EP2065532A1 - Profil aus einem bandförmigen Walzgut - Google Patents

Profil aus einem bandförmigen Walzgut Download PDF

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EP2065532A1
EP2065532A1 EP08105662A EP08105662A EP2065532A1 EP 2065532 A1 EP2065532 A1 EP 2065532A1 EP 08105662 A EP08105662 A EP 08105662A EP 08105662 A EP08105662 A EP 08105662A EP 2065532 A1 EP2065532 A1 EP 2065532A1
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material thickness
rolling stock
strip
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Withdrawn
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EP08105662A
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French (fr)
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Fritz Hermann
Jürgen Gebhard
Thomas Merhar
Christoph Wiedner
Frank Jackel
Frank Bertram
Erwin Karle
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Hilti AG
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Hilti AG
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    • E04C3/06—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal with substantially solid, i.e. unapertured, web
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    • E04C2003/0473—U- or C-shaped

Definitions

  • the invention relates to a profile of a strip-shaped rolling stock having a starting material thickness, with a longitudinal axis and with at least one bend, wherein the profile has at least one thickness-reduced section with a material thickness which is smaller than the starting material thickness.
  • Profiles such as those used for example in the installation technology, z. B. made of strip-shaped rolling stock by forming in a roll forming.
  • the profiles are in cross section, for example, round, polygonal or C-shaped.
  • the strip-shaped rolling stock is widened in the width direction relative to the initial width of the strip-shaped rolling stock.
  • the at least one thickness-reduced portion of the rolling stock is arranged such that it comes to rest in a statically low-stressed area or near the neutral line in the main load directions of the profile.
  • the reduced-thickness portion of the rolled material runs along the longitudinal axis of the created profile.
  • a disadvantage of the known solution is that for optimal utilization of the material-saving effect the largest possible reduction in thickness is desired.
  • this local thinning of the rolling stock can lead to stiffness losses, whereby the maximum possible reduction of the thickness is limited.
  • the object of the invention is to provide a profile of a strip-shaped rolling stock, which is both material-saving and stiffness-optimized.
  • At least one thickened region is provided in the region of the at least one bend of the profile with a material thickness which is greater than the starting material thickness.
  • the stiffness of the profile is improved in a highly loaded area of the material-optimized profile.
  • This profile has a comparable contour compared to a profile of a strip-shaped rolling stock with a constant material thickness on a low material usage, the stiffness loss compensated by the at least one thickened area or by the resulting local stiffening of the profile at least partially and possibly even the stiffness of the profile opposite a profile of a strip-shaped rolling stock of constant material thickness is increased.
  • the at least one thickened region is a material accumulation and is formed in the same rolling step in forming the thickness reduction with correspondingly formed rolls in the cold rolling process.
  • thickened regions are provided on both sides of the at least one thickness-reduced section. If the profile has a plurality of thickness-reduced sections, regions or accumulations of material thickened on both sides are advantageously provided on each thickness-reduced section.
  • the accumulations of material are formed, for example, on one side or on both sides of the strip-shaped rolling stock and thus of the formed therefrom profile.
  • the at least one thickened region is provided adjacent to the at least one bend, which allows for easy forming of the strip-shaped rolling stock while at the same time improving the rigidity of the profile despite the thickness-reduced sections.
  • the profile preferably has a cavity, which is at least partially enclosed by side walls, and the at least one thickened region faces this cavity.
  • the at least one thickened region is thus not provided on the outside on the profile, so that the function or the arrangement of the profile is not limited by the accumulation of material due to the thickened region.
  • the material thickness of the at least one thickened region preferably corresponds to 1.1 to 2.0 times the starting material thickness of the strip-shaped rolling stock, which ensures an advantageous improvement in the rigidity of the material-optimized profile.
  • the at least one thickened region has a material width perpendicular to the longitudinal axis of the profile, which corresponds to 1.0 to 5.0 times the starting material thickness of the strip-shaped rolling stock, which likewise ensures an advantageous improvement in the rigidity of the material-optimized profile.
  • Profile 11 shown has a C-shaped cross-section with two side walls 12 extending parallel to one another and a connecting section 13 connecting the two side walls 12. Between the side walls 12 and the connecting portion 13 a bend 17 is provided in each case. The free ends 14 of the side walls 12 are bent inwards and thus each have a bend 18. The side walls 12 partially enclose a cavity 19. The profile 11 extends along a longitudinal axis 15th
  • the profile 11 is made of a strip-shaped rolling stock having a starting material thickness W and has in the side walls 12 two thickness-reduced portions 16 with a material thickness D which is smaller than the starting material thickness W.
  • a thickened region 21 or 22 or a material accumulation with a material thickness H and a material width B is provided on both sides, which extends transversely to the longitudinal axis 15 of the profile 11.
  • the material thickness H of the thickened regions 21 and 22 is greater than the starting material thickness W of the strip-shaped rolling stock.
  • the thickened regions 21 and 22 face the cavity 19 and extend along the longitudinal axis 15 of the profile 11.
  • the thickened region 21 in the region of the bend 17 of the profile 11 is arranged directly in the bend 17.
  • the thickened region 22 in the region of the bend 18 of the profile 11 is provided directly adjacent to the bend 18.
  • the material thickness H of the thickened regions 21 and 22 corresponds to 1.1 to 2.0 times the starting material thickness W of the strip-shaped rolling stock.
  • the material width B of the thickened regions 21 and 22 corresponds to 1.0 to 5.0 times the starting material thickness W of the strip-shaped rolling stock.
  • the thickened portions 21 and 22 are respectively disposed between the reduced thickness portion 16 and the bends 17 and 18, respectively, with the thickened portions 22 being provided near the bend 18, respectively.
  • the thickened portions 21 and 22 are each arranged symmetrically on the profile 11. However, this is not absolutely necessary for improving the rigidity of a material-optimized profile 11.
  • the arranged on a side wall 12 and / or the opposite thickened portions 21 and 22 may also have different dimensions or be arranged asymmetrically. Furthermore, not all thickened areas need to protrude in the same direction. As shown schematically by the dashed lines, thickened regions 23 may also be directed outward, ie, facing away from the cavity 19.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

Ein Profil (11) aus einem bandförmigen Walzgut mit einer Ausgangsmaterialstärke (W) weist eine Längsachse (15), Biegungen (17, 18) und dickenreduzierte Abschnitte (16) mit einer Materialstärke (D) auf, die kleiner als die Ausgangsmaterialstärke (W) ist. Im Bereich der Biegungen (17, 18) des Profils (11) sind jeweils verdickte Bereiche (21, 22) mit einer Materialstärke (H) vorgesehen, die grösser als die Ausgangsmaterialstärke (W) ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Profil aus einem bandförmigen Walzgut mit einer Ausgangsmaterialstärke, mit einer Längsachse sowie mit zumindest einer Biegung, wobei das Profil zumindest einen dickenreduzierten Abschnitt mit einer Materialstärke aufweist, die kleiner als die Ausgangsmaterialstärke ist.
  • Profile, wie sie beispielsweise in der Installationstechnik zur Anwendung kommen, werden z. B. aus bandförmigem Walzgut durch Umformen in einer Walzprofilieranlage gefertigt. Die Profile sind im Querschnitt beispielsweise rund, polygonal oder C-förmig.
  • Zur Reduktion der Materialkosten ist es beispielsweise aus der US 4,233,833 bekannt, zumindest einen Abschnitt des Walzgutes in der Dicke zu reduzieren, so dass die Materialstärke in diesem Bereich kleiner als die Ausgangsmaterialstärke des bandförmigen Walzgutes ist. Bei dieser im Kaltwalzverfahren durchgeführten Dickenreduktion wird das bandförmige Walzgut in Breitenrichtung gegenüber der Ausgangsbreite des bandförmigen Walzgutes verbreitert. Beim Profilieren des bereichsweise umgeformten Walzgutes in die gewünschte Profilform, wird der zumindest eine dickenreduzierte Abschnitt des Walzgutes derart angeordnet, dass dieser in einem statisch gering beanspruchten Bereich beziehungsweise nahe der neutralen Linie in den Hauptlastrichtungen des Profils zu liegen kommt. Der dickenreduzierte Abschnitt des Walzgutes verläuft entlang der Längsachse des erstellten Profils.
  • Nachteilig an der bekannten Lösung ist, dass zum optimalen Ausnutzen des materialsparenden Effekts eine möglichst grosse Dickenreduktion gewünscht ist. Diese lokale Ausdünnung des Walzgutes kann jedoch zu Steifigkeitsverlusten führen, womit die maximal mögliche Reduktion der Dicke begrenzt ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Profil aus einem bandförmigen Walzgut zu schaffen, das sowohl materialsparend als auch steifigkeitsoptimiert ist.
  • Die Aufgabe ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.
  • Gemäss der Erfindung ist zumindest ein verdickter Bereich im Bereich der zumindest einen Biegung des Profils mit einer Materialstärke vorgesehen, die grösser als die Ausgangsmaterialstärke ist.
  • Durch die Anordnung des zumindest einen verdickten Bereichs im Bereich, d. h. in oder bei der Biegung des Profils ist die Steifigkeit des Profils in einem hochbelasteten Bereich des materialoptimierten Profils verbessert. Dieses Profil weist bei vergleichbarer Kontur gegenüber einem Profil aus einem bandförmigen Walzgut mit konstanter Materialstärke einen geringen Materialeinsatz auf, wobei der Steifigkeitsverlust durch den zumindest einen verdickten Bereich beziehungsweise durch die daraus resultierende lokale Aussteifung des Profils zumindest teilweise kompensiert und gegebenenfalls sogar die Steifigkeit des Profils gegenüber einem Profil aus einem bandförmigen Walzgut konstanter Materialstärke erhöht wird. Der zumindest eine verdickte Bereich ist eine Materialanhäufung und wird beim Ausbilden der Dickenreduktion mit entsprechend ausgebildeten Walzen im Kaltwalzverfahren im gleichen Walzschritt ausgeformt.
  • Vorteilhaft sind zu beiden Seiten des zumindest einen dickenreduzierten Abschnitts verdickte Bereiche vorgesehen. Weist das Profil mehrere dickenreduzierte Abschnitte auf, so sind vorteilhaft bei jedem dickenreduzierten Abschnitt beidseitig verdickte Bereiche beziehungsweise Materialanhäufungen vorgesehen. Die Materialanhäufungen sind beispielsweise an einer Seite oder an beiden Seiten des bandförmigen Walzgutes und somit des daraus umgeformten Profils ausgebildet.
  • Vorzugsweise ist der zumindest eine verdickte Bereich benachbart zu der zumindest einen Biegung vorgesehen, was eine einfache Umformung des bandförmigen Walzgutes bei gleichzeitiger Verbesserung der Steifigkeit des Profils trotz der dickenreduzierten Abschnitte ermöglicht.
  • Bevorzugt weist das Profil einen von Seitenwänden zumindest teilweise umschlossenen Hohlraum auf und der zumindest eine verdickte Bereich ist diesem Hohlraum zugewandt. Der zumindest eine verdickte Bereich steht somit aussenseitig nicht am Profil vor, so dass die Funktion beziehungsweise die Anordnung des Profils durch die infolge des verdickten Bereichs vorhandene Materialanhäufung nicht eingeschränkt ist.
  • Vorzugsweise entspricht die Materialstärke des zumindest einen verdickten Bereichs dem 1.1- bis 2.0-fachen der Ausgangsmaterialstärke des bandförmigen Walzgutes, was eine vorteilhafte Verbesserung der Steifigkeit des materialoptimierten Profils gewährleistet.
  • Bevorzugt weist der zumindest eine verdickte Bereich eine Materialbreite senkrecht zur Längsachse des Profils auf, die dem 1.0- bis 5.0-fachen der Ausgangsmaterialstärke des bandförmigen Walzgutes entspricht, was ebenfalls eine vorteilhafte Verbesserung der Steifigkeit des materialoptimierten Profils gewährleistet.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    Ein erfindungsgemässes Profil im Querschnitt; und
    Fig. 2
    ein Detailauschnitt der Materialanhäufung in vergrösserter Darstellung.
    Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Profil 11 weist einen C-förmigen Querschnitt mit zwei parallel zueinander verlaufenden Seitenwänden 12 und einem die beiden Seitenwände 12 verbindenden Verbindungsabschnitt 13 auf. Zwischen den Seitenwänden 12 und dem Verbindungsabschnitt 13 ist jeweils eine Biegung 17 vorgesehen. Die freien Enden 14 der Seitenwände 12 sind nach innen umgebogen und weisen somit jeweils eine Biegung 18 auf. Die Seitenwände 12 umschliessen teilweise einen Hohlraum 19. Das Profil 11 erstreckt sich entlang einer Längsachse 15.
  • Das Profil 11 ist aus einem bandförmigen Walzgut mit einer Ausgangsmaterialstärke W gefertigt und weist in den Seitenwänden 12 zwei dickenreduzierte Abschnitte 16 mit einer Materialstärke D auf, die kleiner als die Ausgangsmaterialstärke W ist. Beidseitig der dickenreduzierten Abschnitte 16 ist jeweils beidseitig ein verdickter Bereich 21 bzw. 22 beziehungsweise eine Materialanhäufung mit einer Materialstärke H und einer Materialbreite B vorgesehen, die sich quer zur Längsachse 15 des Profils 11 erstreckt. Die Materialstärke H der verdickten Bereiche 21 bzw. 22 ist grösser als die Ausgangsmaterialstärke W des bandförmigen Walzgutes. Die verdickten Bereiche 21 und 22 sind dem Hohlraum 19 zugewandt und erstrecken sich entlang der Längsachse 15 des Profils 11. Der verdickte Bereich 21 im Bereich der Biegung 17 des Profils 11 ist direkt in der Biegung 17 angeordnet. Der verdickte Bereich 22 im Bereich der Biegung 18 des Profils 11 ist direkt benachbart zu der Biegung 18 vorgesehen.
  • Die Materialstärke H der verdickten Bereiche 21 bzw. 22 entspricht dem 1.1- bis 2.0-fachen der Ausgangsmaterialstärke W des bandförmigen Walzgutes. Die Materialbreite B der verdickten Bereiche 21 bzw. 22 entspricht dem 1.0- bis 5.0-fachen der Ausgangsmaterialstärke W des bandförmigen Walzgutes. Die verdickten Bereiche 21 und 22 sind jeweils zwischen dem dickenreduzierten Abschnitt 16 und den Biegungen 17 bzw. 18 angeordnet, wobei die verdickten Bereiche 22 jeweils nahe neben der Biegung 18 vorgesehen sind.
  • In der Figur 1 sind die verdickten Bereiche 21 und 22 jeweils symmetrisch an dem Profil 11 angeordnet. Dies ist jedoch für eine Verbesserung der Steifigkeit eines materialoptimierten Profils 11 nicht zwingend erforderlich. Die an einer Seitenwand 12 angeordneten und/oder die einander gegenüberliegenden verdickten Bereiche 21 und 22 können auch voneinander verschiedene Abmessungen aufweisen oder unsymmetrisch angeordnet sein. Des Weiteren müssen nicht alle verdickten Bereiche in die gleiche Richtung abragen. Wie mit den gestrichelten Linien schematisch dargestellt, können verdickte Bereiche 23 auch nach aussen, d. h. dem Hohlraum 19 abgewandt ausgerichtet sein.

Claims (5)

  1. Profil aus einem bandförmigen Walzgut mit einer Ausgangsmaterialstärke (W), mit einer Längsachse (15) sowie mit zumindest einer Biegung (17, 18), wobei das Profil (11) zumindest einen dickenreduzierten Abschnitt (16) mit einer Materialstärke (D) aufweist, die kleiner als die Ausgangsmaterialstärke (W) ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein verdickter Bereich (21, 22) im Bereich der zumindest einen Biegung (17, 18) des Profils (11) mit einer Materialstärke (H) vorgesehen ist, die grösser als die Ausgangsmaterialstärke (W) ist.
  2. Profil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine verdickte Bereich (21, 22) benachbart zu der zumindest einen Biegung (18) vorgesehen ist.
  3. Profil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (11) einen von Seitenwänden (12) zumindest teilweise umschlossenen Hohlraum (19) aufweist und die Erhebung des zumindest einen verdickten Bereichs (21, 22) diesem Hohlraum (19) zugewandt ist.
  4. Profil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialstärke (H) des verdickten Bereichs (21, 22) dem 1.1- bis 2.0-fachen der Ausgangsmaterialstärke (W) des bandförmigen Walzgutes entspricht.
  5. Profil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der verdickte Bereich (21, 22) eine Materialbreite (B) senkrecht zur Längsachse (15) des Profils (11) aufweist, die dem 1.0- bis 5.0-fachen der Ausgangsmaterialstärke (W) des bandförmigen Walzgutes entspricht.
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