (4) vorliegt. Zunächst gelangt der Stoß (3) zu einer Stelle, an der zwei dicht beieinander angeordnete Düsen (5) jeweils Ziehmittel aus dem Bereich des Stoßes von dessen Außenseite wegblasen. Der eine Blasstrahl verläuft entgegen und der andere in Wander­ richtung (4), jedoch unter einem Winkel zur Senkrechten auf den Stoß (3), d.h. sie gelangen schräg auf den Stoß­ bereich. Der eine Blasstrahl ist gegenüber einer Waage­ rechten unter 20° geneigt, der andere unter 24°.

Danach gelangt der Stoß (3) zur Schweißstelle, bei der ein Laserstrahl (8) durch eine Linse (7) hindurchtritt. Die Linse (7) besitzt z.B. eine Brennweite von 9,5 cm, 12,7 cm oder unter 17,8 cm. Die besten Ergebnisse erzielt man mit ca. 9,5 cm. Eine Linse von 17,8 cm bringt nur noch unter besonderen Umständen ein brauchbares Ergebnis. Die Linse mit der Brennweite von 12,7 cm stellt einen Kompromiß für verschiedene Anforderungen dar. Die Linsen bilden einen konischen Strahl (8), der bei einem Focus­ punkt (9) auf die Naht (3) auftrifft, und der mit seiner Mittelachse gegenüber einer Senkrechten nach hinten um ca. 4° geneigt ist, d.h. mit der Waagerechten einen Winkel von ca. 86° bildet. Wenn die Wandergeschwindigkeit des Bandes auf Werte von 30 m/min-150 m/min eingestellt wird, so ist die Laserleistung von 800 Watt auf 1500 Watt und höher zu variieren. Bei einer Laserleistung von 700 Watt ist keine befriedigende Schweißleistung und -geschwindigkeit zu erreichen.

In der Wanderrichtung (4) blasen zwei Düsen (10) je einen Kühlluftstrahl (11) auf den Focuspunkt (9), d.h. an die Schweißstelle. Die beiden Kühlluftstrahlen (11) bilden mit der Waagerechten einen Winkel von 12° und bilden miteinander einen Winkel von 45°. Im Bereich der Schweißstelle sind auch zwei Zusammenhalterollen (12) vorgesehen, die in Fig. 4 deutlicher gezeigt sind. Die Zusammenhalterollen (12) gleiten mit den Mantelflächen jeweils an einer Bürste (13) vorbei, um gereinigt zu werden, und drücken von der Seite her gegen das gebogene Profil, um die miteinander zu verschweißenden Randkanten des Stoßes (3) fest beieinander zu halten.

Mit Abstand hinter der Schweißstelle wird aus zwei Düsen (14) Luft auf die den Stoß aufweisende Seite des Profiles geblasen, um Erosionsstaub zu beseitigen. Die Düsen blasen sehr flach auf die Stoß-Seite, um den Staub zu entfernen, und haben somit kaum eine kühlende Wirkung. Deshalb erfolgt genau senkrecht noch eine Kühlblasung (15) aus einer Düse (16) auf die Schweißnaht. Hinter der Kühlblasung (15) ist eine rotierende Bürste (17) vorgesehen, die auf die kalte Schweißnaht einwirkt. Die Schweißnaht (18) ist, wie Fig. 2 erkennen läßt, nur beiderseits der Ausnehmungen (2) vorgesehen.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofiles für Isolierglas, bei dem ein Band aus Stahl und einer metallischen Oberflächenbeschichtung zu einem Hohl­ profil mit längsverlaufendem Stoß gebogen und mit einer Durchlaß-Linie versehen wird, bei dem entlang dem längsverlaufenden Stoß geschweißt wird und das geschweißte Hohlprofil mit Trockenmittel gefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißung mittels Laserstrahl erfolgt, gegen den Focuspunkt der Schweißstelle zwei Kühlluftstrahlen geblasen werden und mit Abstand hinter der Schweißstelle eine Kühlblasung der Schweißnaht erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kühlluftstrahlen unter einem Winkel von 40°-50°, vorzugsweise ca. 45°, zueinander ange­ ordnet sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden Kühlluftstrahlen mit der Waage­ rechten einen Winkel von 10°-14°, vorzugsweise ca. 12° bilden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kühlblasung der Schweißnaht unter 90° zur Waagerechten erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Biegen Ziehmittel zugesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Schweißung an zwei Stellen Ziehmittel abgeblasen wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Profil im Bereich der Schweißstelle beider­ seits von je einer Zusammenhalterolle geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammenhalterollen während des Schweißens von Erosionsstaub gereinigt werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schweißstel­ le und der Kühlblasung von der Stoß-Seite des Profils Erosionsstaub weggeblasen wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Kühlblasung die Schweißnaht abgebürstet wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl einen Winkel von 83°-89° mit der Waagerechten bildet.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißung an einem gebogenen Stahl-Band mit einer Dicke von höchstens 0,45 mm, z.B. 0,35 mm erfolgt.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des Band-Durch­ laufes, bei dem die Schweißung erfolgt, das aus ober­ flächenbeschichtetem Stahl bestehende Band mit einer Linie von punktuellen Durchbrechungen versehen wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen in die eine Randkante des Bandes gerändelt werden und die Schweißung nur an den durchbrechungsfreien Restbereichen der Randkante erfolgt.