EP1595608A1 - Flexibles Walzen von Leichtmetallen - Google Patents

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EP1595608A1
EP1595608A1 EP05010053A EP05010053A EP1595608A1 EP 1595608 A1 EP1595608 A1 EP 1595608A1 EP 05010053 A EP05010053 A EP 05010053A EP 05010053 A EP05010053 A EP 05010053A EP 1595608 A1 EP1595608 A1 EP 1595608A1
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EP
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thickness
initial
rolling
metal
metal strip
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EP05010053A
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English (en)
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Andreas Dr.-Ing. Hauger
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Muhr und Bender KG
Original Assignee
Muhr und Bender KG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/16—Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions
    • B21B37/24—Automatic variation of thickness according to a predetermined program
    • B21B37/26—Automatic variation of thickness according to a predetermined program for obtaining one strip having successive lengths of different constant thickness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B2003/001—Aluminium or its alloys
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
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    • Y10T428/12229—Intermediate article [e.g., blank, etc.]
    • Y10T428/12271—Intermediate article [e.g., blank, etc.] having discrete fastener, marginal fastening, taper, or end structure
    • Y10T428/12285—Single taper [e.g., ingot, etc.]

Definitions

  • the invention relates to a method for flexible rolling of metal strip or metal blanks, wherein the metal strip or plates in the longitudinal direction of Rolling over the entire length from one initial thickness to a variable one Final thickness is rolled, as well as products produced by this process.
  • a method of this kind is known from DE 197 04 300 A1. This is the starting material initially to a temperature above the crystallization temperature heated and then rolled out. This is what happens after the Hot rolling to a recrystallization of the material structure. From the wording a recrystallization temperature of above 700 ° is clear that as the starting material alloyed steels are to be assumed.
  • the rolled strip can be made of steel or non-ferrous metals consist.
  • From DE 199 26 228 A1 discloses a method for rolling aluminum sheet or Band known, in which this transverse to the conveying direction and additionally in the longitudinal direction each receives a non-uniform thickness profile. This requires a rolling stand with at least one work roll with different diameter ranges across to the conveying direction of the aluminum sheet or strip.
  • the present invention is based on the object, the field of application of to expand the method mentioned above and in particular the method specially adapted selected light metal materials.
  • the solution to this consists in a method in which as tape or board material Light metals, including their alloys, in particular aluminum or Magnesium are used and which is characterized in that the final thickness of the tape or board material comprises at least three different thickness stages. There are transition areas between individual thicknesses of constant thickness with variable thickness, in particular with a gradient between 1:40 and 1: 4000, defined as the thickness difference over length.
  • the process products according to the invention can, for example, weight and strength optimization be further advanced in vehicle construction. While, for example, the largest Thickness level can be used to represent connection connections are Targeted adjustments to different load profiles with several additional thickness grades possible. This includes both the load in the elastic deformation range as well as loads in the event of a crash with plastic deformation.
  • the thickness of the material over the entire length is reduced by at least 5%, based on the with 100% assumed initial thickness. This creates a preliminary or intermediate product improved quality and increased dimensional accuracy.
  • the final thickness differences of the material between thickness levels adjacent to the thickness At least 10% should preferably be more than 20% in order to be targeted usable strength differences of the precursor for it to be produced To produce sheet metal parts.
  • Preferred thickness ranges for the at least three thickness stages are in subclaims named.
  • the selection of concrete values depends primarily on the strength requirements to be produced from the material according to the invention Finished product.
  • the change between the different thickness stages can be at the board or Band material in any order, with this order on Repeat strip material periodically.
  • the extent of the maximum thickness reduction should be 70%, based on the initial thickness of 100%, do not exceed.
  • the minimum gradient proposed is 1: 4000. In practice will be Values near the maximum gradient outweigh.
  • the material cold rolled or for hot rolling to a temperature between 350 and 470 ° C are heated.
  • the material for hot rolling to a temperature between 180 and 280 ° C are heated.
  • the invention further includes metal strip produced by said method or manufactured metal plates and surface elements produced therefrom, Pipes or profiles.
  • the flexibly rolled material can be cut to length or cut to different sizes Be further processed and different uses be supplied.
  • a board or a belt section 1 is shown prior to rolling, wherein its thickness is referred to as initial thickness with h0. From this initial thickness h0, the material is rolled in a single pass through flexible rolling to three different thickness stages h1, h2, h3 with h0>h1>h2> h3.
  • h1 h0 - .DELTA.h 1
  • h2 h 0 - .DELTA.h 2
  • h3 h 0 - .DELTA.h third
  • h1 ⁇ h0.
  • h2 ⁇ h1 and h3 ⁇ h2.
  • the rolling direction can in this case run from section 3 to section 4 or vice versa.
  • a third transition section not shown, it is possible to change over from the thickness h3 to the thickness h1.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Verfahren zum flexiblen Walzen von Metallband oder Metallplatinen, wobei das Metallband oder die Metallplatine in Längsrichtung des Walzvorgangs über die gesamte Länge von einer Ausgangsdicke auf eine über der Länge veränderliche Enddicke ausgewalzt wird, wobei als Band- oder Platinenmaterial Leichtmetalle, insbesondere Aluminium oder Magnesium verwendet werden und die Enddicke zumindest drei verschiedene Dichtenstufen umfasst. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum flexiblen Walzen von Metallband oder Metallplatinen, wobei das Metallband oder die Metallplatinen in Längsrichtung des Walzvorgangs über die gesamte Länge von einer Ausgangsdicke auf eine veränderliche Enddicke ausgewalzt wird, sowie nach diesem Verfahren hergestellte Erzeugnisse. Ein Verfahren dieser Art ist aus der DE 197 04 300 A1 bekannt. Hierbei wird das Ausgangsmaterial zunächst auf eine Temperatur oberhalb der Kristallisationstemperatur erwärmt und anschließend ausgewalzt. Hierdurch kommt es nach dem Warmwalzen zu einer Rekristallisation des Werkstoffgefüges. Aus der Benennung einer Rekristallisationstemperatur von oberhalb 700° wird deutlich, daß als Ausgangsmaterial legierte Stähle anzunehmen sind.
Aus der DE 299 13 509 U1 ist ein Mehrwalzerigerüst bekannt, mit dem das sogenannte "Flexible Walzen" möglich ist, indem der Walzspalt während des Walzprozesses entsprechend einem sich über der Bandlänge ändernden Dickenprofil eines Walzbandes geregelt wird. Das Walzband kann aus Stahl oder Nichteisenmetallen bestehen.
Aus der DE 199 26 228 A1 ist ein Verfahren zum Walzen von Aluminiumblech oder -band bekannt, bei dem dieses quer zur Förderrichtung und zusätzlich in Längsrichtung jeweils ein ungleichförmiges Dickenprofil erhält. Dies erfordert ein Walzgerüst mit zumindest einer Arbeitswalze mit unterschiedlichen Durchmesserbereichen quer zur Förderrichtung des Aluminiumblechs oder-bandes.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Anwendungsgebiet des eingangs genannten Verfahrens zu erweitern und insbesondere das Verfahren an ausgewählte Leichtmetallwerkstoffe besonders anzupassen.
Die Lösung hierfür besteht in einem Verfahren, bei dem als Band- oder Platinenmaterial Leichtmetalle einschließlich ihrer Legierungen, insbesondere Aluminium oder Magnesium verwendet werden und das sich dadurch auszeichnet, daß die Enddicke des Band- oder Platinenmaterials zumindest drei verschiedene Dickenstufen umfaßt. Zwischen einzelnen Dickenstufen konstanter Dicke befinden sich Übergangsbereiche mit veränderlicher Dicke, insbesondere mit einem Gradienten zwischen 1:40 und 1:4000, definiert als Dickendifferenz über Länge. Mit den erfindungsgemäßen Verfahrenserzeugnissen kann beispielsweise die Gewichts- und Festigkeitsoptimierung im Fahrzeugbau weiter vorangetrieben werden. Während zum Beispiel die größte Dickenstufe zur Darstellung von Anschlußverbindungen genutzt werden kann, sind mit mehreren weiteren Dickenstufen gezielte Anpassungen an unterschiedliche Belastungsverläufe möglich. Dies schließt sowohl die Belastung im elastischen Verformungsbereich als auch Belastungen im Crashfall mit plastischer Verformung ein.
Wesentlich ist es, daß bei der Durchführung des Verfahrens die Dicke des Materials über der gesamten Länge um mindestens 5 % reduziert wird, bezogen auf die mit 100 % angenommene Ausgangsdicke. Hiermit entsteht ein Vor- oder Zwischenprodukt verbesserter Qualität und erhöhter Maßgenauigkeit.
Die Enddickenunterschiede des Materials zwischen in der Dicke benachbarten Dikkenstufen sollten mindestens 10 % bevorzugt mehr als 20 % betragen, um gezielt einsetzbare Festigkeitsunterschiede des Vorproduktes für daraus herzustellende Blechformteile zu erzeugen.
Bevorzugte Dickenbereiche für die zumindest drei Dickenstufen sind in Unteransprüchen benannt. Die Auswahl konkreter Werte richtet sich in erster Linie nach den Festigkeitsansprüchen an das aus dem erfindungsgemäßen Material herzustellende Enderzeugnis.
Der Wechsel zwischen den verschiedenen Dickenstufen kann am Platinen- oder Bandmaterial in beliebiger Reihenfolge erfolgen, wobei sich diese Reihenfolge am Bandmaterial periodisch wiederholen wird.
Das Ausmaß der maximalen Dickenreduzierung soll 70 %, bezogen auf die Ausgangsdicke von 100 %, nicht überschreiten. Daneben ist ein maximaler Gradient der Übergangsbereiche zwischen einzelnen benachbarten Dickenstufen von ca .1:40 einzuhalten. Als minimaler Gradient wird 1:4000 vorgeschlagen. In der Praxis werden Werte in der Nähe des maximalen Gradienten überwiegen.
Bei der Verwendung von Aluminium als Band- oder Platinenmaterial kann das Material kaltgewalzt werden oder zum Warmwalzen auf eine Temperatur zwischen 350 und 470°C erwärmt werden.
Bei der Verwendung von Magnesium als Band- oder Platinenmaterial soll das Material zum Warmwalzen auf eine Temperatur zwischen 180 und 280°C erwärmt werden.
Beim Warmwalzen kann das Vorwärmen des Bandmaterials am aufgewickelten Coil erfolgen. Es ist jedoch auch die Erwärmung von abgewickeltem Band in einem Durchlaufverfahren, insbesondere die induktive Erwärmung möglich.
Die Erfindung schließt weiterhin nach dem genannten Verfahren hergestelltes Metallband oder hergestellte Metallplatinen ein sowie daraus wiederum hergestellte Flächenelemente, Rohre oder Profile.
Das flexibel gewalzte Material kann abgelängt oder beschnitten werden und auf unterschiedliche Weise weiterverarbeitet werden und verschiedenen Verwendungen zugeführt werden. Es wird zunächst auf die DE 100 41 281 A1 Bezug genommen, wonach Platinen aus flexibel gewalztem Metallband durch Tiefziehen oder andere Umformverfahren zu Profilen oder Napfelementen umgeformt werden können. Weiter wird auf die ältere DE 103 23 694 A1 verwiesen, wobei unmittelbar nach dem flexiblen Walzen von endlosem Bandmaterial dieses zu einem endlosen Rohr oder Profil umgeformt und dann zu einzelnen Rohr- oder Profilstücken abgelängt wird. Weiterhin wird auf die DE 103 23 693 A1 verwiesen, wonach flexibel gewalztes Material zu Rohr- oder Profilkörpern mit unrundem Querschnitt verformt wird. Ebenfalls wird auf die Anmeldung 102004017343.5 vom 06.04.2004 verwiesen, wonach flexibel gewalztes Material durch Tiefziehen zu einem Rohr oder Profil mit in Längsrichtung veränderlichem Querschnitt umgeformt wird. Schließlich wird auf die Anmeldung 102004019448.3 vom 19.04.2004 verwiesen, nach der hybrid aufgebaute Blechelemente aus unterschiedlichen Teilen unter Verwendung von flexibel gewalztem Material hergestellt werden. Auf den Offenbarungsgehalt all dieser älteren Patentanmeldungen der gleichen Anmelderin wird hiermit inhaltlich ausdrücklich Bezug genommen. In letztgenanntem Fall können bei Verwendung von geeigneten Fügetechniken auch hybrid hergestellte Elemente erzeugt werden, die zum Teil aus flexibel gewalztem Aluminium oder Magnesium und zum Teil aus Stahlblech bestehen.
Beispiele für die Veränderungen am Band- oder Platinenmaterial beim Walzen sind in den Zeichnungen verdeutlicht.
Figur 1
zeigt eine Platine oder einen Bandabschnitt vor dem Walzen;
Figur 2
zeigt eine Platine oder einen Bandabschnitt nach dem Walzen.
In Figur 1 ist eine Platine oder ein Bandabschnitt 1 vor dem Walzen dargestellt, wobei seine Dicke als Ausgangsdicke mit h0 bezeichnet ist. Von dieser Ausgangsdicke h0 aus wird das Material in einem einzigen Walzstich durch flexibles Walzen auf drei verschiedene Dickenstufen h1, h2, h3 gewalzt mit h0 > h1 > h2 > h3. Hierbei soll gelten h1 = h0 - Δh1, h2 = h0 - Δh2 und h3 = h0 - Δh3.
In Figur 2 ist eine Platine oder ein Bandabschnitt 2 nach dem Walzen gezeigt, wobei ein erster Abschnitt 3 eine Dicke h1 = h0 - Δh1 hat. ein zweiter Bandabschnitt 4 eine Dicke h2 = h0 - Δh2 aufweist und ein dritter Bandabschnitt 5 eine Dicke h3 = h0 - Δh3 umfaßt. Ein erster Übergangsabschnitt 6 von der Länge L1 bildet den Übergang von der Dicke h1 zur Dicke h2. wobei der Gradient idealisiert mit Y1 = (h1 - h2)/L1 zu berechnen ist. Ein zweiter Übergangsabschnitt 7 bildet mit der Länge L2 den Übergang von der Dicke h2 zur Dicke h3, wobei der Gradient idealisiert mit Y2 = (h2 - h3)/L2 zu ermitteln ist. Da das Bandmaterial über die gesamte Länge gewalzt wird, ist h1 < h0. Wie weiter zu erkennen ist, ist h2 < h1 und h3 < h2. Die Walzrichtung kann hierbei vom Abschnitt 3 zum Abschnitt 4 oder umgekehrt verlaufen. Mit einem dritten nicht dargestellten Übergangsabschnitt kann von der Dicke h3 wieder auf die Dicke h1 übergegangen werden.
Bezugszeichenliste
1
Bandabschnitt
2
Bandabschnitt
3
Bandabschnitt
4
Bandabschnitt
5
Bandabschnitt
6
Übergangsbereich
7
Übergangsbereich

Claims (20)

  1. Verfahren zum flexiblen Walzen von Metallband oder Metallplatinen, wobei das Metallband oder die Metallplatine in Längsrichtung des Walzvorgangs über die gesamte Länge von einer Ausgangsdicke auf eine über der Länge veränderliche Enddicke ausgewalzt wird, wobei als Band- oder Platinenmaterial Leichtmetalle verwendet werden.
    dadurch gekennzeichnet, daß die Enddicke zumindest drei verschiedene Dickenstufen umfaßt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1.
    dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Materials über der gesamten Länge um mindestens 5 % reduziert wird, bezogen auf die Ausgangsdicke von 100 %.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß Enddickenunterschiede des Materials zwischen bezüglich ihrer Dicke benachbarten Dickenstufen von mindestens 10 % erzeugt werden, bezogen auf die Ausgangsdicke von 100 %.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der größten Dickenstufe zwischen 95 und 75 % liegt, bezogen auf die Ausgangsdicke von 100 %.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
    dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der zweitgrößten Dickenstufe zwischen 85 und 45 % liegt, bezogen auf die Ausgangsdicke von 100 %.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der drittgrößten Dickenstufe zwischen 75 und 30 % liegt, bezogen auf die Ausgangsdicke von 100 %.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß sich verschiedene Dickenstufen periodisch, jedoch in beliebiger Reihenfolge abwechseln.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Dickenänderungen zwischen den einzelnen Dickenstufen mit einem Gradienten y von höchstens 1:40 und von mindestens 1:4000 vorgenommen werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Materials maximal um 70 % reduziert wird, bezogen auf die Ausgangsdicke von 100 %.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung von Aluminium das Material vor dem Walzen auf eine Temperatur von mindestens 350 ― 470°C erwärmt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung von Magnesium das Material vor dem Walzen auf eine Temperatur von 180 - 280°C erwärmt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet. daß Band oder Platinen mit einer Breite von mehr als 1400 mm quer zur Walzrichtung verwendet werden.
  13. Metallband oder Metallplatine, welche durch flexibles Walzen in Längsrichtung des Walzvorgangs über die gesamte Länge von einer Ausgangsdicke auf eine über der Länge veränderliche Enddicke ausgewalzt ist, wobei als Band- oder Platinenmaterial Leichtmetalle verwendet worden sind,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Enddicke zumindest drei verschiedene Dickenstufen umfaßt.
  14. Metallband oder Metallplatine nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß Enddickenunterschiede des Materials zwischen in der Größe benachbarten Dickenstufen von mindestens 10 % vorliegen, bezogen auf die Ausgangsdicke von 100 %.
  15. Metallband oder Metallplatine nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der größten Dickenstufe zwischen 95 und 75 % liegt, bezogen auf die Ausgangsdicke von 100 %.
  16. Metallband oder Metallplatine nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der zweitgrößten Dickenstufe zwischen 85 und 45 % liegt, bezogen auf die Ausgangsdicke von 100 %.
  17. Metallband oder Metallplatine nach einem der Ansprüche 13 bis 16,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der drittgrößten Dickenstufe zwischen 75 und 30 % liegt, bezogen auf die Ausgangsdicke von 100 %.
  18. Metallband oder Metallplatine nach einem der Ansprüche 13 bis 17,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Dickenänderungen zwischen den einzelnen Dickenstufen mit einem Gradienten Y von höchstens 1:40 und von mindestens 1:4000 verlaufen,
  19. Verformtes Flächenelement aus Blech,
    hergestellt aus einem Metallbandabschnitt oder einer Metallplatine nach einem der Ansprüche 13 bis 18.
  20. Hohlprofil oder Rohr aus Blech,
    hergestellt aus einem Metallbandabschnitt oder einer Metallplatine nach einem der Ansprüche 13 bis 18.
EP05010053A 2004-05-12 2005-05-09 Flexibles Walzen von Leichtmetallen Withdrawn EP1595608A1 (de)

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EP (1) EP1595608A1 (de)
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