EP1984130A1 - Richtvorrichtung und richtverfahren für ein metallband - Google Patents

Richtvorrichtung und richtverfahren für ein metallband

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EP1984130A1
EP1984130A1 EP07711483A EP07711483A EP1984130A1 EP 1984130 A1 EP1984130 A1 EP 1984130A1 EP 07711483 A EP07711483 A EP 07711483A EP 07711483 A EP07711483 A EP 07711483A EP 1984130 A1 EP1984130 A1 EP 1984130A1
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EP
European Patent Office
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straightening
metal strip
roller
pressure roller
pressure
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EP07711483A
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EP1984130B1 (de
Inventor
Oswald Deutscher
Frank Gorgels
Jochen Kurzynski
Roger Lathe
Paul Dieter PÜTZ
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BFI VDEH Institut fuer Angewandte Forschung GmbH
Original Assignee
BFI VDEH Institut fuer Angewandte Forschung GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D1/00—Straightening, restoring form or removing local distortions of sheet metal or specific articles made therefrom; Stretching sheet metal combined with rolling
    • B21D1/02—Straightening, restoring form or removing local distortions of sheet metal or specific articles made therefrom; Stretching sheet metal combined with rolling by rollers

Definitions

  • the invention relates to a straightening device and a straightening method for a metal strip and takes priority of German Patent Application 10 2006 006 530.1.
  • temper rolling the mechanical properties are adjusted for a possible post-finishing deep drawing, such as the so-called n-value and the yield strength. Furthermore, the desired surface finish is set in the temper rolling process. With the stretch bending process, the desired flatness of the strip is finally produced.
  • the invention has for its object to simplify the finishing of metal strips.
  • the invention is based on the basic idea that the setting of mechanical properties, as has hitherto been carried out in the so-called temper rolling process, can also be set in a straightening process, for example a stretch bending process.
  • a straightening device is provided in addition to the conventional straightening rollers at least one pressure roller is provided, which is arranged opposite a straightening roller and with the one-sided compression deformation of the metal strip can be effected.
  • the state of stress in the metal strip is utilized at the moment of its bending via the straightening roller.
  • a Lijnszugnapssverlauf is set over the metal strip cross-section whose maximum value in the region of the straightening roller opposite surface of the metal strip is applied.
  • this surface is loaded with a pressure roller and thus at least the near-surface region is subjected to an additional voltage, at least in this area, a voltage state can be set, which is above the yield point, so that the desired mechanical Eigen shadow, z. B. the n-value or the yield strength, but also the desired surface finish can be adjusted.
  • the straightening device has at least one first and one second straightening roller over which the metal band to be straightened can be guided in the meandering band guide typical for bending.
  • the metal strip is passed partially looping over the first straightening roller and then partially wrapping over the second straightening roller, the first straightening roller contacting a first surface of the metal strip and the second straightening roller contacting the surface of the metal strip opposite that surface.
  • the straightening rollers can be employed, ie displaced in the radial direction or, for example, are pivoted about a pivot axis perpendicular to the longitudinal axis.
  • At least one pressure roller is provided, which is arranged to a straightening roller as a counter-roller and with which a one-sided compression deformation of the metal strip can be effected.
  • the pressure roller is adjustable and in particular has an active element with which the pressure roller with a predetermined pressure the metal band can be pressed.
  • support rollers may be provided which support the pressure roller.
  • the construction of the support of a pressure roller known from skin-passing stands can be provided for the support of the pressure roller in the straightening device according to the invention.
  • Understood metal strip which in contrast to rolling does not deform the metal strip over its entire cross-section.
  • a one-sided compression deformation understood a compression deformation, which has a penetration of about 75% of the metal strip cross-section of the surface acted upon by the pressure roller, more preferably 50% of the metal strip cross-section.
  • the compression set is limited to the area of the surface on which the pressure roller acts. This near-surface region has in particular at least the depth of the so-called Lüders bands.
  • a region close to the surface is understood in particular to be a region having a penetration depth of at most 10% of the metal strip cross-section, particularly preferably 1% of the metal strip cross-section.
  • the pressure roller has a smooth surface or, if several pressure rollers are used, the pressure rollers have a smooth surface. This allows to create a smooth surface.
  • a pressure roller or a plurality of pressure rollers may have a textured surface. This makes it possible to have a texturing in the
  • a textured surface is understood in particular to mean a surface on which individual elevations or depressions are provided.
  • one of the surface types Shotblast, EDT, EBT (deterministic or pseudo-stochastic), Lasertex and Topochrom can be provided.
  • a first pressure roller with a smooth surface and a second pressure roller with a textured surface may further be provided. This makes it possible to emboss a textured surface on one side of the metal strip while creating a smooth surface on the opposite side of the metal strip.
  • the first and / or the second straightening roller has a textured surface.
  • the straightening rollers and the pressure rollers may have the same diameter.
  • the pressure rollers may have larger or smaller diameters than the straightening rollers.
  • Pressure rollers are designed as a measuring roller. In particular, the temperature, shear stress and / or pressure distribution is measured by this measuring roller.
  • the straightening method according to the invention provides that the metal strip bent over a straightening roll is inserted on the surface opposite the straightening roll. is pressure-deformed on the side. Particularly preferably, this compression deformation takes place only in the region of the surface of the metal strip.
  • a longitudinal tensile stress profile over the metal strip cross section is set in the metal strip by bending over the directional roll, in which the longitudinal tensile stress applied to the surface of the metal strip opposite the straightening roll is less than the yield strength of the metal strip and by a pressure roll acting on this surface an additional
  • the method according to the invention and the straightening device according to the invention are particularly preferably used in a stretch bending process. Particularly preferred are the straightening rollers upstream and downstream braking and driving roller groups provided. Alternatively, the straightening method according to the invention and the straightening device according to the invention can be used within the scope of a positive-locking bending machine.
  • the straightening method according to the invention and the straightening device according to the invention are used in particular for straightening so-called carbon steels, which have a pronounced yield strength and thus exhibit Lüders straps during tensile deformation.
  • the straightening method is applied using a measuring roller.
  • This measuring roller is used in particular the mechanical
  • Fig. 1 is a straightening roller and the straightening roller opposite the pressure roller of the straightening device according to the invention in a schematic side view and
  • Fig. 2 set in the metal strip by bending over the straightening roller
  • the straightening device of this embodiment has at least two straightening rollers with pressure rollers arranged opposite them, of which only the first pair of straightening roller 1 and pressure roller 2 are shown in FIG. That too directing metal strip 3 is guided bent over the straightening roller 1 and applied with Leksszugêttress F z .
  • the rectifying roller 1 opposite pressure roller 2 causes a one-sided compression deformation of the metal strip.
  • Fig. 2 the Lijnszugnapssverlauf is shown over the cross section of the metal strip. It can be seen that the longitudinal tensile stress is greatest in the area of the surface opposite the straightening roller 1. By creating an additional tension in this area by a pressure roller acting on the surface, the stress level in this area is increased above the illustrated longitudinal tension stress level and raised above the yield point so that the adjustment of mechanical properties or surface qualities can be achieved.

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Description

Betriebsforschungsinstitut VDEh-I nstitut für angewandte Forschung GmbH
Sohnstraße 65, 40237 Düsseldorf
"Richtvorrichtung und Richtverfahren für ein Metallband"
Die Erfindung betrifft eine Richtvorrichtung und ein Richtverfahren für ein Metallband und nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2006 006 530.1 in Anspruch.
Bei der Endbearbeitung von Metallbändern, beispielsweise von Feinblech werden in der Praxis regelmäßig zwei Prozessstufen eingesetzt. Zum einen der sogenannte Dressierwalzprozess und zum anderen der Streckbiegerichtprozess. Beim Dressieren werden die mechanischen Eigenschaften für ein möglicherweise nach der Endbearbeitung erfolgendes Tiefziehen eingestellt, wie beispielsweise der sogenannte n-Wert und die Streckgrenze. Ferner wird im Dressierprozess die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit eingestellt. Mit dem Streckbiegerichtprozess wird dann abschließend die gewünschte Planheit des Bandes hergestellt.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Endbearbeitung von Metallbändern zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, dass das Einstellen mechanischer Eigenschaften, wie es bisher in dem sogenannten Dressierwalzprozess erfolgt ist, auch in einem Richtprozess, beispielsweise einem Streckbiegerichtvorgang, eingestellt werden kann. Dafür wird eine Richtvorrichtung vorgesehen, bei der zu den herkömmlichen Richtrollen zusätzlich zumindest eine Druckwalze vorgesehen wird, die einer Richtrolle gegenüberliegend angeordnet ist und mit der eine einseitige Druckverformung des Metallbands bewirkt werden kann. Erfindungsgemäß wird der Spannungszustand im Metallband im Moment seiner Biegung über die Richtrolle ausgenutzt. Durch die Biegung wird ein Längszugspannungsverlauf über den Metallbandquerschnitt eingestellt, dessen maximaler Wert im Bereich der der Richtrolle gegenüberliegenden Oberfläche des Metallbands anliegt.
Indem nun diese Oberfläche mit einer Druckwalze belastet wird und damit zumindest der oberflächennahe Bereich mit einer zusätzlichen Spannung beaufschlagt wird, kann zumindest in diesem Bereich ein Spannungszustand eingestellt werden, der oberhalb der Fließgrenze liegt, so dass die gewünschten mechanischen Eigen- schatten, z. B. der n-Wert oder die Streckgrenze, aber auch die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit eingestellt werden können.
Die erfindungsgemäße Richtvorrichtung weist mindestens eine erste und eine zweite Richtrolle auf, über die das zu richtende Metallband in der für das Biege- richten typischen mäandernden Bandführung geführt werden kann. Das Metallband wird unter teilweiser Umschlingung über die erste Richtrolle und dann unter teilweiser Umschlingung über die zweite Richtrolle geführt, wobei die erste Richtrolle mit einer ersten Oberfläche des Metallbands in Kontakt kommt und die zweite Richtrolle mit der dieser Oberfläche gegenüberliegenden Oberfläche des Metallbands in Kontakt kommt. Um den Grad der Biegung des Metallbands einstellen zu können, können die Richtrollen angestellt werden, also in Radialrichtung verlagert oder beispielsweise um eine senkrecht zur Längsachse stehenden Schwenkachse verschwenkt werden.
Erfindungsgemäß ist mindestens eine Druckwalze vorgesehen, die zu einer Richtrolle als Gegenwalze angeordnet ist und mit der eine einseitige Druckverformung des Metallbands bewirkt werden kann. Um den für die Einstellung der gewünschten mechanischen Eigenschaften bzw. der gewünschten Oberflächenbeschaffenheit notwendigen Spannungszustand auf der durch die Druckwalze belasteten Seite des Metallbands einstellen zu können, ist die Druckwalze einstellbar ausgebildet und weist insbesondere einen Wirkelement auf, mit dem die Druckwalze mit einem vorbestimmten Druck auf das Metallband gedrückt werden kann. Ergänzend oder alternativ können Stützwalzen vorgesehen sein, die die Druckwalze abstützen. Grundsätzlich kann der aus Dressiergerüsten bekannte Aufbau der Abstützung einer Druckwalze für die Abstützung der Druckwalze in der erfindungsgemäßen Richtvorrichtung vorgesehen sein.
Als einseitige Druckverformung wird insbesondere eine Druckverformung des
Metallbands verstanden, die im Gegensatz zum Walzen nicht das Metallband über seinen gesamten Querschnitt druckverformt. Insbesondere bevorzugt wird unter einer einseitigen Druckverformung eine Druckverformung verstanden, die von der mit der Druckwalze beaufschlagten Oberfläche eine Eindringtiefe von ca. 75% des Metallbandquerschnitts aufweist, insbesondere bevorzugt 50% des Metallbandquerschnitts. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Druckverformung auf den Bereich der Oberfläche beschränkt, auf die die Druckwalze einwirkt. Dieser oberflächennahe Bereich weist insbesondere mindestens die Tiefe der sogenannten Lüdersbänder auf. Als oberflächennaher Bereich wird insbesondere ein Bereich mit einer Eindringtiefe von maximal 10% des Metallbandquerschnitts, insbesondere bevorzugt 1% des Metallbandquerschnitts verstanden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Druckwalze eine glatte Oberfläche auf bzw. weisen bei mehreren eingesetzten Druckwalzen die Druckwalzen eine glatte Oberfläche auf. Dies erlaubt es, eine glatte Oberfläche zu erzeugen. Alternativ oder ergänzend kann eine Druckwalze oder können mehrere Druckwalzen eine texturierte Oberfläche aufweisen. Damit ist es möglich, eine Texturierung in die
Metallbandoberfläche einzubringen. Unter einer texturierten Oberfläche wird insbesondere eine Oberfläche verstanden, auf der einzelne Erhebungen oder Vertiefungen vorgesehen sind. Insbesondere kann einer der Oberflächentypen Shotblast, EDT, EBT (deterministisch oder pseudostochastisch), Lasertex und Topochrom vor- gesehen sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform können ferner eine erste Druckwalze mit einer glatten Oberfläche und eine zweite Druckwalze mit einer texturierten Oberfläche vorgesehen sein. Dies ermöglichst es, auf der einen Seite des Metallbands eine texturierte Oberfläche einzuprägen, während auf der gegenüberliegenden Seite des Metallbands eine glatte Oberfläche erzeugt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die erste und/oder die zweite Richtrolle eine texturierte Oberfläche auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform können die Richtrollen und die Druckwalzen den gleichen Durchmesser aufweisen. Alternativ können die Druckwalzen größere oder kleinere Durchmesser als die Richtrollen aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform können eine oder mehrere Richtrollen oder
Druckrollen als Messrolle ausgeführt werden. Insbesondere wird durch diese Messrolle die Temperatur-, Schubspannungs- und/oder Druckverteilung gemessen.
Das erfindungsgemäße Richtverfahren sieht vor, dass das über eine Richtrolle gebogene Metallband auf der der Richtrolle gegenüberliegenden Oberfläche ein- seitig druckverformt wird. Insbesondere bevorzugt erfolgt diese Druckverformung nur im Bereich der Oberfläche des Metallbands.
Insbesondere bevorzugt wird in dem Metallband durch das Biegen über die Richt- rolle eine Längszugspannungsverlauf über den Metallbandquerschnitt eingestellt, bei dem die an der der Richtrolle gegenüberliegenden Oberfläche des Metallbands anliegende Längszugspannung geringer ist als die Fließgrenze des Metallbands und dass durch eine auf diese Oberfläche einwirkende Druckwalze eine zusätzliche
Spannung erzeugt wird, so dass das Metallband im Bereich dieser Oberfläche mit einer Gesamtspannung oberhalb der Fließgrenze belastet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Richtvorrichtung werden insbesondere bevorzugt in einem Streckbiegerichtprozess eingesetzt. Insbesondere bevorzugt sind den Richtrollen vor- bzw. nachgeordnet Brems- und Treibrollengruppen vorgesehen. Alternativ können das erfindungsgemäße Richtverfahren und die erfindungsgemäße Richtvorrichtung im Rahmen einer Form- schlussbiegemaschine eingesetzt werden.
Insbesondere bevorzug wird das erfindungsgemäße Richtverfahren und die erfin- dungsgemäße Richtvorrichtung zum Richten von sogenannten Kohlenstoffstählen verwendet, die eine ausgeprägte Streckgrenze aufweisen und damit bei Zugverformung Lüdersbänder zeigen.
Insbesondere bevorzugt wird das Richtverfahren unter Nutzung einer Messrolle angewendet. Diese Messrolle wird verwendet, um insbesondere die mechanischen
Eigenschaften und die Planheit der verarbeiteten Bänder einzustellen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 eine Richtrolle und die der Richtrolle gegenüberliegen angeordnete Druckwalze der erfindungsgemäßen Richtvorrichtung in einer schematischen Seitenansicht und
Fig. 2 den in dem Metallband durch das Biegen über die Richtrolle eingestellten
Längszugspannungsverlauf über den Metallbandquerschnitt.
Die Richtvorrichtung dieses Ausführungsbeispiels weist mindestens zwei Richtrollen mit ihnen gegenüberliegen angeordneten Druckwalzen auf, von denen in der Fig. 1 nur die erste Paarung aus Richtrolle 1 und Druckwalze 2 dargestellt ist. Das zu richtende Metallband 3 ist über die Richtrolle 1 gebogen geführt und mit Längszugspannungen Fz beaufschlagt. Die der Richtrolle 1 gegenüberliegende Druckwalze 2 bewirkt eine einseitige Druckverformung des Metallbands 3.
In Fig. 2 ist der Längszugspannungsverlauf über den Querschnitt des Metallbands dargestellt. Zu erkennen ist, dass die Längszugspannung im Bereich der der Richtrolle 1 gegenüberliegenden Oberfläche am größten ist. In dem in diesem Bereich durch eine auf die Oberfläche einwirkende Druckwalze eine zusätzliche Spannung erzeugt wird, wird das Spannungsniveau in diesem Bereich über das dargestellte Längszugspannungsniveau erhöht und über die Fließgrenze angehoben, so dass die Einstellung von mechanischen Eigenschaften oder Oberflächenbeschaffenheiten erreicht werden kann.

Claims

Patentansprüche:
1. Richtvorrichtung für ein Metallband mit einer ersten Richtrolle und einer zweiten Richtrolle, die derart zueinander angeordnet sind, dass das Metallband unter teilweiser Umschlingung über die erste Richtrolle und dann unter teilweiser
Umschlingung über die zweite Richtrolle geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Richtrollen (1) gegenüberliegend eine Druckwalze (2) angeordnet ist, mit der eine einseitige Druckverformung des Metallbands (3) bewirkt werden kann.
2. Richtvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Richtrolle (1) gegenüberliegend eine erste Druckwalze (2) angeordnet ist, mit der eine einseitige Druckverformung auf einer ersten Seite des Metallbands (3) bewirkt werden kann, und der zweiten Richtrolle (1) gegenüberliegend eine zweite Druckwalze (2) angeordnet ist, mit der eine einseitige Druckverformung auf einer zweiten Seite des Metallbands (3) bewirkt werden kann.
3. Richtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwalze(n) (2) eine glatte Oberfläche aufweist/aufweisen.
4. Richtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwalze(n) (2) eine texturierte Oberfläche aufweist/aufweisen.
5. Richtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Richtrolle (1) eine texturierte Oberfläche aufweist/aufweisen.
6. Richtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckwalze (2) und/oder eine Richtrolle (1) als Messrolle ausgebildet ist.
7. Richtverfahren für ein Metallband, dadurch gekennzeichnet, dass das über eine Richtrolle (1) gebogene Metallband (3) auf der der Richtrolle (1) gegenüberliegenden Oberfläche einseitig druckverformt wird.
8. Richtverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckverformung nur im Bereich der Oberfläche des Metallbands (3) bewirkt wird. Richtverfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Metallband (3) durch das Biegen über die Richtrolle (1) ein Längszugspannungsverlauf über den Metallbandquerschnitt eingestellt wird, bei dem die an der der Richtrolle (1) gegenüberliegenden Oberfläche des Metallbands (3) anliegende Längszugspannung geringer ist als die Fließgrenze, und dass durch eine auf diese Oberfläche einwirkende Druckwalze (2) eine zusätzliche Spannung erzeugt wird, so dass das Metallband (3) im Bereich dieser Oberfläche mit einer Gesamtspannung oberhalb der Fließgrenze belastet wird.
EP07711483A 2006-02-10 2007-02-09 Richtvorrichtung und richtverfahren für ein metallband Not-in-force EP1984130B1 (de)

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