EP0881007A1 - Verfahren zur Herstellung von Metallprofilen - Google Patents

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EP0881007A1
EP0881007A1 EP97810321A EP97810321A EP0881007A1 EP 0881007 A1 EP0881007 A1 EP 0881007A1 EP 97810321 A EP97810321 A EP 97810321A EP 97810321 A EP97810321 A EP 97810321A EP 0881007 A1 EP0881007 A1 EP 0881007A1
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EP97810321A
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Erhard Saur
Corado Bassi
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3A Composites International AG
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Alusuisse Lonza Services Ltd
Alusuisse Technology and Management Ltd
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    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/08—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling structural sections, i.e. work of special cross-section, e.g. angle steel
    • B21B1/0805—Flat bars, i.e. having a substantially rectangular cross-section

Definitions

  • the invention relates to a method for producing Metal profiles.
  • the present invention is therefore based on the object to create a process that is easy to manufacture of metal profiles with different cross sections mechanical properties.
  • the object is achieved in that a Starting material with different over the cross section Material properties formed into a profile by roll forming becomes.
  • the invention is based on the idea that those desired on the profile different cross-sectional dimensions and / or different material-specific properties already in a simple to produce starting material to provide and the simple and inexpensive for the profile design Use roll forming technology. In this way tubes and other profiles can be manufactured not only have a different cross-sectional thickness, but across the cross-section also from different ones Materials are built up.
  • the starting material preferably consists of at least two Sheet or profile strips welded together on the long side with different material properties or - dimensions. If only different thicknesses are desired on the profile, so two or more sheet metal or profile strips different thicknesses welded together along the sides be.
  • the method according to the invention is particularly suitable for the production of aluminum profiles, i.e. the tin or Profile strips are made from an aluminum alloy.
  • Suitable alloys are, for example, alloys from the series AA5xxx (AlMg), AA6xxx (AlMgSi) or AA7xxx (AlZnMg, AlZnMgCu).
  • the individual sheet or profile strips can not only have different thickness, but also from different Materials exist. This makes it possible to produce so-called intelligent profiles, their thickness and material-specific properties depending on the desired Stiffness, strength or from design Reasons to use where it depends on the design or is required by design.
  • the starting material can, for example, be welded to one another laterally Roll strips exist. That on this Pre-made starting material is especially for continuous production of profiles suitable, whereby for Manufacture of pipes and other profiles with closed Cross-section of the roll-formed metal profiles continuously be welded into a hollow profile. Suitable for this Welding processes are, for example, laser radio frequency or electron beam welding.
  • extruded profile strips can also be used or profiles with a preformed cross section be welded together laterally.
  • a starting material 10 shown in FIG. 1 has one central strip 12 with a thickness d of, for example, 2 mm and 12 side strips projecting laterally from the central strip 14, 16 of a smaller thickness e, for example 1 mm on.
  • the raw material 10 becomes cross-sectional in the roll forming process curved so that the longitudinal edges 18, 20 of the two side strips 14, 16 each other to form a cross-section approach closed profile.
  • the starting material 10 bent into a tube and the two longitudinal edges 18, 20 over a longitudinal weld 22 to form a tube 24 connected with each other.
  • the tube 24 has a thickness d of central strip 12 corresponding thickening 26, the remaining cross section of the tube 24 corresponds to the small Thickness e of the side strips 14, 16.
  • the profile 27 shown in Fig. 3 with also closed Cross section can be done in the same way as the pipe 2 by roll forming from the starting material 10 produce.
  • the starting material 10 can be made of an aluminum alloy, for example be extruded.
  • Another source material 10 which is particularly for continuous manufacturing of roll-formed profiles, for example from rolled strips that are welded to each other laterally are.
  • a first rolled strip would central strips 12 correspond to the thickness d.
  • On the side this first rolled strip would be a further rolled strip with the Dimensions of the two side strips 14, 16 welded.
  • the variant of a starting material 30 shown in FIG. 4 has a first stepped profile 32, on the side a strip profile 34 is welded on.
  • the tiered profile 32 consists, for example, of an alloy of the AlMgMn type with high elongation, the strip profile 34 for example a high-strength alloy of the type AlZnMg.
  • the main one Deformation of the starting material 30 by roll forming takes place according to the better formability of a AlMgMn alloy compared to an alloy of the type AlZnMg am Flat profile 32.
  • the made from the high-strength alloy Strip profile 34 leads to a on the roll-formed profile Area with high strength.
  • the method according to the invention is not limited to that in FIG Drawing illustrated embodiments of starting materials limited. Basically, the starting materials from any number of different rolled strips Thick or with extruded profiles any cross-section.

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung von Metallprofilen wird ein Ausgangsmaterial (10) mit über den Querschnitt sich verändernden Materialeigenschaften durch Rollformen zum Profil (24) geformt. Das Ausgangsmaterial (10) besteht beispielsweise aus mindestens zwei längsseitig aneinandergeschweissten Blech- oder Profilstreifen (12,14,16) mit unterschiedlichen Materialeigenschaften oder -dimensionen. Mit dem Verfahren lassen sich Profile mit komplexen Querschnitten auf einfache und kostengünstige Weise herstellen. <IMAGE> <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metallprofilen.
Zur kontinuierlichen Herstellung von Rohren ist es bekannt, dem gewünschten Rohrdurchmesser entsprechend zugeschnittene Blechstreifen durch Rollformen zu einer geschlossenen Querschittsform zu biegen und die Stossstellen über eine Längsschweissnaht miteinander zu verbinden. Bei einer anderen bekannten Herstellungsart werden die Rohre direkt als Hohlprofile durch Strangpressen gefertigt.
Für den Einsatz im Leichtbauwesen oder als Strukturteile im Automobilbau sind Rohre und andere Profile mit querschnittlich unterschiedlicher Dicke gewünscht. Diese Anforderung kann mit dem erstgenannten Herstellungsverfahren durch Rollformen von Blechen nicht erfüllt werden.
Durch Strangpressen können zwar Rohre und andere Profile mit unterschiedlicher Wandstärke grundsätzlich hergestellt werden, jedoch sind die Variationsmöglichkeiten aus presstechnischen Gründen sowie durch materialspezifische Eigenschaften begrenzt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das auf einfache Weise die Herstellung von Metallprofilen mit querschnittlich unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften ermöglicht.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Ausgangsmaterial mit über den Querschnitt unterschiedlichen Materialeigenschaften durch Rollformen zum Profil geformt wird.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die am Profil gewünschten unterschiedlichen Querschnittsdimensionen und/oder unterschiedlichen materialspezifischen Eigenschaften in einem einfach herzustellenden Ausgangsmaterial bereits vorzusehen und zur Profilgestaltung die einfache und kostengünstige Rollformtechnologie einzusetzen. Auf diese Weise können Rohre und andere Profile hergestellt werden, die nicht nur eine querschnittlich unterschiedliche Dicke aufweisen, sondern über dem Querschnitt auch aus unterschiedlichen Werkstoffen aufgebaut sind.
Das Ausgangsmaterial besteht bevorzugt aus mindestens zwei längsseitig aneinandergeschweissten Blech- oder Profilstreifen mit unterschiedlichen Materialeigenschaften oder - dimensionen. Sind am Profil nur unterschiedliche Dicken gewünscht, so können zwei oder mehr Blech- bzw. Profilstreifen unterschiedlicher Dicke längsseitig aneinandergeschweisst sein.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist insbesondere geeignet zur Herstellung von Aluminiumprofilen, d.h. die Blech- oder Profilstreifen werden aus einer Aluminiumlegierung gefertigt. Geeignete Legierungen sind beispielsweise Legierungen aus der Reihe AA5xxx (AlMg), AA6xxx (AlMgSi) oder AA7xxx (AlZnMg,AlZnMgCu).
Die einzelnen Blech- oder Profilstreifen können nicht nur unterschiedliche Dicke aufweisen, sondern auch aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Dadurch wird es möglich, sogenannte intelligente Profile herzustellen, deren Dicke und materialspezifischen Eigenschaften je nach gewünschter Steifigkeit, Festigkeit oder auch aus gestaltungstechnischen Gründen dort einzusetzen, wo es von der Konstruktion oder vom Design her verlangt wird.
Das Ausgangsmaterial kann beispielsweise aus seitlich aneinandergeschweissten Walzbändern bestehen. Das auf diese Weise vorgefertigte Ausgangsmaterial ist insbesondere zur kontinuierlichen Fertigung von Profilen geeignet, wobei zur Herstellung von Rohren und anderen Profilen mit geschlossenem Querschnitt die rollgeformten Metallprofile kontinuierlich zu einem Hohlprofil verschweisst werden. Hierfür geeignete Schweissverfahren sind beispielsweise Laser-Hochfrequenz oder Elektronenstrahlschweissen.
Anstelle von Walzbändern können auch stranggepresste Profilstreifen oder Profile mit bereits vorgeformtem Querschnitt seitlich aneinandergeschweisst werden.
Für Anwendungen, die nur eine querschnittlich unterschiedliche Materialdicke erfordern, kann als Ausgangsmaterial ein stranggepresstes Profil aus beispielsweise Aluminiumlegierung mit unterschiedlicher Dicke verwendet werden. Im einfachsten Fall handelt es sich um ein im wesentlichen flaches Profil mit keilförmigem oder gestuftem Querschnitt zur Bereitstellung der unterschiedlichen Wandstärken am rollgeformten Profil. Für gewisse Querschnittsformen kann es auch vorteilhaft sein, das Profil bereits beim Strangpressen der Endform anzunähern, so weit dies presstechnisch möglich ist. Die Herstellung eines querschnttlich geschlossenen Profils erfolgt auch hier durch Zusammenschweissen der durch Rollformen einander angenäherten Profillängskanten.
Der Vollständigkeit halber sei hier noch angemerkt, dass die rollgeformten und gegebenenfalls zur Bildung eines geschlossenen Querschnitts verschweissten Profile entsprechend ihrem Einsatzzweck weiteren Biegeoperationen oder beispielsweise einem Hydroforming unterworfen werden können.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt schematisch in
- Fig. 1
den Querschnitt durch ein Ausgangsmaterial;
- Fig. 2
den Querschnitt durch ein aus dem Ausgangsmaterial von Fig. 1 durch Rollformen hergestelltes Rohr;
- Fig. 3
den Querschnitt durch ein anderes aus dem Ausgangsmaterial von Fig. 1 durch Rollformen hergestelltes querschnittlich geschlossenes Profil;
- Fig. 4
den Querschnitt durch ein aus unterschiedlichen Werkstoffen aufgebautes Ausgangsmaterial.
Ein in Fig. 1 dargestelltes Ausgangsmaterial 10 weist einen zentralen Streifen 12 einer Dicke d von beispielsweise 2 mm sowie seitlich vom zentralen Streifen 12 abragende Seitenstreifen 14, 16 einer geringeren Dicke e von beispielsweise 1 mm auf. Durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Rollformvorgang wird das Ausgangsmaterial 10 querschnittlich so gekrümmt, dass die Längskanten 18, 20 der beiden Seitenstreifen 14, 16 einander unter Bildung eines querschnittlich geschlossenen Profils annähern.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel wurde das Ausgangsmaterial 10 rohrförmig gebogen und die beiden Längskanten 18, 20 über eine Längsschweissnaht 22 unter Bildung eines Rohres 24 miteinander verbunden. Das Rohr 24 weist eine der Dicke d des zentralen Streifens 12 entsprechende Verdickung 26 auf, der übrige Querschnitt des Rohres 24 entspricht der geringen Dicke e der Seitenstreifen 14, 16.
Das in Fig. 3 dargestellte Profil 27 mit ebenfalls geschlossenem Querschnitt lässt sich auf gleiche Weise wie das Rohr gemäss Fig. 2 durch Rollformen aus dem Ausgangsmaterial 10 herstellen.
Das Ausgangsmaterial 10 kann beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung stranggepresst sein. Ein anderes Ausgangsmaterial 10, das sich insbesondere zur kontinuierlichen Fertigung von rollgeformten Profilen eignet, besteht beispielsweise aus Walzbändern, die seitlich aneinander geschweisst sind. Im vorliegenden Beispiel würde ein erstes Walzband dem zentralen Streifen 12 der Dicke d entsprechen. Seitlich an diesem ersten Walzband wäre je ein weiteres Walzband mit den Dimensionen der beiden Seitenstreifen 14, 16 angeschweisst.
Die in Fig. 4 gezeigte Variante eines Ausgangsmaterials 30 weist ein erstes gestuftes Profil 32 auf, an welches seitlich ein Streifenprofil 34 angeschweisst ist. Das gestufte Profil 32 besteht beispielsweise aus einer Legierung vom Typ AlMgMn mit hoher Dehnung, das Streifenprofil 34 beispielsweise aus einer hochfesten Legierung vom Typ AlZnMg. Die hauptsächliche Verformung des Ausgangsmaterials 30 durch Rollformen erfolgt entsprechend der besseren Umformbarkeit einer AlMgMn-Legierung gegenüber einer Legierung vom Typ AlZnMg am Flachprofil 32. Das aus der hochfesten Legierung gefertigte Streifenprofil 34 führt am rollgeformten Profil zu einem Bereich mit entsprechend hoher Festigkeit.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist nicht auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele von Ausgangsmaterialien beschränkt. Grundsätzlich können die Ausgangsmaterialien aus einer beliebigen Anzahl von Walzbändern unterschiedlicher Dicke oder auch aus Strangpressprofilen mit beliebigem Querschnitt zusammengesetzt sein.
Neben den erwähnten Aluminiumlegierungen können auch andere Werkstoffe wie beispielsweise Magnesium, Kupfer oder auch Stahl als Ausgangsmaterialien eingesetzt werden.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Herstellung von Metallprofilen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Ausgangsmaterial (10,30) mit über den Querschnitt sich verändernden Materialeigenschaften durch Rollformen zum Profil (24,27) geformt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial (10,30) aus mindestens zwei längsseitig aneinandergeschweissten Blech- oder Profilstreifen (12,14,16) mit unterschiedlichen Materialeigenschaften oder -dimensionen besteht.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blech- oder Profilstreifen (12,14,16) unterschiedliche Dicken (d,e) aufweisen.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blech- oder Profilstreifen (12,14,16) aus einer Aluminiumlegierung, insbesondere einer Aluminimlegierung der Reihe AA5xxx (AlMg), AA6xxx (AlMgSi) oder AA7xxx (AlZnMg, AlZnMgCu) bestehen.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blech- oder Profilstreifen (12,14,16) aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial (10,30) aus seitlich aneinandergeschweissten Walzbändern besteht.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial (10,30) aus seitlich aneinandergeschweissten stranggepressten Profilstreifen (12,14,16) besteht.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial (10) ein stranggepresstes Profil mit unterschiedlicher Dicke umfasst.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die rollgeformten Metallprofile kontinuierlich zu einem Hohlprofil verschweisst werden.
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