DE538635C - Verfahren zur Herstellung durchbrochener Metallgegenstaende - Google Patents

Description

Die Erfindimg betrifft die Herstellung von durchbrochenen Metallgegenständen in der Weise, daß in Querzonen von Rohlingen geschwächte Kerbstellen oder Schlitze hergestellt und die Werkstücke gewalzt oder in sonstiger Art mechanisch bearbeitet werden. Erfindungsgemäß wird — außer dem an sich bekannten Walzen oder sonstigen Bearbeiten der ungelochten Zonen — das Metall der Zonen oder ein Teil derselben derart quer zur Schlitzrichtung gewalzt oder in sonstiger Weise mechanisch bearbeitet, daß es unter verschiedengradiger Abnahme der ursprünglichen Wandstärke gelängt wird, wodurch sich die geschwächten Stellen oder Schlitze zu Öffnungen entwickeln. Hierdurch werden nicht nur die Nachteile der bereits bekannten Verfahren vermieden, sondern es wird auch der günstige Einfluß der mechanisehen Bearbeitung auf das Metall ausgenutzt.

Es ist bereits bekannt, durchbrochenes Metallblech dadurch herzustellen, daß man das Metall schlitzt, und die Schlitze dann dadurch öffnet, daß man das Blech in einer zur Schlitzrichtung winkligen Richtung streckt. Dies ist das allgemein übliche Verfahren, um das sogenannte Streckmetall herzustellen. Das gleiche allgemeine Verfahren ist auf die Verarbeitung geflanschter Konstruktionselemente, ζ. Β. Träger oder Säulen, angewandt worden, indem der Steg mit Längsschlitzen versehen wird und die Flansche dann voneinander abbewegt werden, um eine durchbrochene oder Gitterwerkskonstruktion zu erzeugen. Bei Verfahren dieser Art wird das Metall zur Erzeugung der Durchbrechungen in seiner Länge gestreckt mit der unvermeidlichen Folge, daß das Metall unter Beanspruchungen gesetzt und geschwächt wird.

Es ist auch bekannt, Träger mit durchbrochenen Stegen dadurch herzustellen, daß man zunächst das Metall schützt und eine Mehrzahl von in der Trägerlängsrichtung verlaufenden Strängen erzeugt, daß danin der Steg, aber nicht die Flansche gewalzt werden, um die Stränge zu längen, und daß; schließlich die Flansche auseinanderbewegt werden, um den gitterwerkartigen Steg zu erzeugen. Auch bei diesem Verfahren sind Streckbeanspruchungen und Schwächungen unvermeidlich. Da sich die Stränge in größerem Maße als das übliche Trägermetall längen, entsteht in ihnen Wellenform, und da das Metall der Stränge einen erheblichen Grad Festigkeit besitzt, muß die Schlußverfahrensstufe der Flanschenauseinanderbewegung zum Zweck der Stegoffenlegung

einen wesentlichen Grad von Streckung mit sich bringen.

Es ist ferner zu beachten, daß bei diesem vorbekannten Verfahren eine Auseinanderbewegung oder Aufweitung des Konstruktionselementes im ganzen erfolgt, um die Schlitze zu öffnen oder die Stränge zu trennen. Das Öffnen des Metalls erfolgt nicht als eine Folge des Walzens, sondern infolge ίο eines mehr oder weniger unabhängigen Trenn- und Streckvorganges.

Es ist ferner bekannt, ein Metallblech mit Querschlitzen zu versehen, die in einer Mehrzahl von Zonen angeordnet und durch Zonen von ungelochtem Metall geschieden sind. Das Blech wird längs der ungelochten Teile, nicht aber in den geschlitzten Zonen gewalzt, wodurch das ungelochte Metall in der Dicke vermindert und etwas gelängt wird, mit dem Ergebnis, daß die Seiten der Schlitze um ein bestimmtes Maß voneinander getrennt und mehr oder weniger beschränkte Öffnungen erzeugt werden.

Es ist weiterhin bei der Entwicklung der Durchbrechungstechnik bei I-Trägern vorgeschlagen worden, daß die Flansche gewalzt werden, ohne daß der Steg gewalzt wird, um die anfängliche Trennung von mehr oder weniger diagonal zum Steg angeordneten Strängen zu bewirken. Bei diesem vorbekannten Verfahren kann ein wesentliches Öffnen des Metalls nicht erzielt werden, ohne daß Teile des Metalls einer erheblichen Streckung unterliegen.

"Weiterhin wurde vorgeschlagen, Träger in Richtung der Schlitze zu ziehen, wodurch die Stege gestreckt und gelängt werden. Die Streckung schafft aber auch eine Verschwächung oder Verminderung der Stege, und diese Verschwächung der Stege infolge der Streckung veranlaßt das Öffnen der Schlitze.

Alle diese Verfahren der früheren Technik sind nicht nur in der mechanischen und physikalischen Behandlung des verarbeiteten Metalls, sondern auch hinsichtlich der erzeugten Wirkungen wesentlich von dem Verfahren gemäß der Erfindung verschieden.

Auch gemäß der Erfindung werden Schlitze oder gleichwertige Öffnungen oder geschwächte Teile in dem Metall vorgesehen; statt aber das Metall zu ziehen oder Z¹U strecken, um die Schlitze zu öffnen, wird das Metall einschließlich derjenigen seiner Teile, in welchen die Schlitze liegen, so bearbeitet, daß sich die Schlitze direkt als Ergebnis der mechanischen Bearbeitung erweitern. Anstatt das Metall so zu behandeln, daß die geschlitzten Teile einer Streckspannung unterliegen, um die Schlitze zu öffnen wie bei der früheren Technik, werden 'erfindungsgemäß Kompressionskräfte direkt auf das Metall _der geschlitzten Teile ausgeübt, um die Öffnung zu entwickeln. Infolgedessen werden die schwächenden Einflüsse eines Streckvorganges vermieden, und man erhält gleichzeitig die bekannten Verbesserungswirkungen der mechanischen Bearbeitung. Stellt man das neue Verfahren den Verfahren der früheren Technik gegenüber, so zeigt sich, daß bei praktisch allen Formen der mechanischen Bearbeitung Zugkräfte in größerem oder kleinerem Maße auftreten; doch sind diese Kräfte bei Vorgängen wie dem Walzen von Kompressionskräften begleitet, welche den nachteiligen Einfluß der Streckung aufheben.

Unter mechanischer Bearbeitung ist das Walzen, Schmieden, Drücken oder jede gleichwertige knetende Behandlung zu verstehen, durch welche das Metall in der Dicke verringert und gelängt wird.

In ihren Ausführungsformen umfaßt die Erfindung Metallkörper mit Durchbrechungen, deren Metall wesentlich frei von Streckbeanspruchungen und Deformationen ist.

Es seien nunmehr die verschiedenen in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.

In Abb. ι bis 10 sind abwechselnd Querschnitte und Draufsichten veranschaulicht, welche verschiedene Stadien der Herstellung eines durchbrochenen Trägers nach dem neuen Verfahren versinnbildlichen.

Abb. 11 ist ein Längsschnitt durch den Steg eines Werkstückes, welcher die Schlitzwalzen in Seitenansicht zeigt.

Abb. 12 ist ein Querschnitt eines Werkstückes der in Abb. 1 veranschaulichten Art und zeigt die Anwendung der Horizontal- und Vertikalwalzen während des ersten Durchganges.

Abb. 13 veranschaulicht im Diagramm den Querschnitt der verschiedenen Stadien der Dickenverringerung, welcher das Werkstück gemäß Abb. 1 unterliegt.

Abb. 14 veranschaulicht den Querschnitt eines Werkstückes, welches demjenigen gemäß Abb. ι gleicht, bei welchem aber der Steg praktisch bis zu seiner Längsmittellinie an Stärke abnimmt.

Abb. 15 ist die Ansicht eines Trägers, der durch Auswalzen des Werkstückes (Abb. 14) entstanden ist.

Abb. 16 zeigt den Querschnitt einer anderen Ausführungsform des Werkstückes, bei der zwischen dem Steg und den Flanschen ein größeres Maß von Krümmung bestellt.

Abb. 17 zeigt den Träger Abb. 16, wobei die Walzen angelegt sind.

Abb. 18 ist der Querschnitt eines dem Träger gemäß Abb. 9 ähnlichen Trägers, von

diesem aber insoweit verschieden, als von den Flanschen nach dem flacheren, inneren Teil die Wandstärke des Steges in einer stetigen Kurve abnimmt.

Abb. 19 gibt den Querschnitt eines geflanschten Werkstückes wieder, dessen Steg in zwei gleiche Längsteile geteilt wird, welche durch einen mittleren, in der Längsrichtung verlaufenden verdickten Teil geschieden sind. Abb. 20 ist eine Draufsicht auf das gleiche geschlitzte Werkstück vor dem Auswalzen.

Abb. 21 ist ein Querschnitt des Werkstückes (Abb. 19 und 20), wobei die Horizontal- und Vertikalwalzen angelegt sind.
Abb. 22 und 23 sind Schnitt und Draufsicht des gleichen Trägers bei einem Zwischenstadium des Auswalzens.

Abb. 24 und 25 geben einen Querschnitt und eine Seitenansicht des fertigen Trägers wieder.

Abb. 26 veranschaulicht den Querschnitt eines Werkstückes, welches eine Mehrzahl langer verdickter Teile und dazwischen die Bereiche veränderlicher Stärke besitzt.
Abb. 27 ist eine Seitenansicht des gleichen Werkstückes, wobei die Bereiche zwischen den verdickten Längsteilen mit versetzt angeordneten Schlitzen versehen sind.

Abb. 28 und 29 veranschaulichen Schnitt und Seitenansicht eines durchbrochenen Bleches, welches durch das Auswalzen des obenerwähnten Werkstückes entstanden ist.

Abb. 30 ist der Querschnitt eines plattenartigen Werkstückes mit verdickten Seitenteilen, die einwärts an Stärke abnehmen, wobei die mittleren Teile des Werkstückes eine gleichförmige Stärke besitzen.

Abb. 31 ist die Draufsicht eines Bleches oder einer Platte, die aus dem vorerwähnten Werkstück ausgewalzt ist, und gibt die Form der Öffnungen wieder, welche mit einer solchen Querschnittsform erzielt wird.

Abb. 32 ist der Querschnitt eines Werkstückes entsprechend Abb. 30, wobei sich aber die Stärke über den ganzen Raum, zwi-, sehen den verdickten Seitenteilen ändert.

Abb. 23 ist die Draufsicht des Produktes, das man durch Auswalzen des Werkstückes Abb. 32 erhält; sie zeigt, wie die Änderung des Querschnittsumrisses die Form der Öffnung ändert.

Es werde nunmehr die Erfindung in Anwendung auf die Herstellung des Trägers (Abb. 9 und 10) beschrieben, welcher Flansche 1"" und einen mit Öffnungen 6"" versehenen Steg 3"" besitzt. Die einzelnen Stadien der Herstellung dieses Trägers sind in Abb_s 1 bis 8 angegeben und in Abb. 13 im Diagramm veranschaulicht.

Metall wird so gewalzt, daß das Werkstücke entsteht, welches einen Querschnittsumriß besitzt, wie er in den Abb. 1 bis 12 gezeichnet und in Abb. 13 durch die äußeren gestrichelten Linien angedeutet ist. Die Flansche 1 dieses Werkstückes besitzen eine erheblich größere Stärke als die Flansche 1"" des fertigen Trägers. Der Steg 2 besitzt die flachen Teile oder Bereiche 4 neben den Flanschen, welche eine wesentlich größere Stärke als die entsprechenden Bereiche des Steges 3"" des fertigen Trägers aufweisen und stärker sind als die übrigen Teile des Steges des Werkstückes. Die Stärke des Steges nimmt über den Teil 5 nach der flachen inneren Zone 3 allmählich ab, welche wesentlich die gleiche Stärke besitzt wie der Steg 3"" des fertigen Trägers.

Das Werkstück wird durch eine Schlitzvorrichtung hindurchgeschickt, welche in Abb. 11 angedeutet ist, um in dem Steg die Schlitze oder Einschnitte 6 zu erzeugen.

Diese Schnitte 6, wie sie hier dargestellt sind, gehen nicht vollständig durch das Metall des Steges hindurch und sind eigentlich eher Einkerbungen als wirkliche Schlitze. Obgleich diese Kerben, namentlich wenn der Schnitt entsprechend den Zeichnungen V-förmig ist und beinahe durch den Steg hindurchschneidet, besonders wirksam sind und sich bei dem nachfolgenden Auswalzen gut zu den gewünschten Öffnungen entwickeln, so können selbstverständlich auch andere Kerbungen oder wirkliche Schlitze mit Erfolg verwendet werden.

Die Schlitzmaschine kann jede bekannte oder geeignete Konstruktion besitzen. Sie arbeitet mit den einander gegenüber angeordneten Walzen 7 und 8, von denen die obere außen mit Schneiden 9 ausgerüstet ist, die parallel zueinander und zu der Achse der Walze angeordnet sind. Die Schnitte oder Kerben 6 des Steges verlaufen in der Stegquerrichtung, die Enden reichen bis an die verstärkten Teile 4 oder ragen sogar noch leicht in diese hinein.

Nach dem Ankerben wird das Werkstück in einem Greyschen Universalwalzwerk gewalzt. Dieses besitzt bekanntlich ein Hauptniederwalzwerk und ein zusätzliches Flanschenwalzwerk. Soweit vorliegende Erfindung in Frage kommt, ist lediglich dem Hauptniederwalzwerk Beachtung zu schenken. Dieses besitzt Horizontalwalzen 10 und 11 und Vertikal walzen 12; die obere Walze 10 ist gegen die untere Walzen verstellbar, die Vertikalwalzen 12 sind seitlich gegeneinander verstellbar.

Das Werkstück α wird wiederholt durch dieses·Walzwerk hindurchgeschickt; nach jedem Durchgang werden die Walzen 12 nachgestellt, so daß die Flansche zwischen den Vertikalwalzen und den etwas abgeschrägten

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Seitenflächen ίο' und 11' der Horizontalwalzen niedergearbeitet werden. Auch die obere Walze ι ο wird nach jedem Durchgang gegen die untere Walze 11 verstellt, so daß die Teile 5 des Steges allmählich in der Stärke verringert und gelängt werden.

Die aufeinanderfolgenden Änderungen des Steges während seines Auswalzens, insbesondere die Änderungen des Querschnittsumrisses und die Entwicklung der Öffnungen, erheischen besondere Beachtung. Während des ersten Durchganges des Werkstückes durch die Walzen unterliegen nur die in der Nähe der Flansche und zwischen den Enden der Schlitze liegenden Teile des Steges einer Walzwirkung mit der sich aus dieser ergebenden Stärkenverringerung und Längung des Metalls. Allmählich gelangt aber mit Zunahme der Durchgänge immer ein größerer Teil der Stegfläche in. den Wirkungs-· bereich der Walzen. Während des ersten Durchganges werden die Flanschenteile oder Bereiche 4 und Teile der Schrägpartien 5, die sich an die Bereiche 4 anschließen und zwisehen den Enden 6" der Schlitze 6 liegen, in der Stärke verringert und gelängt. In der weiteren Folge der Durchgänge kommt die Schrägpartie 5 immer weiter in den Wirkungsbereich der Walzen, bis schließlich während des letzten Durchganges die ganze Stegfläche von den Walzen erfaßt wird. Dies heißt natürlich, daß das Gesamtmaß, der Metallängung zwischen den Schlitzen infolge der Wirkung sämtlicher Durchgänge von der Übergangslinie ζ^α auswärts, nach dem Bereich zwischen den Schlitzenden zunehmend größer ist. Es ist auch klar, daß die prozentuale Stärkenverminderung und die sich daraus ergebende Längung ebenso zunehmend größer sind, d.h. daß die Verringerung der Stärke und die Längung progressiv dem Grade nach größer sind. Diese gestufte Stärkenverringerung und Längung des Metalls zwischen den Schlitzen bewirkt, daß die Schlitze sich in dem fertigen Träger in die Öffnungen 6"" entwickeln.

Um noch klarer zu machen, was während des Auswalzens vor sich geht, sei nunmehr versucht, die Aufeinanderfolge der Änderungen des Steges und der gleichzeitigen Änderungen der Flansche an Hand der Abb. 1 bis 10 darzulegen.

Während des ersten Durchganges stehen die Flächen der Horizontalwalzen ι ο und 11 mit den flachen Flächen der Stegbiereiche 5 in Eingriff, wodurch das Metall zusammengedrückt und gelängt und seine Stärke oder Dicke verringert wird. Diese Dickenverringerung erfolgt selbstverständlich, nicht nur in den Bereichen 4, sondern auch in den benachbarten Teilen 5 und nimmt wegen deren abgeschrägter Ausbildung nach innen ab. Diese Stärkenverringerung ist in Abb. 13 durch das Bezugszeichen P versinnbildlicht. Natürlich ist die Dickenverringerung an jedem Ende des Steges während dieses Durchganges das Doppelte von i¹, da gleiche Dikkenverringeruiigen auf beiden Seiten des Steges stattfinden.

Während dieses gleichen Durchganges wird die Stärke jedes Flansches um den Betrag ^¹ (Abb. 13) proportional zu. dem Betrag der Dickenverringerung an jedem Stegende, d. h. an den den Flanschen benachbarten Stegteilen verringert. Natürlich findet beim tatsächlichen Auswalzen zusätzlich zu t^L eine geringe Stärkenverringerung statt, nämlich an den inneren Seiten der Flansche, doch ist diese relativ so klein, daß sie für die Erläuterung der Erfindung vernachlässigt werden kann.

Als Folge dieses ersten Durchganges wird die Breite des Flanschenbereiches 4 auf 4' (Abb. 3 und 4) gesteigert. Der Schrägteil 5 wird auf 5' verengt, die Entfernung zwischen dem Ende 6^a der Schlitze wird etwas vergrößert, und infolgedessen werden die Seiten der Schlitze 6 etwas auseinandergezogen, so daß Öffnungen 6' gebildet werden.

Die nachfolgenden Durchgänge des Werk-Stückes durch die Walzen, wobei die Horizontalwalzen wie ,auch die Vertikalwalzen nach jedem Durchgang einander genähert werden, ergeben ähnliche Wirkungen. Mit Zunahme der Durchgänge erfassen die Horizontalwalzen immer größere Flachbereiche 4', 4" und 4'" des Steges; jedesmal greifen die Walzen an den sich allmählich verengenden Schrägteilen 5', 5", 5'" an, bis beim Schlußdurchgang der letzte Unterschied in der Stärke des Steges beseitigt ist und die Oberflächen der Horizontalwalze die ganzen Stegflächen 3"" erfassen. Schrittweise wird die Stärke des Steges über einen immer breiteren Bereich verringert, zuerst über den schmalen Bereich P, dann i², i³, ζ⁴, Ρ und schließlich i^e. Infolge dieser Dickenverringerungen wird das Metall zwischen dem ursprünglichen Schlitz 6 und im Bereich 4 entsprechend dem Grad der Stärkenverminderung gelängt, wobei die größere Längung des Metalles zwischen dem Schlitz und den Enden 6^a der Öffnungen erfolgt und sich nach der Innenseite des Trägers zu bis zur Linie5^a vermindert, wo der Schrägteil in den inneren Flächenstegteil übergeht. Diese gestufte Längung des Metalls zwischen dem Schlitz ergibt, daß diese allmählich über 6', 6", 6'" auf die fertigen Öffnungen 6"" geöffnet werden (Abb. 10). -

Gleichzeitig gehen die Flansche durch die Stadien i'₃ 1", 1'" hindurch . und - erreichen

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schließlich das Schlußstadium ι"". Bei jedem Durchgang unterliegen sie gleichmäßigen Stärkenverringerungent¹,ß ... t^B, wobei jede Stärkenverringerung in ihrer Größe im wesentlichen proportional der gleichzeitigen Verringerung der Stegteile in dem Bereich der Enden 6° der Schlitze 6 und dem Flansch ist. Mit der Angabe, daß die Verringerung der Flansche proportional der Verringerung der

ίο benachbarten Stegteile ist, soll gesagt werden, daß für jeden besonderen Durchgang das Verhältnis der Verringerung der Flachstärke zu der Flanschstärke vor diesem Durchgang gleich ist dem Verhältnis der.

Stärkenverringerung in dem benachbarten Flanschteil zu der Stärke vor dem Durchgang. Infolgedessen werden die Flansche und dicksten Teile des Steges während des Auswalzens im wesentlichen gleich gelängt.

Man kann auch sagen, daß die Flansche und benachbarten Stegbereiche im wesentlichen gleichen Grade in der Stärke verringert werden;.

Die allmähliche Stärkenverringerung des

Steges ist besonders zu beachten. Wegen des abgeschrägten Charakters des Stegteiles 5 geht die Stärkenverringerung bei jedem Durchgang des Werkstückes durch die Walze unmerklich in den benachbarten nicht niedergearbeiteten Teil des Metalls über. Beispielsweise wird gemäß Abb. 13 das Metall beim ersten Durchgang auf jeder Seite des Steges um den Teil/¹ in der Stärke verringert. Dieser Teil verläuft an der inneren Seite allmählich schräg und wird kleiner und kleiner, bis er in das nicht in der Stärke verringerte Metall übergeht. Das gleiche trifft auf die folgenden Stärkeverringerungen z², /³ ... i⁶ zu. Entsprechend diesen Stärkeverringerungen und als Folge von ihnen sind die Längungen des Metalls zwischen den Schlitzen bei den verschiedenen Durchgängen durch die Walzen dem Charakter nach allmählich. Genau wie die Stärkenverringerung in den in der Stärke nicht verringerten Teil übergeht, so läuft auch die Verlängerung des Metalls zwischen den Schlitzen oder Öffnungen bei jedem Durchgang unmerklich da aus, wo der verlängerte Teil an den unverlängerten Teil stößt.

Es ist auch zu beachten, daß nicht nur die Stärkenverringerungen infolge der einzelnen Durchgänge allmählich abnehmen, sondern daß auch die Summe dieser Verringerungen allmählich ausläuft, d.h. die Stärkenverringerung als Ganzes gestuft ist.

Aus diesen Verhältnissen erwächst ein äußerst wichtiger Vorteil. Würde das Metall so heruntergearbeitet werden, daß eine schroffe Trennebene zwischen dem heruntergearbeiteten und dem nichtheruntergearbeite-' ten Teil besteht, so würde sich eine Schwächung und in manchen Fällen sogar zum Bruch führende Beanspruchungen ergeben.. Dies würde insbesondere dann der Fall sein, wenn zwischen dem Metall des heruntergearbeiteten Teiles infolge sämtlicher Durchgänge und dem nicht her unter gearbeitet en Teil eine schroffe Trennebene bestünde. Das nichtheruntergearbeitete Metall würde stets einer größeren oder kleineren Gradstreckung unterworfen sein, deren Größe von dem Grad der Längung der heruntergearbeiteten Teile abhängt. Es würden außerdem, besonders in der Grenzebene zwischen den heruntergearbeiteten und den nichtheruntergearbeiteten Teilen, Scherbeanspruchungen vorhanden sein. Diese schädigenden Verhältnisse werden durch die Erfindung vermieden, indem kein schroffer Übergang zwischen den Bereichen des in der Dicke verringerten und in der Dicke nichtverringerten oder heruntergearbeiteten Metalls besteht. Wegen des allmählichen Überganges der Stärkenverringerung ist die Längung des Metalls zwischen den Öffnungen an jedem einzelnen Teil wesentlich proportional der Größe der Stärkenverringerung an diesem Teil. Dies bedeutet notwendigerweise, daß die Verteilung des Metalls in den Räumen zwischen den Öffnungen des fertigen Produktes gänzlich von den Walzverhältnissen abhängt. .

Natürlich wird der Träger während der verschiedenen Durchgänge verlängert, die Flansche infolge der Stärkenverringerung, welcher das Metall unterliegt, und der Steg sowohl durch die Dickenverringerung wie auch infolge der Entwicklung der in ihm vorhandenen Öffnungen. Die Längung der Flansche und der anstoßenden. Teile des Steges ist nach innen bis zum Beginn des Zwischenraumes zwischen den Schlitzenden 6^a wesentlich gleich, damit das Auftreten von Beanspruchungen vermieden wird.

Es ist klar, daß sowohl aus diesem Beispiel der Erfindung wie auch aus den folgenden Beispielen der Zeichnungen nicht eine Einschränkung des nachgesuchten Schutzes entnommen werden kann. Die Abmessungen der Teile, die Zahl der Durchgänge, die Gestalt der Öffnungen u. dgl. sind nur als Erläuterungen des Erfindungsgedankens zu werten. Von ihnen kann in der wirklichen Praxis erheblich abgewichen werden, ohne daß das Wesen der Erfindung verlassen wird.

Es ist ferner zu beachten, daß in dem obenerwähnten Beispiel mehr oder weniger ideale Verhältnisse dargestellt sind. Beispielsweise zeigt die Abb. 13, daß die Dickenverringerungen t¹, P ... bis zu έ⁶ wesentlich den Dickenverringerungen i¹, i² . . . bis i⁶ gleich sind, doch kann natürlich in der wirklichen Praxis der Walzarbeiter je nach den

Umständen bei einem Durchgang mehr als bei einem anderen Durchgang herunterarbei· ten. Es ist dann ferner auch angegeben worden, daß die Dickenverringerungen des Flansches und des Steges vorzugsweise proportional sind, doch kann es beim Auswalzen eines Trägers in der Praxis mitunter vorteilhaft sein, etwas von diesem Prinzip abzuweichen. Es ist aber gut, solche Änderungen ίο zu vermeiden, welche übermäßige Beanspruchungen hervorrufen.

Während die vorstehende Darlegung die wesentlichen Grundzüge der Erfindung wiedergibt, sind doch viele Abänderungen derselben möglich. Beispielsweise kann der Querschnittsumriß auf verschiedene Weise geändert werden, um die Gestalt der Öffnungen zu ändern.

Der Trägerrohling b (Abb. 14) ist eine Ab-Wandlung des Rohlings oder Werkstückes η der Abb. 1. Er besitzt die verdickten Flansche 13 und leistenartige Bereiche 15, welche in jeder Beziehung den entsprechenden Teilen 1 bis 4 des Werkstückes« gleichen. Die Schrägteile 16 weichen aber von den Schrägteilen 5 des Werkstückes α insofern ab, daß die Abschrägung praktisch bis zur mittleren Längslinie des Steges weitergeht und nicht wie bei dem Werkstück α wesentlich dahinter aufhört. Dieses Werkstück wird auf gleiche Weise und unter den gleichen Bedingungen gewalzt wie das Werkstück ä. Wegen der stetigen Änderung in der Stärke des Steges zwischen dem Teil 1S muß man aber so walzen, daß die Stegstärke bis zur Stegmittellinie verringert wird. Die natürliche Folge ist, daß die Flansche 17 des fertigen Produktes den Flanschen 1"" der Abb. 9 gleichen und die Öffnungen 18 von den in dem Werkstück α erzeugten Öffnungen insofern abweichen, daß sie stetig gekrümmt sind und nicht wie bei der zuerst beschriebenen Art mehr oder weniger gerade Kanten in der Querrichtung des Steges besitzen. Das Werkstück c der Abb. 16 gleicht in den meisten Beziehungen gleichfalls der Abb. i. Die Flansche 19 sind identisch den Flanschen ι des Werkstückes a. Der Steg 20 ähnelt gleichfalls sehr dem Steg 2 und besitzt den abgeflachten Teil 22, der dem Flachteil 3 des Werkstückes α entspricht, und abgeschrägte Teile 23, welche den Schrägteil 5 des Werkstückesa entsprechen. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die den Flansehen benachbarten Bereiche des Steges nicht wie bei dem Werkstück« flach, sondern bei 21 gekrümmt sind. Für gewisse Zwecke scheint eine solche Krümmung mancherlei Vorteile über die flachen Teile zu haben. Abb. 17 veranschaulicht dieses Werkstück in einem Anfangsstadium zwischen dem Walzen eines Universalwalzwerkes. Natürlich ist der Querschnittsumriß nach dem ersten Durchgang fast derselbe wie bei der entsprechenden Bearbeitungsstufe des Werkstückes a.

Das Werkstück^ (Abb.18) besitzt Flansche 24 und einen Steg 25, dessen innere Teile 28 genau wie die entsprechenden Teile des Werkstückes a flach sind. Es besitzt ferner einen Schrägteil 27, welcher dem Schrägteil 5 des zuerst beschriebenen Werkstückes entspricht, weicht von letzterem aber insofern ab, als kein leistenartiger Teil 4 vorhanden ist, die Kurve des Schrägteiles vielmehr bei 26 in die Kurve der inneren Flanschfläche und in den Steg übergeht. Diese Werkstückform wird zwar nicht bevorzugt, ist aber ziemlich einfach zu walzen und kann unter gewissen Umständen vorteilhaft sein.

In den Abb. 19 bis 25 ist die Erfindung dargestellt in Anwendung auf einen Träger oder Balken, bei welchen eine Vielheit ungefähr kreisrunder Öffnungen beiderseits der StegmittelHnie in versetzter Anordnung vorgesehen ist. Das Werkstück e (Abb. 19 und 20) besitzt die Flansche 29, in der mittleren Längslinie des Steges einen verstärkten Bereich 30 und entsprechend verstärkte Bereiche 31 neben den Flanschen. Die Stegstärke in den Zonen 32 zwischen den ver- go stärkten Bereichen 30 und 31 nimmt in gekrümmter Abschrägung von beiden Bereichen 30 und 31 nach den Mittellinien der Zone 32 hin allmählich ab. Diese Zwischenzonen 30 sind mit quer verlaufenden und versetzt angeordneten Schlitzen 33 versehen. Die Abb. 21 veranschaulicht dieses Werkstück beim Auswalzen während des ersten Durchganges. Natürlich erfassen die Horizontalwalzen 10 und 11 zuerst die verstärkten Bereiche 30 und 31; sie arbeiten deren Stärke und die benachbarten Teile der Schrägzone 32 nieder. Die Stärkenverringerung ergibt bei dem zuerst beschriebenen Beispiel eine entsprechende Längung des Metalls, wobei die Metallverlängerung zwischen dem Schlitz dem Grad der Stärkenverringerung entspricht. Natürlich nimmt der Grad der Metallängung zwischen dem Schlitz nach innen allmählich ab, so daß eine wesentliche Strek- no kung und Beanspruchung in dem nicht heruntergearbeiteten Teil vermieden wird.

Die Abb. 22 und 23 veranschaulichen eine Zwischenstufe beim Auswalzen dieses Werkstückes. Die Flansche 29' sind wesentlich dünner als die ursprünglichen Flansche 29. Die verstärkten Bereiche 30 und 31' sind gleichfalls erheblich dünner und breiter geworden, der Bereich 32 hat sich auf 32' verengt. Die gestufte Niederarbeitung des Metails zwischen dem Schlitz hat diesen in die Form 33' geöffnet.

Das Auswalzen wird fortgesetzt, bis der Steg auf gleichmäßige Stärke heruntergearbeitet worden ist, die in dem Fertigprodukt mit 34 angedeutet ist. Die Öffnungen besitzen nunmehr die Gestalt 33". Ihre Form ist angenähert kreisförmig infolge der stetigen Abweichung in der Stärke des Bereiches 32 des ursprünglichen Werkstückes.

In den Abb. 26 bis 29 ist die Erfindung in Anwendung auf die Erzeugung von durchbrochenem Metallblech dargestellt. Der Rohling/ ist mit einer Mehrzahl von in der Längsrichtung verlaufenden verdickten Bereichen 36 versehen, zwischen denen Zonen 37 von allmählich sich ändernder Dicke verlaufen, die den Zonen 32 zwischen dem verdickten Bereich des Werkstückes als in Abb. 19 und 20 entsprechen. Das Werkstück / ist mit einer Mehrzahl versetzter Schlitze 38 versehen, welche zwischen dem verdickten Bereich 36 in der Querrichtung verlaufen. Wenn dieser Rohling in der Längsrichtung der verdickten Teile ausgewalzt wird, bis ein flaches Blech von gleichmäßiger Stärke erreicht worden ist, ist das Blech 40 mit Öffnungen von fast kreisrunder Form 39 versehen. Natürlich bestehen auch hier dieselben Entwicklungsverhältnisse wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel.

Die Abb. 30 bis 33 veranschaulichen die Anwendung der Erfindung auf die Ausbildung nicht geflanschter Körper. Die Abb. 30 und 31 zeigt die Herstellung eines plattenartigen Körpers, dessen Öffnungen gerade Seiten besitzen, die Abb. 32 und 33 eine Abänderung dieses Verfahrens zwecks Herstellung von Platten, deren Öffnungen gebogenen Umriß besitzen.

Das Werkstücke- der Abb. 30 besitzt verdickte Seitenbereiche 41, die in der Längsrichtung verlaufen, und dazwischen einen Bereich, welcher einen mittleren Flächenteil 42 und Schrägbereiche 43 besitzt, deren Stärke von dem Bereich 41 nach dem Bereich 42 allmählich abnimmt. Wenn man in der Querrichtung schlitzt und in der Längsrichtung auf gleichförmige Dicke walzt, enthält der entstehende plattenartige Körper Öffnungen 46 mit gebogenen Enden ,47 und gerade Querkanten 48. Es bestehen hier angenähert die gleichen Verhältnisse wie beim Auswalzen des Steges des Werkstückes α der Abb. 1 mit dem einzigen Unterschied, daß das Werkstück g im Gegensatz zum Werkstücke keine Flansche besitzt.

Im Vergleich mit dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel nimmt das Werkstück h der Abb. 32 mit dem verdickten Bereich 44 stetig im Bereich 45 bis zur mittleren Längslinie ab.

Wird es quer geschlitzt und gewalzt, bis ein Körper von ungleichmäßiger Stärke gebildet ist, so sind die entstehenden Öffnungen 49 bei 50 stetig gebogen, besitzen also nicht die geraden Seitenkanten 48 des vorhergehenden Ausführungsbeispiels. Dies erklärt sich ohne weiteres daraus, daß eine gestufte Dickenverringerung und Längung des Metalls zwischen den Schlitzen über den ganzen die Schlitze enthaltenden Bereich erfolgt.

Bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen sind die Öffnungen symmetrisch. Es ist aber auch klar, daß man wunschfalls nichtsymmetrische Öffnungen erhalten kann.

Die Erzeugnisse des neuen Verfahrens sind auch unter gewissen anderen Gesichtspunkten beachtenswert. Es ist klar, daß gerade der Umstand, daß die Öffnungen während der mechanischen Bearbeitung erzeugt werden, den fertigen Körpern besondere Eigenschaften verleiht. Das Metall besitzt durchweg im wesentlichen die gleichen Eigenschaften, die es besitzen würde, wenn man keine Öffnungen in ihm hergestellt hätte. Es wird im wesentlichen durch den Umstand nicht geändert, daß während des Walzvorganges Öffnungen erzeugt werden. Im Gegensatz hierzu leidet das Metall von nach früheren Verfahren hergestellten durchbrochenen Körpern an üblen Wirkungen, die durch die mehr oder weniger abhängigen, bei der Erzeugung der Öffnungen angewandten Arbeitsvorgänge veranlaßt werden. Das Metall derartiger Körper wird unter allen Umständen geschwächt, gebogen oder sonstwie in größerem oder kleinerem Umfang beeinträchtigt.

Der Unterschied der nach der Erfindung hergestellten Körper von solchen, die nach der früheren Technik hergestellt sind, besteht nicht nur in der mechanischen Überilegenheit hinsichtlich der Eigenschaften des Metalls, sondern auch in Unterschieden der Metallstruktur. Metall erhält infolge des Walzens oder einer anderen mechanischen Bearbeitung eine längliche kristallinische Struktur, wobei die allgemeine Verteilung der längsgerichteten Teilchen durch die Richtung der mechanischen Bearbeitung bestimmt wird. Beispielsweise besitzt das Metall des Steges infolge des Walzens eines I-Trägers seine längliche kristallinische Struktur in der Längsrichtung des Trägers. Diese Metallstruktur wird nun bei der Herstellung von Öffnungen in gewalztem Metall mittels der bekannten Verfahren, z. B. durch Ausstanzen, oder dadurch, daß man das Metall in der Längsrichtung schlitzt und dann seitlich auseinanderbewegt, oder durch andere Arbeitsvorgänge in der verschiedenartigsten Weise geändert; in erster Linie entstehen Biegungs- oder sonstige Beanspruchungen, welche entsprechende Änderungen der Metallstruktur

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ergeben. Bei dem Ergebnis des vorliegenden Verfahrens besteht ein nennenswert 'großes Biegen oder eine sonstige Strukturstörung überhaupt nicht; die Öffnungen werden gleichzeitig mit dem regulären Auswalzen erzeugt, so daß in der Struktur keine Änderungen bewirkt werden. Das Metall besitzt bis an die Kanten der Öffnungen "eine längsgerichtete ' T Strukturanordnung. Abweichend von den Er-Zeugnissen der früheren Technik ist die Struktur des Metalls bei den Produkten des neuen Verfahrens in der Nähe der Öffhungskanten wesentlich die gleiche als in irgendeiner anderen Stelle des Körpers. Beispielsweise besitzt - ein nach' der Erfindung hergestellter durchbrochener geflanschter Träger die kristallinische Längungsstruktur des Steges, die über die ganze Längsrichtung des Steges hindurchgeht, sogar in dem Metall, das unmittelbar an den Kanten der Öffnungen liegt.

- Bei der Herstellung von Körpern, welche keine Flansche besitzen, werden geeignete Walzwerke verwendet, beispielsweise ist das einfache Plattenwalzwerk verwendbar.

Bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen besitzt der die Schlitze oder beschränkten Öffnungen enthaltende Teil der Werkstücke eine Stärke, welche sich längs der Schlitze fortschreitend ändert, so daß, wenn man ihn mit flachen Walzen in einer Reihe von Durchgängen walzt, die Dicke des Metalls verschiedengradig verringert und entsprechend verschiedenartig gelängt wird, so daß sich auf die Schlitze oder beschränkten Öffnungen eine öffnende Wirkung geltend macht. Bezeichnend ist natürlich die gestufte Dickenverminderung längs der Metallschlitze.

Um verschiedene Grade der- Längung des Metalls zwischen den Schlitzen eines Körpers zum Zwecke der Öffnung der'Schlitze zu erreichen, braucht das Metall nicht verschiedene Stärken zu besitzen, noch ist wesentlich, daß das Werkstück mehrmals durch "die Walzen hindurchgeschickt wird oder daß ■das Produkt eine gleichmäßige Stärke aufweist. Der wichtigste Umstand ist der, daß eine gestufte Stärkenverminderung stattfindet. 'Es ist klar, daß, wenn ein geschlitztes* Werkstück, selbst wenn es eine gleichmäßige Wandstärke besitzt, quer zu den Schlitzen so ge-"walzt wird, daß die Stärke zwischen den " Schlitzen gestuft verringert wird und ein Er-Zeugnis von veränderlicher Wandstärke' entsteht, die Schlitze zu Öffnungen entwickelt werden. Dies würde dann zutreffen, wenn nur ein Durchgang durch die Walzen er-• folgen würde, vorausgesetzt, daß die Walzen -so gestaltet sind, daß sie die gestufte Dickenverringerung bewirken...

Wenn auch bei jeder der dargestellten Ausführungsformen der Erfindung die Anfänge von QuerscMitzen oder Kerbungen dargestellt sind, so ist klar, daß auch Öffnungen oder Kerbungen oder verschwächte Stellen ausgedehnterer Art gleichwertig sind. Es ist auch klar, daß allgemein Öffnungen jeder'Art vergrößert werden können, indem man die Erfindungsgrundsätze entsprechend verwertet.

Die Erfindung ist bei verschiedenen Metallen anwendbar, doch besitzt Stahl natürlich die größte wirtschaftliche Bedeutung. Beim Auswalzen von Stahl in' einem durchbrochenen Gegenstand kann die übliche' Praxis be- folgt werden. Das Metall wird also; wie üblich, heiß gewalzt; vorzugsweise erfolgt das Schlitzen und das die Öffnung der Schlitze bewirkende Walzen unmittelbar auf das Auswalzen des Vorwerkstückes aus dem Block, wodurch ein stetiges Verfahren entsteht.

Die vorstehende Beschreibung ist zwar auf das in der Praxis hauptsächlich übliche Walzen abgestellt, es ist aber klar, daß auch, andere Arten der mechanischen Stärkenverrin- 8g gerung verwendet werden können.

Die Vorteile der Erfindung sind offensichtlich. Sie ermöglicht im Zusammenhang mit der gebräuchlichen mechanischen Niederarbeitung eine Erzeugung durchbrochener Metallgegenstände. Lediglich die gewöhnlichen Walz- und Kerbmaschinen sind erforderlich. Dadurch, daß das Metall gleichzeitig mit dem Auswalzen geöffnet wird, kann man übermäßig schwächende Beanspruchungen des Metalls vermeiden und ein Erzeugnis herstellen, welches eine sehr viel größere Festigkeit und Gleichförmigkeit aufweist als die Erzeugnisse der früheren Technik, bei welchen das Metall verschiedenen Beanspruchungen ausgesetzt wird, z. B. Streck-, Biegungs- u. dgl. Beanspruchungen.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   I. Verfahren zur Herstellung durch- 105 ' brochener Metallgegenstände in der Weise, daß in Querzonen von Rohlingen geschwächte Kerbstellen oder Schlitze hergestellt und die Werkstücke gewalzt oder in sonstiger Art mechanisch bearbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß — ^: außer dem an sich bekannten Walzen oder sonstigen Bearbeiten der ungelochten Zonen — das Metall der Zonen, die die geschwächten Stellen oder Schlitze enthalten, oder 'ein Teil derselben derart quer zur Schlitzrichtung gewalzt oder in sonstiger Art mechanisch bearbeitet wird, daß es unter verschiedengradiger Abnahme der ursprünglichen Wandstärke gelängt wird, wodurch sich die geschwächten Stel- len oder Schlitze zu Öffnungen entwickeln.

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2. 2. Trägerrohling zur Herstellung von Trägern mit innerhalb der Stege liegenden Öffnungen unter Anwendung des Verfahrens nach Anspruch i, gekennzeichnet durch gegenüber dem Fertigstück verstärkte Flansche wie auch längs der Flansche und gegebenenfalls noch in der Stegmitte angeordnete Längszonen des quer zu den Flanschen geschlitzten Steges, deren Stärke allmählich verlaufend nach dem Fertigstück entsprechenden Zwischenzonen des Steges hin abnimmt.
3. 3. Verfahren zur Herstellung von Trägern mit innerhalb der Stege liegenden Öffnungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerrohling nach Patentanspruch 2 mehrere Male durch ein Walzwerk hindurchgeschickt wird, wobei die gegenüber dem Fertigstück verstärkten Flansche und Stegzonen stufenweise unter Abnahme der Wandstärke so ausgewalzt und dabei gelängt werden, daß die Längung der Flansche und der Stegzonen möglichst die gleiche ist.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

   gedruckt in der