DE69818281T2 - Rollgeformtes metallprofil aus dünnem blech - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein rollenförmiges Metallprofil aus Dünnblech, dessen Festigkeit und/oder Verformungseigenschaften sich in seiner Längsrichtung teilweise verändern (siehe bsp. GB-A-800 780).
- Die Zufriedenheit mit dem Material der heute erhältlichen rollenförmigen Profile äußert sich in einer konstanten Festigkeit und/ oder von Verformungseigenschaften in seiner Längsrichtung. Diese im Stand der Technik bekannten Profile haben demgemäss eine Festigkeit, die entlang ihrer Gesamtlänge konstant ist, was für die meisten Anwendungen als solches nicht nachteilig ist. In den Bereichen, wo bsp. das Gewicht der Profile von Wichtigkeit sein kann, bsp. bei der Luftfahrt- und Kraftfahrzeugindustrie, ist dies jedoch ein Nachteil, da es für das Profil nicht erforderlich ist, die gleiche Festigkeit und Verformungseigenschaften entlang ihrer Länge zu haben. In diesen Fällen wäre es stattdessen ausreichend, wenn das Profil entsprechend der berechneten Belastung oder Festigkeit eine genügende Festigkeit hätte. Es hat sich auch als schwierig erwiesen, wenn die rollenförmigen Profile aus einem Stahl von höchster Festigkeit bestehen, später irgendeine bestimmte Verformung durchzuführen, bsp. ein Einprägen an der Oberfläche des Profils, sein Biegen oder die Durchführung eines nachfolgenden Stanzens des Materials.
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein rollenförmiges Metallprofil der oben erwähnten Art bereitzustellen, bei welchem die oben aufgezählten Nachteile eliminiert worden sind. Die Merkmale, welche die Erfindung kennzeich nen, sind in dem Anspruch 1 angegeben. Die abhängigen Ansprüche beschreiben bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
- Dank der Erfindung ist jetzt ein rollenförmiges Metallprofil aus Dünnblech bereitgestellt worden, das in einer ausgezeichneten Art und Weise seinen Zweck erfüllt und zusätzlich dazu einfach und billig herzustellen ist. Durch Verwendung des Profils gemäss der Erfindung wird es möglich, die Breite des flachen Rohlings, aus welchem das Profil hergestellt wird, auf die relevante Festigkeit abzustimmen. Auf diese Art und Weise kann das Gewicht unter Beibehaltung seiner Biegebruchfestigkeit verringert werden. Das Profil gemäss der Erfindung kann sowohl als I-Träger wie auch als Rohre mit einem kreisförmigen oder quadratischen Querschnitt hergestellt werden. In solchen Belastungsfällen, wo das Profil an seinem einen Ende festgeklemmt wird und die Kraft an dem anderen Ende zum Ansatz gebracht ist, befindet sich die größere Materialfläche an dem festgeklemmten Ende. Wenn das Profil zwischen zwei Abstützpunkten belastet wird, sollte die größere Querschnittsfläche des Materials in der Mitte sein. Um eine abschließende Formgebung oder Bearbeitung des Profils zu erleichtern, wird der Rohling, aus welchem das Profil hergestellt wird, oder das fertige Profil einer teilweisen Erwärmung auf oberhalb 300°C unterworfen, wodurch eine verbleibende Verringerung der Bruch- und Zuggrenze des Profilmaterials erzeugt wird.
- Einige ausgewählte bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in welcher
-
1 einen Profilrohling zeigt, der eine wechselnde Breite aufweist und zur Erzeugung eines Profils in der Form eines Rohres gemäss der Erfindung verwendet wird, -
2 zeigt ein fertiges Rohr oder einen Pfosten gemäss der Erfindung, der aus dem Profilrohling der1 hergestellt ist, wobei vier unterschiedliche Querschnitte durch das Rohr dargestellt sind, -
3 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Rohlings für ein Profil, welches durch einen I-Träger gebildet ist, -
4 zeigt an vier unterschiedlichen Querschnitten ein rollenförmiges Profil in der Form eines I-Träger, hergestellt von dem Rohling in3 , -
5 zeigt einen Querschnitt durch ein Profil, welches gemäss der Erfindung eine rohrförmige Ausbildung erhalten hat, und -
6 zeigt in einer kompakten Art und Weise die Stufen zur Ausbildung der Rollen, wobei von einem Rohling ausgegangen wird, der eine wechselnde Breite aufweist und das in5 gezeigte Profil erzeugt. - Wie es in größerem Detail aus der in den
1 und2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich ist, ist man hier von einem flachen Rohling1 mit einer veränderlichen Breite ausgegangen, was beabsichtigt ist, um eine Übereinstimmung mit den Festigkeitseigenschaften zu erhalten, die für das vervollständigte Profil2 gewünscht werden, das im Detail und in2 im Querschnitt dargestellt ist. Dieses Profil2 ist zur Ausbildung eines Pfostens oder eine Strebe bsp. für ein Fahrzeug beabsichtigt, und der flache Rohling1 des Profils2 hat an seiner Basis3 eine Breite größer als diejenige an seinem oberen Bereich4 . Auf diese Art und Weise wird der vervollständigte Pfosten oder das Rohr seine größte Festigkeit an dem unteren Bereich oder dem Befestigungsbereich haben, wo die Beanspruchung am höchsten ist, für den Fall, dass der Pfosten oder die Strebe dazu benutzt wird, um bsp. ein Straßenschild zu tragen, oder als eine Strebe in einem Fahrzeug od. dgl. Der obere Bereich4 des Profils2 , wo die Beanspruchungen nicht so hoch sind, ist schwächer ausgeführt worden. Auf diese Art und Weise ist ein Profil2 bereitgestellt worden, das ein geringeres Gewicht hat und bei dem auch der Materialverbrauch geringer ist im Vergleich zu den herkömmlichen Profilen, die ein gleichmäßiges Querschnittsprofil haben. - Die
3 und4 stellen eine alternative Ausführungsform in Bezug auf einen Rohling7 und sein Profil5 dar, welches einen I-Träger bildet, der in der Rückenstütze eines Kraftfahrzeugsitzes zu verwenden ist, bei welchem die höchste Beanspruchung in dem Profil5 an dem Befestigungsende6 vorhanden ist. Die5 und6 zeigen eine alternative Ausführungsform, bei welcher der Rohling11 für das Profil10 rohrförmig ist und nach innen gefaltete Bereiche8 ,9 aufweist, deren Verlängerung in der Querrichtung des Profils10 sich in der Längsrichtung verändert. Auch bei dieser Ausführungsform wird folglich Material eingespart, wobei die Festigkeit des Profils5 ,10 an den Orten am höchsten ist, wo es den Kräften am meisten ausgesetzt ist. Bei den vorerwähnten rohrförmigen Profilen2 ,5 ,10 , die einen nicht linearen Materialanteil haben, hat man so ein niedrigeres Gewicht erreicht, welches vollständig oder teilweise die Festigkeit gegen Biegebeanspruchungen beibehält. Wenn das Profil2 ,5 ,10 hergestellt wird, dann wird es, ausgehend von einem flachen Metallrohling1 ,7 ,11 , zu langen gewalzten Streifen geformt, die vorher oder nachher nach der Ausbildung eines Rollenprofils zugeschnitten werden. Das Profil2 ,5 ,10 kann auch aus zuvor gestanzten Rohlingen eines Formatbleches hergestellt werden. Wenn die Rollenprofilierung von einem Streifen aus startet, dann kann dessen Breite in einer nicht linearen Art und Weise derart gewechselt werden, dass das Material durch ein Zuschneiden, Stanzen, Nibbeln oder durch andere Abschermethoden abgetrennt wird. Wenn das Rollenprofilieren von Rohlingen aus startet, dann kann deren Breite gemäss den oben beschriebenen Verfahren geändert werden. - Rollenförmige Profile
2 ,5 ,10 aus einem Stahl höchster Beanspruchung mit einer Zugfestigkeit von mehr als bsp. 700 N/mm2 müssen teilweise eine größere plastische Verformung erhalten als diejenige, welche das Ausgangsmaterial ohne einen Bruch toleriert. Gemäss der Erfindung kann dies dadurch erreicht werden, dass der Rohling oder das vollendete Profil teilweise auf mehr als 300°C erwärmt wird, was in einer verbleibenden Verringerung der Bruch- und Zuggrenzen resultiert, wodurch eine nachfolgende Formgebung erleichtert wird. Diese Formgebung kann bsp. bestehen aus einem Biegen des Profils oder in einem Stanzen oder Prägen des Materials, welches Verfahren dann erleichtert wird. Das Erwärmen kann mit verschiedenen Verfahren durchgeführt werden, bsp. einer Induktionserwärmung, einer Lasererwärmung oder unter Verwendung von heißen Formen. In bestimmten Fällen könnte es auch passend erscheinen, Bereiche des vollendeten Profils2 ,5 ,10 zu erwärmen, um eine Verringerung der Bruch- und Zuggrenzen bei der Vorbereitung einer nachfolgenden Behandlung zu erreichen. - In der Kraftfahrzeuge herstellenden Industrie muss der Dickenunterschied zwischen stumpf miteinander zu verschweißenden Platten nicht zu groß sein. Das Dickenverhältnis 1 : 2 ist passend. Bei der Verwendung von Blechen aus einem Material von höchster Festigkeit mit einer Zuggrenze von mehr als 700 N/mm2 ist der kritische Parameter nicht die Dicke, sondern doch eher die Festigkeit des Materials. Der Grund dafür ist, dass solche Bleche eine Festigkeit von etwa dem 6fachen Wert von derjenigen eines gewöhnlichen weichen Bleches haben. Um einen sanften Übergang zwischen den Materialien zu erhalten, kann man ein Stahlblech höchster Festigkeit an dem Übergang zu dem gewöhnlichen weichen Blech auf eine Temperatur von mehr als 300°C an Orten entlang der gesamten Kante erwärmen, welche an dem weichen Blech befestigt ist. Diese teilweise Erwärmung wird deshalb einerseits angewendet, um eine nachfolgende Behandlung des Stahls höchster Festigkeit zu erleichtern und um andererseits einen weichen Übergang in der Schweißnaht zwischen ihm und einem gewöhnlichen weichen Blech zu erhalten. Wenn diese Behandlung nicht durchgeführt wird, wird die Schweißnaht als Folge der unterschiedlichen Festigkeitseigenschaften der beiden Materialen brechen.
- Ein teilweises Erwärmen des Bleches höchster Festigkeit wird auch durchgeführt in solchen Bereichen des Bleches, die dafür angepasst sind, als Verformungszonen bsp. in Fahrzeugen zu dienen. Dies wird ausgeführt, um Schäden zu verringern, die sonst bei einer Kollision auftreten würden, nämlich wenn bestimmte exponierte Bereiche eines Fahrzeuges leichter verformt werden als andere Bereiche, die ebenfalls aus diesem Material höchster Festigkeit bestehen.
Claims (3)
- Rollenförmiges Metallprofil aus Dünnblech mit teilweise entlang seiner Längsrichtung veränderlicher Festigkeit und/oder wechselnden Verformungseigenschaften, dadurch gekennzeichnet, dass der das Profil (
2 ,5 ,10 ) schaffende flache Zuschnitt (1 ,7 ,11 ) aus einem ultrahochfesten Stahl mit einer erhöhten Bruch- und Streckgrenze besteht, wobei die Breite des Zuschnittes entlang der Längsrichtung wechselt und ausgewählt ist, um einer relevanten Festigkeitseigenschaft zu entsprechen, und die besagte Breite des Zuschnittes in Abhängigkeit von der geforderten Profilfestigkeit angepasst ist. - Metallprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuschnitt (
1 ,7 ,11 ) oder das fertige Profil (2 ,5 ,10 ) einer Wärmebehandlung durch eine teilweise Erwärmung oberhalb 300°C innerhalb ausgewählter Bereiche des Bleches unterworfen worden ist, um für eine Erleichterung der nachfolgenden Formgebung oder zur Erzeugung von Verformungszonen eine verbleibende Verringerung der Bruch- und Streckgrenze zu erhalten. - Metallprofil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Zugfestigkeit Werte von mehr als 700 N/mm2 beträgt.
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