DE4003258A1

DE4003258A1 - Straightening profiled girder - which are detected with centre web engagement by inner disc between two outer ones

Info

Publication number: DE4003258A1
Application number: DE19904003258
Authority: DE
Inventors: Axel Dr Ing Maag
Original assignee: BETR FORSCH INST ANGEW FORSCH
Current assignee: BETR FORSCH INST ANGEW FORSCH
Priority date: 1990-02-03
Filing date: 1990-02-03
Publication date: 1991-08-08

Abstract

The profiled girders, contg the inherent stresses in the longitudinal direction, formed during mfr are straightened by discs on the shafts (1) of a straightening machine, which are brought to bear against the girder web adjacent to the flanges. The inherent stress distribution in the girder (9) is detected, and one or more intermediate straightening discs (4) are brought to engage the web, between drives (2,3) working at its edges. The intermediatea drive is of larger dia. than that of the edge drives, with all drives mounted on the same shaft. ADVANTAGE - Adverse effects of inherent stress distribution is eliminated.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Richten von Trägerprofilen mit herstellungsüblichen Längseigenspannungen, wie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher beschrieben. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Richtmaschine zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for straightening Beam profiles with normal longitudinal stresses, such as described in more detail in the preamble of claim 1. Farther The invention relates to a straightening machine for implementation of the procedure.

Durch die einschlägigen Normen DIN 1017 einerseits und DIN 1025 an dererseits werden für Trägerprofile lediglich Mindestanforderungen an die Geradheit in Längsrichtung und an die Stegausbiegung in Querrichtung gefordert. Damit bleiben wesentliche Eigenschafts werte, die durch den Herstellungsprozeß beeinträchtigt sind, un berücksichtigt, obgleich sie das Verhalten der Trägerprofile ent scheidend beeinflussen können.Through the relevant standards DIN 1017 on the one hand and DIN 1025 on on the other hand, there are only minimum requirements for support profiles the straightness in the longitudinal direction and the web deflection in Transverse direction required. This leaves essential properties values that are affected by the manufacturing process, un taken into account, although they ent the behavior of the carrier profiles can influence outgoing.

Zu diesen Eigenschaftswerten zählen vor allem die Längseigen spannungen, die von der geometrischen Profilgestalt sowie von den Verformungs- und Abkühlungsbedingungen des ungerichteten Profils abhängig sind. Der sich an die Verformung anschließende Richt vorgang wird jedoch in der Regel lediglich für den Ausgleich von Geradheitsabweichungen gewählt. Indes kann durch das nur auf die Geometrie bezogene Richten der Eigenspannungszustand derart beein trächtigt werden, daß es ohne äußere Krafteinwirkungen zur Profil zerstörung kommen kann. Die Unkenntnis des Eigenspannungszustandes läßt gezielte Ausgleichsmaßnahmen jedoch nicht zu.These property values include above all the longitudinal ones tensions that arise from the geometric profile shape as well as from the Deformation and cooling conditions of the undirected profile are dependent. The direction following the deformation However, the process is usually only for the compensation of Straightness deviations selected. However, this can only affect the Geometry-related straightening affects the residual stress state in this way be taken to the profile without external force destruction can come. The ignorance of the state of internal tension does not allow targeted compensatory measures.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Auf gabe zugrunde, die von unbeabsichtigten Eigenspannungsverteilungen ausgehenden Beeinträchtigungen bei der Verwendung von Trägerpro filen zu beheben.Starting from this prior art, the invention is based on based on that of unintentional residual stress distributions outgoing impairments when using carrier pro fix filen.

Die Erfindung löst diese Aufgabestellung durch die Vorschläge der Patentansprüche. The invention solves this task by the proposals of Claims.

Somit wird zunächst von der Kenntis eines Eigenspannungszustandes des Trägerprofils ausgegangen, wobei es sich um auf Grund von Messungen typischer Eigenspannungszustände erhaltene Werte handeln kann. Die somit bestehenden Kenntnisse über die Eigenspannungsver teilung werden für die zu treffenden Maßnahmen im Rahmen des be trieblichen Ablaufs zugrunde gelegt. Da die beobachteten Schadens fälle bei gerichtetem Profil zumeist im Stegbereich aufgetreten sind, wird dieser Bereich während des Richtens besonderen Richtbe dingungen ausgesetzt, indem der Steg zwischen den Randrichtscheiben der Einwirkung wenigstens einer Zwischenrichtscheibe, die auf der gleichen Richtachse wie die Randrichtscheiben angeordnet ist, unterworfen wird. Da diese Zwischenrichtscheibe einen geringfügig größeren Durchmesser als die angrenzenden Randrichtscheiben auf weist, kann auf diese Weise ein Spannungszustand im Stegbereich verändert werden. Diese Veränderung vollzieht sich im Sinne der Er findung in Richtung einer Vergleichmäßigung über die gesamte Steg breite.Thus, first of all, the knowledge of an internal stress state the carrier profile, which is due to Measurements of typical residual stress states act can. The existing knowledge about the residual stress ver allocation for the measures to be taken within the scope of the underlying operational sequence. As the observed damage cases with a directed profile mostly occurred in the web area this area becomes special during judging exposed to conditions by the web between the edge alignment discs the action of at least one intermediate washer on the the same alignment axis as the edge alignment discs is arranged, is subjected. Because this washer is a slight larger diameter than the adjacent side dressing washers points, can in this way a stress state in the web area to be changed. This change takes place in the sense of He finding in the direction of an equalization over the entire web width.

Insbesondere eignen sich für die Zwischenrichtscheibe Durchmesser vergrößerungen zwischen 0,1% bis 1,0% gegenüber den Durchmessern der angrenzenden Randrichtscheiben.Diameters are particularly suitable for the intermediate alignment disk increases between 0.1% and 1.0% compared to the diameters of the adjacent side dressing discs.

Die vorzugebende Eigenspannungsverteilung kann in der Regel so lange beibehalten werden, wie sich die geometrischen Maße des Profils und dessen Walz- und Abkühlungsbedingungen nicht verändern. Bei Änderungen dieser Einflüsse wird von einer abweichenden Eigen spannungsverteilung ausgegangen, die den geänderten Bedingungen entspricht. Dies sei an einem Beispiel erläutert:The specified residual stress distribution can usually be so long how the geometric dimensions of the Do not change the profile and its rolling and cooling conditions. In the event of changes to these influences, there will be a different characteristic voltage distribution assumed that the changed conditions corresponds. This is explained using an example:

Normalerweise folgt die Längseigenspannungsverteilung über die Breite des Steges einer Parabel, deren Scheitel in der Längsmittel ebene des Profils liegt. Für diesen Fall ist die Anordnung der Zwischenrichtscheibe symmetrisch zur Längsmittelebene des Träger profils zwischen den Randrichtscheiben angezeigt. Wenn indes der Parabelscheitel nicht mehr in der Längsmittelebene liegt, so wird auch von der symmetrischen Anordnung der Zwischenrichtscheiben abgewichen und deren Anordnung symmetrisch zur Scheitellinie der Spannungsverteilung getroffen.Usually the longitudinal residual stress distribution follows over the Width of the web of a parabola, the apex in the longitudinal center level of the profile. In this case, the arrangement is the Intermediate alignment disk symmetrical to the longitudinal median plane of the carrier profiles between the side dressing discs. If, however, the Parabolic vertex no longer lies in the longitudinal median plane, so also from the symmetrical arrangement of the intermediate washers deviated and their arrangement symmetrical to the apex line Stress distribution hit.

Die Methoden für die meßtechnische Erfassung der Längseigen spannungsverteilungen sind dem Fachmann geläufig. Insbesondere kommt hierfür die sogenannte Zerlegemethode in Frage, bei welcher das Profil mit Meßmarken versehen wird, deren Abstände zunächst ge messen werden: Alsdann wird das Profil durch Schnitte derart zer legt, daß die zwischen den Meßmarken bestehenden Meßabstände er halten bleiben. Daraufhin werden die Abstände zwischen den Meß marken erneut vermessen und die Maßabweichungen für die Berechnung der zugrundeliegenden Spannungszustände verwendet. Neben dieser werkstückzerstörenden Methode gibt es noch zerstörungsfreie Methoden, wobei vor allem die magnetostriktive Messung benannt sei. Die zerstörungsfreien Methoden sind zwar weniger genau, jedoch ge statten sie zumindest die Erfassung von Anhaltswerten auch bei den durchlaufenden Profilen, so daß grundsätzlich auch der Aufbau eines Regelkreises möglich ist, bei dem die Lage der Zwischenrichtscheibe die Stellgröße sein kann.The methods for measuring the longitudinal axis stress distributors are familiar to the expert. In particular the so-called disassembly method comes into question, in which the profile is provided with measuring marks, the distances of which are initially ge will be measured: Then the profile is cut through cuts like this specifies that the measuring distances between the measuring marks hold on. Then the distances between the measurements marks again and the dimensional deviations for the calculation of the underlying stress states. Besides this workpiece-destroying method is still non-destructive Methods, especially magnetostrictive measurement. The non-destructive methods are less accurate, but ge they at least allow the collection of reference values for the continuous profiles, so that basically the construction of a Control loop is possible, in which the position of the intermediate washer can be the manipulated variable.

Im Normalfall und ohne derartige Verstellungsmöglichkeiten wird die Zwischenrichtscheibe oder werden die Zwischenrichtscheiben in symmetrischer Anordnung zur Längsmittelebene des Trägerprofils vorgesehen. Dabei können die Zwischenrichtscheiben in ihrer Breite unabhängig von den Randrichtscheiben sein und auch über ihre Dicke abweichende Durchmesser besitzen, so daß sich symmetrisch zur Längsmittelebene variable Durchmesser-Zonen ausbilden. Vor allem können die Zwischenrichtscheiben den Raum zwischen den Randricht scheiben auf Grund ihrer Dicke ausfüllen und in der Längsmittel ebene Extremwerte der Durchmesser aufweisen. Dies bedeutet, daß der Durchmesser in der Längsmittelebene sowohl einen Höchstwert als auch einen Tieftswert besitzen kann, deren Wahl je nach Ausmaß der vorgesehenen Einwirkung getroffen wird. In normal cases and without such adjustment options, the Intermediate washer or the intermediate washers in symmetrical arrangement to the longitudinal center plane of the carrier profile intended. The width of the intermediate washers can be changed be independent of the side plates and also their thickness have different diameters, so that they are symmetrical to Form variable diameter zones in the longitudinal median plane. Especially the intermediate washers can adjust the space between the edge Fill in slices due to their thickness and in the longitudinal center have flat extreme values of the diameter. This means that the Diameter in the median longitudinal plane is both a maximum and can also have a low value, the choice of which depends on the extent of the intended action is taken.

Die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorge sehene Richtmaschine weist wenigstens bei einer oberen oder unteren Richtachse zwischen den Randrichtscheiben wenigstens eine Zwischen richtscheibe auf, deren Dicke und Durchmesser unabhängig von den Werten der Randrichtscheiben ist.The featured for performing the method of the invention see straightening machine has at least one upper or lower Directional axis between the edge alignment discs at least one intermediate straightening disc whose thickness and diameter are independent of the Values of the side plates.

Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die sich auf Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen Bezug genommen.To further illustrate the invention, reference is made to the Reference examples referring drawings.

Darin zeigen:In it show:

Fig. 1 eine Längseigenspannungsverteilung, Fig. 1 is a longitudinal residual stress distribution,

Fig. 2 eine abweichende Längseigenspannungsverteilung, Fig. 2 is a different longitudinal residual stress distribution,

Fig. 3 eine Richtmaschine in schematischer Darstellung, und Fig. 3 shows a straightening machine in a schematic representation, and

Fig. 4 bis Fig. 10 verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. FIGS. 4 to Fig. 10, various embodiments of the invention.

Die Längseigenspannungsverteilung entsprechend Fig. 1 zeigt den Verlauf in typischer Weise in Form einer Parabel 6, deren Scheitel 7 in der Längsmittelebene 8 des Trägerprofils 9 liegt. Bei dieser Spannung handelt es sich um eine Druckspannung, jedoch sind auch Zugspannungen möglich.The longitudinal residual stress distribution according to FIG. 1 typically shows the course in the form of a parabola 6 , the apex 7 of which lies in the longitudinal center plane 8 of the carrier profile 9 . This stress is a compressive stress, but tensile stresses are also possible.

Dies erkennt man aus Fig. 2, welche, ausgehend von der Längseigen spannungsverteilung gemäß Fig. 1, die der Parabel 6 folgt, die Einwirkung von Maßnahmen der Erfindung wiedergibt. So zeigt die Verteilung 10 die Einwirkung einer Zwischenrichtscheibe, deren Durchmeser D_ZW1 nur wenig größer ist als der Durchmesser der Rand richtscheiben, wohingegen die Verteilung 11 mit einer Zwischen richtscheibe erzielt wurde, deren Durchmesser D_ZW2 erheblich größer als derjenige der vorgenannten Zwischenricht scheibe ist. Man erkennt hieraus, daß die Durchmesserwahl für den beabsichtigten Ausgleich der ungleichmäßigen Verteilung von großer Bedeutung ist. Die nur wenig größere Zwischenrichtscheibe, die zur Verteilung 10 geführt hat, ist der größeren Zwischenrichtscheibe, die zur Verteilung 11 geführt hat, im Sinne der Lehre der Erfindung vorzuziehen. Auf diese Weise wird nämlich die ursprüngliche Ver teilung gemäß der Parabel 6 weitgehend egalisiert.This can be seen from FIG. 2, which, based on the longitudinal stress distribution according to FIG. 1, which follows the parabola 6 , reflects the action of measures of the invention. Thus, the distribution 10 shows the action of an intermediate _washer , the diameter D _{ZW1 of which is} only slightly larger than the diameter of the rim, while the distribution 11 was achieved with an intermediate _washer , the diameter D _{ZW2 of which was} considerably larger than that of the aforementioned intermediate washer. It can be seen from this that the choice of diameter is of great importance for the intended compensation of the uneven distribution. The only slightly larger intermediate washer, which has led to the distribution 10 , is preferable to the larger intermediate washer, which has led to the distribution 11 , in the sense of the teaching of the invention. In this way, the original distribution according to parabola 6 is largely equalized.

Das Ausmaß der Minderung des Druckmaximums ist indes nicht nur von dem Durchmesser der Zwischenrichtscheibe, sondern auch von der Breite und Gestaltung und der hierdurch bedingten Kontaktzone mit dem Profil abhängig. Weiterhin ist es möglich, auf die Längseigen spannungsverteilung im Sinne der Erfindung einzuwirken, wenn die Zwischenrichtscheiben gemäß Fig. 3 bei der oberen A und unteren B Richtachsen vorgesehen werden. Dies führt zu einer Überlagerung von Zug- und Druckeigenspannungen. Mit abgestimmter Durchmesserwahl der Zwischenrichtscheiben ist auf diese Weise eine Minderung der Höchstwerte im Stegmitten- und Stegwurzelbereich zu erzielen. Die Einflußnahmen können noch differenziert werden, wenn Zwischenricht scheiben auf mehreren Richtachsen gleichzeitig eingesetzt werden.The extent of the reduction in the maximum pressure is not only dependent on the diameter of the intermediate guide plate, but also on the width and design and the resulting contact zone with the profile. Furthermore, it is possible to act on the longitudinal intrinsic stress distribution in the sense of the invention if the intermediate aligning disks according to FIG. 3 are provided for the upper A and lower B straightening axes. This leads to an overlay of tensile and compressive residual stresses. With a coordinated diameter selection of the intermediate straightening discs, the maximum values in the area of the middle and the root of the web can be reduced. The influence can still be differentiated if intermediate directional discs are used on several directional axes at the same time.

Neben dem Einsatzort der Zwischenrichtscheiben ist ihre Form von erheblichem Einfluß, die einerseits durch ihre Breite und anderer seits durch die Gestalt der Wirkungslinie gegeben ist, wie sie durch Extremwerte des Durchmessers bedingt ist.In addition to the location of the intermediate washers, their shape is from considerable influence, on the one hand by their breadth and others is given by the shape of the line of action, as it is is due to extreme values of the diameter.

Fig. 4 zeigt den einfachsten Anwendungsfall der Erfindung. Die Richtachse 1 trägt die Randrichtscheiben 2, 3 die das Trägerprofil 9 in den Stegwurzelbereichen beaufschlagen. Mittig zwischen den Rand richtscheiben 2 und 3 ist die Zwischenrichtscheibe 4 angeordnet, deren Durchmesser größer als derjenige der Randrichtscheiben 2, 3 ist. Die Anordnung in der Richtmaschine bei der letzten oberen Richtachse (Fig. 3A) führt dazu, daß das Druckmaximum in der Längsmittelebene reduziert wird. Fig. 4 shows the simplest application of the invention. The straightening axis 1 carries the edge straightening disks 2 , 3 which act on the carrier profile 9 in the areas of the web root. In the middle between the edge straightening discs 2 and 3 , the intermediate straightening disc 4 is arranged, the diameter of which is larger than that of the edge straightening discs 2 , 3 . The arrangement in the straightening machine at the last upper straightening axis ( FIG. 3A) leads to the pressure maximum being reduced in the longitudinal center plane.

Fig. 5 zeigt, daß man den Raum zwischen den beiden Randricht scheiben 2 und 3 auch stärker durch Zwischenrichtscheiben auffüllen kann. In diesem Falle liegen symmetrisch zur mittleren, mit der Breite B′₁ ausgeführten Zwischenrichtscheibe 4 beidseitig Zwischen richtscheiben 12 und 13, die mit größerer Breite B₁ ausgebildet sind. Fig. 5 shows that the space between the two edge straightening discs 2 and 3 can also be filled more strongly by intermediate washers. In this case there are symmetrical to the middle, with the width B ' ₁ executed intermediate washer 4 on both sides between the washers 12 and 13 , which are formed with a larger width B ₁ .

Die Breite der Zwischenrichtscheiben beeinflußt im Zusammenwirken mit dem Durchmesser maßgeblich den Einflußbereich auf die Eigen spannungsverteilung. Je nach Bedarf können deshalb unterschiedlich breite oder auch mehrere Zwischenrichtscheiben je nach Richtachse zur örtlich spezifischen Einflußnahme verwendet werden. So zeigt Fig. 6 eine einzige Zwischenrichtscheibe 14 mit der Breite B₂, die den Raum zwischen den beiden Randrichtscheiben 2 und 3 nahezu völlig ausfüllt. Über die Breite B₂ besteht ein gleichmäßiger Außendurchmesser. Fig. 7 veranschaulicht, daß man die Kontaktzone auch verringern kann, indem der mittlere Bereich der Längsmittel ebene nicht mit Zwischenrichtscheiben besetzt ist. Die mit ent sprechend kleinerer Breite B₃ ausgeführten Zwischenrichtscheiben 15 und 16 sind daher aus der Mitte heraus mehr nach innen bzw. außen versetzt, so daß sie den Randrichtscheiben 2 und 3 verhältnismäßig nahe kommen.In cooperation with the diameter, the width of the intermediate washers significantly influences the area of influence on the internal stress distribution. Depending on the need, different widths or several intermediate alignment discs can therefore be used depending on the alignment axis for local influence. Thus, Fig. 6 shows a single intermediate guide plate 14 with the width B _2, which almost completely fills the space between the two edge straightening disks 2 and 3. There is a uniform outside diameter over the width B ₂ . Fig. 7 illustrates that the contact zone can also be reduced by the fact that the central region of the longitudinal center plane is not occupied by intermediate washers. With accordingly smaller width B ₃ executed intermediate washers 15 and 16 are therefore offset from the center more inwards or outwards, so that they come relatively close to the side plates 2 and 3 .

Wie schon erwähnt, läßt sich eine weitere Einflußnahmemöglichkeit schaffen, indem über die Breite des Raumes zwischen den Randricht scheiben die Zwischenrichtscheiben unterschiedliche Durchmesser aufweisen. So zeigt Fig. 8 eine verhältnismäßig breite Zwischen richtscheibe 17, deren Breite B′ in 3 Zonen unterschiedlichen Durchmessers aufgeteilt ist. Im Ergebnis führt dies zu einer Bom bierung, wie sie von Walzen her bekannt ist.As already mentioned, a further possibility of exerting influence can be created by the disks having different diameters across the width of the space between the edge straightening disks. So Fig. 8 shows a relatively wide intermediate directional disc 17 , the width B 'is divided into 3 zones of different diameters. As a result, this leads to bombing, as is known from rollers.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 9 ist die Zwischenrichtscheibe 18 bezüglich ihres Durchmessers mit einer zentralen Einschnürung ausgeführt, so daß in diesem Bereich eine Einwirkung auf den Steg des Profils nicht eintritt. Demgegenüber zeigt Fig. 10 eine Zwischenrichtscheibe 19, deren zentraler Bereich mit einem Maximal wert des Durchmessers ausgeführt ist. In the embodiment according to FIG. 9, the intermediate straightening disk 18 is designed with a central constriction in terms of its diameter, so that there is no effect on the web of the profile in this area. In contrast, FIG. 10 shows an intermediate alignment disk 19 , the central area of which is designed with a maximum value of the diameter.

Die zeichnungsgemäß wiedergegebenen Zwischenrichtscheiben finden nach Form und Anordnung bei Eigenspannungsverteilung Anwendung, die symmetrisch zur Längsmittelebene verlaufen. Sofern die Eigenspan nungsverteilungen diese Symmetrie nicht aufweisen, werden die Zwischenrichtscheiben entweder nach innen oder nach außen versetzt angeordnet, so daß sie mit ihren Wirkungsflächen symmetrisch zur Scheitellinie der Längseigenspannungsverteilungen verlaufen, wie schon in Bezug auf Fig. 1 dargestellt worden ist.The intermediate directional disks shown in the drawing are used in terms of shape and arrangement for internal stress distribution, which run symmetrically to the longitudinal center plane. Provided that the residual stress distributions do not have this symmetry, the intermediate washers are either offset inwards or outwards, so that their effective surfaces run symmetrically to the apex line of the longitudinal residual stress distributions, as has already been shown with reference to FIG. 1.

Claims

1. A method for straightening carrier profiles with normal longitudinal residual stresses in the manufacture, in which the web adjacent to the flanges is exposed to the action of straightening disks arranged on the straightening axes of a straightening machine, characterized in that
that the residual stress distribution of the support profile is detected, and
that the web is still acted upon by at least one intermediate alignment disk between the edge alignment disks
which is arranged on a straightening axis carrying the edge straightening disks, and whose diameter is larger than that of the edge straightening disks.

2. The method according to claim 1, characterized, that the diameter or diameters of the intermediate washers 0.1% to 1.0% above that of the adjacent edge straightening discs.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized, that the intermediate washer or washers symmetrical to Longitudinal median plane of the carrier profile between the edge straightening disks are arranged.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized, that the intermediate alignment washers from the peripheral alignment washers have different widths.

5. The method according to claim 4, characterized, that the diameter of the intermediate washers over their Thickness can be changed, being symmetrical to the longitudinal Form medium-sized variable diameter zones.

6. The method according to claim 5, characterized in
that the intermediate alignment disks are of a thickness filling the space between the peripheral alignment disks,
and that they have extreme diameters in the area of the longitudinal median plane.

7. The method according to claims 1 to 6, characterized, that distributed asymmetrically to the median longitudinal plane Internal stresses corresponding to the intermediate alignment washers be arranged asymmetrically, taking the place of Longitudinal median plane the vertex line of the tension ver division is selected.

8. straightening machine for performing the method according to claims 1 to 7, with upper and lower straightening axes, which are occupied by edge dressing plates, characterized in that they have at least one intermediate at least one straightening axis ( 1 ) between the edge dressing plates ( 2 , 3 ) aligning disc ( 4 ), the thickness ( 5 ) and diameter of which differ from the corresponding values of the peripheral leveling discs ( 2 , 3 ).