EP3590617B1 - Verfahren zur herstellung eines trägerprofils aus einem blech und trägerprofil hergestellt nach dem verfahren - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines trägerprofils aus einem blech und trägerprofil hergestellt nach dem verfahren Download PDF

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EP3590617B1
EP3590617B1 EP19183901.8A EP19183901A EP3590617B1 EP 3590617 B1 EP3590617 B1 EP 3590617B1 EP 19183901 A EP19183901 A EP 19183901A EP 3590617 B1 EP3590617 B1 EP 3590617B1
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EP
European Patent Office
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seam
edge
longitudinal
beam profile
radius
Prior art date
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EP3590617A1 (de
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Paul Heigl
Harald Schachinger
Hubert Fuchslueger
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WELSER PROFILE AUSTRIA GmbH
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WELSER PROFILE AUSTRIA GmbH
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/08Making tubes with welded or soldered seams
    • B21C37/0803Making tubes with welded or soldered seams the tubes having a special shape, e.g. polygonal tubes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D47/00Making rigid structural elements or units, e.g. honeycomb structures
    • B21D47/01Making rigid structural elements or units, e.g. honeycomb structures beams or pillars

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a support profile from sheet metal, the sheet metal having a first longitudinal edge and a second longitudinal edge, the first longitudinal edge and the second longitudinal edge being parallel to one another.
  • the present invention also provides a carrier profile which is produced by the method according to the invention, in particular according to one of the embodiments described above.
  • the method comprises a step of bending, the sheet metal being bent into the shape of the carrier profile.
  • the first longitudinal edge is bent into a first envelope with a first envelope edge and the second longitudinal edge is bent into a second envelope with a second envelope edge, the first envelope edge and the second envelope edge being in direct contact, with sheet metal being bent to form the carrier profile in such a way that the first and the second longitudinal edge lie within the carrier profile.
  • the method further comprises a step of welding the first folded edge and the second folded edge to one another, the welding being formed by a step of high-frequency welding or by a step of fusion welding.
  • a method for producing a support profile is from among others FR 2 865 667 A1 known. Processes of this type are used for the production of support profiles with integrated rails. However, the outwardly bent envelopes lead to an inhomogeneous outer surface with additional joints or edges, which make it difficult to use for carrier profiles with a precise surface fit. The welding consumables used for this process can also contribute to the unevenness of the outer surface, but reworking them can weaken the connection point and thus the strength of the support profile.
  • a method according to the preamble of independent claim 1 is for example from DE69002760T2 known.
  • the object of the present invention is to provide a method for producing a support profile from a sheet metal which has both high strength and high surface quality.
  • independent claims 1 and 14 Accordingly, in a method according to the preamble of independent claim 1, there is an inventive solution to the object when the longitudinal edges are bent over by 180 ° so that the envelopes each on the later On the inside of the support profile, the longitudinal edges being bent in such a way that, after the sheet metal has been formed into the support profile and before the two cover edges have been welded, the end face facing the other edge, which runs orthogonally to the respective envelope and has a first radius into an outer side of the support profile, and with a second radius merges into the respective envelope, at least the first radius being smaller than the sheet thickness D of the sheet metal .
  • the folded edges are welded to one another either by means of inductive high-frequency welding or fusion welding.
  • a high-frequency (HF) welding process By using a high-frequency (HF) welding process, a particularly good connection between the two envelopes can be achieved, with the use of welding consumables being dispensed with.
  • This process gives the weld seam a particularly high level of strength and enables its high stability without supporting the seam from the inside on the profile.
  • the eddy currents generated by the induction coils also make it possible to limit the heat input to the edges to be welded.
  • a fusion welding process such as a metal-active gas welding process or a carbon dioxide laser welding process can also be used.
  • the inwardly bent envelopes also reinforce the stability of the support profile in the area around the weld, since the support profile is double-walled in this area. As a result, the moment of resistance and the geometrical moment of inertia of the support profile can be increased in this area without additional reinforcement elements having to be welded on in this area.
  • the edge of the envelope forms the folded edge of the envelope. After the bend has taken place, and before the two folded edges are welded together, it forms the new outer edge of the respective longitudinal edge, so to speak.
  • the sheet metal is preferably formed in a process for cold roll forming.
  • the sheet metal is preferably a pure metal sheet without a plastic coating or the like. In any case, the base material of the sheet metal is worn away. More preferably, the sheet is a steel sheet.
  • the carrier profile has a longitudinal side, the longitudinal side having an inner width, the weld running along the longitudinal side.
  • the rigidity of the long side can be increased, whereby in particular one-sided loaded carrier profiles can be reinforced without increasing their external dimensions.
  • the carrier profile has a first width of the first envelope perpendicular to the longitudinal extension of the carrier profile and a second width of the second envelope perpendicular to the longitudinal extension of the carrier profile, the first envelope over the first length and the second envelope over the second length rest against an inside of the support profile.
  • the rigidity and the geometrical moment of inertia of the carrier profile can be increased further.
  • the effect of the eddy currents and thus of the heat input on the edges to be welded can be improved by the high-frequency welding step through the electrical contact between the envelopes and the inside of the carrier profile.
  • the first width and the second width are each at least twice the thickness of the sheet metal.
  • the sum of the first width and the second width covers at least 50% of the inner width of the long side.
  • the sum of the first width and the second width essentially completely covers the inner width of the longitudinal side.
  • a particularly stressed side wall of the carrier profile can be additionally reinforced mechanically.
  • the first longitudinal edge and the second longitudinal edge abut one another.
  • at least a part of the carrier profile can be made double-walled, so that its cross-sectional values can be improved without the use of a greater thickness of the sheet metal used for production.
  • at least a first cavity of the carrier profile can be doubled in its wall thickness.
  • eddy currents flowing back on the inside of the support profile can cause the first longitudinal edge to be welded to the second longitudinal edge in addition to welding the edge of the first envelope to the edge of the second envelope.
  • the first radius is less than half the sheet metal thickness D, more preferably less than 10% of the sheet thickness D, particularly preferably less than 2% of the sheet thickness, and very particularly preferably the first radius is so small that there is a sharp edge at this point.
  • the second radius is preferably larger than the first radius and is preferably more than 30% of the sheet metal thickness D.
  • a groove is rolled in the area of the later folded edge, in particular in the area of the first radius, the groove being made in the side of the sheet metal opposite the later first radius, and / or the longitudinal edge is made up to later cover edge thinned to a smaller thickness.
  • the smaller thickness of the thinned longitudinal edge is preferably between 50% and 80% of the sheet metal thickness D.
  • the end face between the first radius and the second radius is also preferably straight, so that the end faces of the two folded edges can be at least partially brought into flat contact during welding .
  • this embodiment has the advantage that the longitudinal edges can be bent over by 180 ° with as little damage as possible. In addition, it is thereby possible to upset the edges of the fold with sharp edges before welding on the outer circumference and then to weld the edges of the fold without breaking.
  • the production of the support profile includes an additional step of finishing the weld, for example by grinding or planing.
  • the quality of the surface of the weld seam can be further improved, so that particularly high surface tolerances can be achieved.
  • the folded edges are preferably pressed against one another in such a way that a weld seam is raised on the outside of the carrier profile, which is planed off immediately after welding while it is still hot in order to achieve a high surface quality.
  • the elevation of the weld seam is preferably planed in the line at a distance of 500 mm to 700 mm from the weld point. A particularly economical production is thereby achieved.
  • This embodiment also contributes to rapid production of the support profile.
  • edges of the fold do not have to be so strongly compressed or upset during welding in order to achieve a clean weld seam, especially on the outside of the carrier profile, and a high surface quality after planing the weld seam. This also reduces the risk of cracking.
  • the width of a weld seam formed by the welding is at least a single thickness of the sheet metal, but is at most three times the thickness of the sheet metal.
  • the step of high-frequency welding further preferably comprises the use of an impedance core.
  • a rod made of ferritic material is held in the area of the induction coil in the interior of the support profile, with the heat input being able to be concentrated further on the edges to be welded.
  • the carrier profile 10 is formed from a sheet metal 12, in particular a sheet metal strip, the sheet metal 12 having a first envelope 4 bent by 180 ° with a first envelope edge 6 and a second envelope 5 bent by 180 ° with a second envelope edge 7.
  • the sheet metal 12 is brought into the shape of the carrier profile 10, with the first folded edge 6 and the second folded edge 7 of the formed sheet metal 12 lying against one another .
  • the area of the sheet metal 12 lying between the first folded edge 6 and the second folded edge 7 thus forms a cladding sheet 13 of the carrier profile 10.
  • the envelopes 4 and 5 are bent inward in such a way that the first longitudinal edge 2 and the second longitudinal edge 3 within the carrier profile 10 lie.
  • the bending and the means for its implementation are known and are not described in detail here.
  • the forming preferably takes place in a process for cold roll forming.
  • the carrier profile 10 encloses a first cavity 11 and a second cavity 17.
  • the envelopes 4 and 5 are pressed firmly against the cladding sheet 13 of the carrier profile 10 by the 180 ° bending, so that the envelopes 4 and 5 form a double-walled area of the carrier profile 10 with the enveloping sheet 13.
  • the first envelope 4 has a first width 14 and the second envelope 5 has a second width 15.
  • the shape of the envelopes 4 and 5 is selected such that the contact point of the first envelope edge 6 and the second envelope edge 7 is in the middle of the longitudinal side 16.
  • the sum of the first width 14 and the second width 15 essentially completely covers the inner width 9 of the longitudinal side 16.
  • the carrier profile 10 is continuously guided through at least one induction coil through which alternating current flows, with a gap between the first folded edge 6 and the second folded edge 7 which, after passing through the induction coil, is caused by pressing the first folded edge 6 and the second folded edge 7 together is closed.
  • the side surfaces 8 are each by a profile roller pressed together, so that the material of the folded edges 6 and 7 heated to a welding temperature is welded together to form a weld seam 1.
  • the width of the weld 1 is approximately twice the thickness of the sheet metal 12, so that the envelope edges 6 and 7 are welded to one another over their entire thickness, but the envelopes 4 and 5 themselves are essentially not welded to the cladding sheet 13.
  • the means for performing high-frequency welding are already known and will not be described in detail.
  • the surface quality of the carrier profile is further improved by a subsequent step of mechanical reworking of the weld seam 1, in particular by a step of scraping or planing.
  • the invention is not limited to the above embodiment, but rather to the scope of the claims.
  • the sum of the first width 14 and the second width 15 can cover the entire inner circumference of the first cavity 11 so that the first longitudinal edge 2 and the second longitudinal edge 3 lie directly against one another.
  • a groove 18 is preferably rolled in the area of the later folded edge in order to facilitate further deformation and to reduce the risk of cracking.
  • the longitudinal edge is thinned to a smaller thickness until the later edge of the envelope, as is the case Figure 3 shows.
  • the smaller thickness is preferably between 50% and 80% of the original sheet metal thickness D of the sheet metal 12.
  • the thinned edge area is then reshaped as shown in FIG Figure 4 is shown.
  • the resulting edge 6 has an end face facing the other edge 7, which runs orthogonally to the respective envelope 4 and with a first radius R1 into an outside of the carrier profile , and with a second radius R2 merges into the envelope 4, the first radius R1 being significantly smaller than the sheet thickness D of the sheet metal and the second radius R2.
  • the edge of the envelope is compressed in such a way that the first Radius R1 is particularly small and essentially forms a sharp edge.
  • the end face facing the other folded edge runs essentially straight between the first radius R1 and the second radius R2, so that the two folded edges can be at least partially brought into flat contact during welding, which makes the welding process much easier and a relatively low contact pressure during welding requires. This can reduce the risk of cracks.
  • FIG. 5 shows, when welding on the outer circumference, a certain weld seam elevation 19 arises, which is also desired, since this weld seam elevation 19, like Figure 6 shows, in a planing step immediately following the welding process, planing can be carried out while still hot in order to achieve particularly high dimensional accuracy and surface quality.
  • a certain elevation 20 also arises on the inner circumference, but due to the relatively large second radius R2, it does not protrude beyond the surface of the two envelopes 4 and 5 directed into the interior of the carrier profile.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Trägerprofils aus einem Blech, wobei das Blech einen ersten Längsrand und einen zweiten Längsrand aufweist, wobei der erste Längsrand und der zweite Längsrand parallel zueinander sind. Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Trägerprofil bereit, welches durch das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere nach einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, hergestellt ist.
  • Das Verfahren umfasst dabei einen Schritt des Biegens, wobei das Blech in die Form des Trägerprofils gebogen wird. Dabei wird der erste Längsrand zu einem ersten Umschlag mit einer ersten Umschlagkante und der zweite Längsrand zu einem zweiten Umschlag mit einer zweiten Umschlagkante gebogen, wobei die erste Umschlagkante und die zweite Umschlagkante in direktem Kontakt stehen, wobei Blech derart zu dem Trägerprofil gebogen wird, dass der erste und der zweite Längsrand innerhalb des Trägerprofils liegen.
  • Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Verschweißens der ersten Umschlagkante und der zweiten Umschlagkante miteinander, wobei das Verschweißen durch einen Schritt des Hochfrequenzschweißens oder durch einen Schritt des Schmelzschweißens gebildet wird.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Trägerprofils ist unter anderem aus FR 2 865 667 A1 bekannt. Verfahren dieser Art werden für die Herstellung von Trägerprofilen mit integrierter Schiene verwendet. Jedoch führen die nach außen gebogenen Umschläge zu einer inhomogenen äußeren Oberfläche mit zusätzlichen Fugen oder Kanten, welche die Verwendung für Trägerprofile mit präziser Oberflächen Passung erschweren. Die für dieses Verfahren genutzten Schweißzusätze können ebenfalls zur Unebenheit der äußeren Oberfläche beitragen, deren Überarbeitung jedoch die Verbindungsstelle und damit die Festigkeit des Trägerprofils schwächen kann.
  • Weitere Verfahren zur Herstellung von Trägerprofilen sind aus der DE102008051894A1 , US5163225A , JP2002168576A , GB2486788A und der DE4442434C1 bekannt.
  • Ein Verfahren nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 ist beispielsweise aus der DE69002760T2 bekannt.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Trägerprofils aus einem Blech, welches sowohl eine hohe Festigkeit als auch eine hohe Oberflächengüte aufweist.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 14. Demnach liegt bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 dann eine erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe vor, wenn die Längsränder um 180° umgebogen werden, sodass die Umschläge jeweils an der späteren Innenseite des Trägerprofils anliegen, wobei die Längsränder derart umgebogen werden, dass die Umschlagkante, nach Umformen des Blechs zu dem Trägerprofil und vor dem Verschweißen der beiden Umschlagkanten, eine der jeweils anderen Umschlagkante zugewandte Stirnseite aufweist, die orthogonal zu dem jeweiligen Umschlag verläuft und mit einem ersten Radius in eine Außenseite des Trägerprofils, und mit einem zweiten Radius in den jeweiligen Umschlag übergeht, wobei zumindest der erste Radius kleiner ist als die Bleckdicke D des Blechs..
  • Die Umschlagkanten werden entweder mittels induktivem Hochfrequenzschweißen oder Schmelzschweißen miteinander verschweißt. Durch die Verwendung eines Hochfrequenz-(HF)-Schweißverfahrens kann eine besonders gute Verbindung zwischen den beiden Umschlägen erreicht werden, wobei auf die Verwendung von Schweißzusätzen verzichtet wird. Dieses Verfahren verleiht der Schweißnaht eine besonders hohe Festigkeit, und ermöglicht deren hohe Stabilität ohne die Naht von innen am Profil abzustützen. Die durch die Induktionsspulen erzeugten Wirbelströme ermöglichen es zudem, den Wärmeeintrag auf die zu verschweißenden Kanten zu beschränken.
  • Alternativ zu einem HF-Schweißverfahren kann auch ein Schmelzschweißverfahren wie zum Beispiel ein Metall-Aktivgas-Schweißverfahren oder ein Kohlenstoffdioxidlaser-Schweißverfahren genutzt werden.
  • Durch die nach innen gebogenen Umschläge wird außerdem die Stabilität des Trägerprofils im Bereich um die Verschweißung weiter verstärkt, da das Trägerprofil in diesem Bereich doppelwandig ausgeführt ist. Dadurch können das Widerstandsmoment und das Flächenträgheitsmoment des Trägerprofils in diesem Bereich erhöht werden, ohne dass zusätzliche Verstärkungselemente in diesem Bereich angeschweißt werden müssen. Die Umschlagkante bildet die Falzkante des Umschlags. Sie bildet nach erfolgter Umbiegung, und bevor die beiden Umschlagkanten miteinander verschweißt werden, sozusagen die neue Außenkante des jeweiligen Längsrandes.
  • Zusammen mit dem HF-Schweißverfahren kann durch das Nachinnenbiegen der Umschläge eine besonders hohe Oberflächengüte erreicht werden, sodass Trägerprofile, welche durch einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden, als Präzisionsprofile einsetzbar sind.
  • Vorzugsweise findet die Umformung des Blechs in einem Verfahren zum Kaltwalzprofilieren statt.
  • Bei dem Blech handelt es sich vorzugsweise um ein reines Metallblech ohne Kunststoffbeschichtung oder dergleichen. Verscheißt wird jedenfalls das Grundmaterial des Blechs. Weiter vorzugsweise handelt es sich bei dem Blech um ein Stahlblech.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Trägerprofil eine Längsseite auf, wobei die Längsseite eine Innenbreite aufweist, wobei die Verschweißung entlang der Längsseite verläuft. Durch das Umbiegen der Umschläge nach Innen kann die Steifigkeit der Längsseite erhöht werden, wodurch insbesondere einseitig belastete Trägerprofile verstärkt werden können, ohne dessen äußere Abmessungen zu vergrößern.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Trägerprofil eine erste Breite des ersten Umschlags senkrecht zur Längserstreckung des Trägerprofils und eine zweite Breite des zweiten Umschlags senkrecht zur Längserstreckung des Trägerprofils auf, wobei der erste Umschlag über die erste Länge und der zweite Umschlag über die zweite Länge an einer Innenseite des Trägerprofils anliegen. Dadurch können die Steifigkeit und das Flächenträgheitsmoment des Trägerprofils weiter gesteigert werden. Insbesondere kann durch den elektrischen Kontakt zwischen den Umschlägen und der Innenseite des Trägerprofils die Wirkung der Wirbelströme und damit des Wärmeeintrags auf die zu verschweißenden Kanten durch den Schritt des Hochfrequenzschweißens verbessert werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betragen die erste Breite und die zweite Breite jeweils zumindest das Doppelte der Dicke des Blechs. Dadurch kann insbesondere der unmittelbar an die Schweißnaht angrenzende Bereich des Trägerprofils verstärkt werden.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überdeckt die Summe der ersten Breite und der zweiten Breite zumindest 50% der Innenbreite der Längsseite.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überdeckt die Summe der ersten Breite und der zweiten Breite die Innenbreite der Längsseite im Wesentlichen vollständig. Dadurch kann eine besonders beanspruchte Seitenwand des Trägerprofils mechanisch zusätzlich verstärkt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stoßen der erste Längsrand und der zweite Längsrand aneinander. Dadurch kann zumindest ein Teil des Trägerprofils doppelwandig ausgeführt werden, sodass dessen Querschnittswerte ohne die Verwendung einer höheren Dicke des zur Herstellung verwendeten Blechs verbessert werden können. Insbesondere bei einseitig belasteten Trägerprofilen kann zumindest ein erster Hohlraum des Trägerprofils in seiner Wandstärke verdoppelt werden. Des Weiteren kann durch auf der Innenseite des Trägerprofils rückfließende Wirbelströme zusätzlich zur Verschweißung der Kante des ersten Umschlags mit der Kante des zweiten Umschlags eine Verschweißung des ersten Längsrands mit dem zweiten Längsrand hervorgerufen werden.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der erste Radius kleiner als die Hälfte der Blechdicke D, weiter bevorzugt kleiner als 10% der Blechdicke D, besonders bevorzugt kleiner als 2% der Blechdicke, und ganz besonders bevorzugt ist der erste Radius so klein, dass an dieser Stelle eine scharfe Kante besteht. Der zweite Radius ist dabei vorzugsweise größer als der erste Radius und beträgt vorzugsweise mehr als 30% der Blechdicke D. Um eine derartige Geometrie mit einem besonders kleinen ersten Radius zu erreichen und die Längsränder mit möglichst geringer Schädigung um 180° umbiegen zu können, wird in das Blech vor oder während des Umbiegens der Längsränder eine Rille im Bereich der späteren Umschlagkante, insbesondere im Bereich des ersten Radius, eingewalzt, wobei die Rille in die dem späteren ersten Radius gegenüberliegende Seite des Blechs eingebracht wird, und/oder der Längsrand wird bis zur späteren Umschlagkante auf eine geringere Dicke ausgedünnt. Die geringere Dicke des ausgedünnten Längsrandes beträgt vorzugsweise zwischen 50% und 80% der Blechdicke D. Weiter vorzugsweise verläuft die Stirnseite zwischen dem ersten Radius und dem zweiten Radius gerade, so dass die Stirnseiten der beiden Umschlagkanten beim Verschweißen zumindest teilweise flächig in Kontakt gebracht werden können.
  • Diese Ausführungsform hat wie oben bereits erwähnt den Vorteil, dass die Längsränder mit möglichst geringer Schädigung um 180° umgebogen werden können. Zudem ist es dadurch möglich, die Umschlagkanten vor dem Verschweißen am Außenumfang scharfkantig zu stauchen und die Umschlagkanten anschließend bruchfrei zu verschweißen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Herstellung des Trägerprofils einen zusätzlichen Schritt des Nachbearbeitens der Verschweißung, beispielsweise durch Schleifen oder Hobeln. Dadurch kann die Qualität der Oberfläche der Schweißnaht weiter verbessert werden, sodass besonders hohe Oberflächentoleranzen erreicht werden können. Die Umschlagkanten werden beim Verschweißen vorzugsweise derart aufeinander gepresst, dass an der Außenseite des Trägerprofils eine Schweißnahtüberhöhung entsteht, die unmittelbar nach dem Verschweißen im noch heißen Zustand abgehobelt wird, um eine hohe Oberflächenqualität zu erreichen. Das Abhobeln der Schweißnahtüberhöhung erfolgt bevorzugt in der Linie in einem Abstand von 500 mm bis 700 mm zum Schweißpunkt. Dadurch wird eine besonders wirtschaftliche Fertigung erreicht. Diese Ausführungsform trägt außerdem zu einer schnellen Fertigung des Trägerprofils bei. Durch das oben beschriebene Stauchen der Umschlagkanten vor dem Schweißvorgang müssen die Umschlagkanten beim Verschweißen nicht so stark zusammengepresst bzw. gestaucht werden, um insbesondere auf der Außenseite des Trägerprofils eine saubere Schweißnaht sowie, nach Abhobeln der Schweißnahtüberhöhung, eine hohe Oberflächengüte zu erreichen. Dadurch wird auch die Rissgefahr verringert.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die Breite einer durch das Verschweißen gebildeten Schweißnaht zumindest das Einfache einer Dicke des Blechs, beträgt jedoch höchstens das Dreifache einer Dicke des Blechs.
  • Weiter vorzugsweise umfasst der Schritt des Hochfrequenzschweißens die Verwendung eines Impederkerns. Insbesondere wird ein Stab aus ferritischem Material im Bereich der Induktionsspule im inneren des Trägerprofils gehalten, wobei der Wärmeeintrag weiter auf die zu verschweißenden Kanten konzentriert werden kann.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • Figur 1:
    einen Querschnitt eines durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellten Trägerprofils 10,
    Figur 2:
    eine Detailansicht eines der beiden Längsränder im Querschnitt vor dem Umbiegen mit einer eingewalzten Rille,
    Figur 3:
    die Detailansicht aus Figur 2 mit einem ausgedünnten Randbereich anstatt einer eingewalzten Rille,
    Figur 4:
    die Detailansicht aus Figur 3 nach dem Umbiegen des Längsrands,
    Figur 5:
    die Detailansicht aus Figur 4 nach dem Verscheißen der Umschlagkanten, und
    Figur 6:
    die Detailansicht aus Figur 5 nach dem Abhobeln der Schweißnahtüberhöhung.
  • Das Trägerprofil 10 wird aus einem Blech 12, insbesondere einem Blechstreifen geformt, wobei das Blech 12 einen ersten um 180° gebogenen Umschlag 4 mit einer ersten Umschlagkante 6 und einen zweiten um 180° gebogenen Umschlag 5 mit einer zweiten Umschlagkante 7 aufweist. Durch Biegen parallel zur Längserstreckung des Blechs 12, und somit parallel zum ersten Längsrand 2 und dem zweiten Längsrand 3, wird das Blech 12 in die Form des Trägerprofils 10 gebracht, wobei die erste Umschlagkante 6 und die zweite Umschlagkante 7 des geformten Blechs 12 aneinander liegen. Der zwischen der ersten Umschlagkante 6 und der zweiten Umschlagkante 7 liegende Bereich des Blechs 12 bildet somit ein Hüllblech 13 des Trägerprofils 10. Die Umschläge 4 und 5 werden dabei derart nach innen gebogen, dass der erste Längsrand 2 und der zweite Längsrand 3 innerhalb des Trägerprofils 10 liegen. Das Biegen und die Mittel zu dessen Durchführung sind bekannt und werden hier nicht näher beschrieben. Vorzugsweise findet die Umformung in einem Verfahren zum Kaltwalzprofilieren statt.
  • Das Trägerprofil 10 umschließt dabei einen ersten Hohlraum 11 und einen zweiten Hohlraum 17.
  • Die Umschläge 4 und 5 sind durch das 180°-Biegen fest an das Hüllblech 13 des Trägerprofils 10 gepresst, sodass die Umschläge 4 und 5 mit dem Hüllblech 13 einen doppelwandigen Bereich des Trägerprofils 10 bilden. Dabei weißt der erste Umschlag 4 eine erste Breite 14 und der zweite Umschlag 5 eine zweite Breite 15 auf.
  • Die Form der Umschläge 4 und 5 ist dabei derart gewählt, dass der Berührpunkt der ersten Umschlagkante 6 und der zweiten Umschlagkante 7 in der Mitte der Längsseite 16 liegt. Dabei überdeckt die Summe der ersten Breite 14 und der zweiten Breite 15 die Innenbreite 9 der Längsseite 16 im Wesentlichen vollständig.
  • Im Schritt des Verschweißens wird das Trägerprofil 10 kontinuierlich durch zumindest eine mit Wechselstrom durchflossene Induktionsspule geführt, wobei zwischen der ersten Umschlagkante 6 und der zweiten Umschlagkante 7 ein Spalt vorliegt, welcher nach Durchgang durch die Induktionsspule durch Aneinanderpressen der ersten Umschlagkante 6 und der zweiten Umschlagkante 7 geschlossen wird. Dabei werden die Seitenflächen 8 durch je eine Profilrolle zusammengepresst, sodass das auf eine Schweißtemperatur erhitzte Material der Umschlagkanten 6 und 7 zu einer Schweißnaht 1 zusammengeschweißt wird. Die Breite der Schweißnaht 1 beträgt dabei in etwa das Doppelte der Dicke des Blechs 12, sodass die Umschlagkanten 6 und 7 über ihre gesamte Dicke miteinander verschweißt sind, die Umschläge 4 und 5 selbst jedoch im Wesentlichen nicht mit dem Hüllblech 13 verschweißt sind. Die Mittel zur Durchführung des Hochfrequenzschweißens sind bereits bekannt und werden nicht näher beschrieben.
  • Durch die Verwendung eines Impederkerns, welcher im vom Trägerprofil 10 umschlossenen ersten Hohlraum 11 gehalten wird, wird ein Rückfließen der Wirbelströme in den Umschlägen 4 und 5 reduziert, wobei der Wärmeeintrag in den Umschlagkanten 6 und 7 verbessert wird, und eine besonders gute Verschweißung erreicht wird.
  • Durch einen anschließenden Schritt einer mechanischen Nachbearbeitung der Schweißnaht 1, insbesondere durch einen Schritt des Schabens oder Hobelns, wird die Oberflächenqualität des Trägerprofils weiter verbessert.
  • Der Fachmann wird erkennen, dass die Erfindung nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt ist, sondern auf den Umfang der Ansprüche. Zusätzlich zu der Innenbreite 9 der Längsseite 16 kann die Summe der ersten Breite 14 und der zweiten Breite 15 den gesamten Innenumfang des ersten Hohlraums 11 überdecken, sodass der erste Längsrand 2 und der zweite Längsrand 3 direkt aneinanderliegen.
  • Wie Figur 2 zeigt, wird vor oder während des Umbiegens der Längsränder in das Blech vorzugsweise eine Rille 18 im Bereich der späteren Umschlagkante eingewalzt, um die weitere Umformung zu erleichtern und die Rissgefahr zu reduzieren. Alternativ oder zusätzlich wird der Längsrand bis zur späteren Umschlagkante auf eine geringere Dicke ausgedünnt, so wie es Figur 3 zeigt. Die geringere Dicke beträgt vorzugsweise zwischen 50% und 80% der ursprünglichen Blechdicke D des Blechs 12. Der ausgedünnte Randbereich wird anschließend so umgeformt, wie es in Figur 4 dargestellt ist. Die entstandene Umschlagkante 6 weist, nach Umformen des Blechs zu dem Trägerprofil und vor dem Verschweißen der beiden Umschlagkanten, eine der jeweils anderen Umschlagkante 7 zugewandte Stirnseite auf, die orthogonal zu dem jeweiligen Umschlag 4 verläuft und mit einem ersten Radius R1 in eine Außenseite des Trägerprofils, und mit einem zweiten Radius R2 in den Umschlag 4 übergeht, wobei der erste Radius R1 bedeutend kleiner ist als die Bleckdicke D des Blechs sowie der zweite Radius R2. Im Idealfall wird die Umschlagkante bei der Umformung derart gestaucht, dass der erste Radius R1 besonders klein ist und im Wesentlichen eine scharfe Kante ausbildet. Die der jeweils anderen Umschlagkante zugewandte Stirnseite verläuft zwischen dem ersten Radius R1 und dem zweiten Radius R2 im Wesentlichen gerade, so dass die beiden Umschlagkanten beim Verschweißen zumindest teilweise flächig in Kontakt gebracht werden können, was den Schweißvorgang wesentlich erleichtert und einen relativ geringen Anpressdruck beim Schweißen erfordert. Dadurch kann die Rissgefahr reduziert werden.
  • Wie Figur 5 zeigt, entsteht beim Verschweißen am Außenumfang dennoch eine gewisse Schweißnahtüberhöhung 19, was auch gewünscht ist, da diese Schweißnahtüberhöhung 19, wie Figur 6 zeigt, in einem unmittelbar an den Schweißvorgang anschließenden Hobelschritt im noch heißen Zustand abgehobelt werden kann, um eine besonders hohe Maßhaltigkeit und Oberflächengüte zu erzielen. Am Innenumfang entsteht zwar auch eine gewisse Überhöhung 20, die jedoch aufgrund des relativ großen zweiten Radius R2 nicht über die in das Innere des Trägerprofils gerichtete Oberfläche der beiden Umschläge 4 und 5 hinaussteht.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Trägerprofils (10) aus einem Blech (12), wobei das Blech (12) einen ersten Längsrand (2) und einen zweiten Längsrand (3) aufweist, wobei der erste Längsrand (2) und der zweite Längsrand (3) parallel zueinander sind, das Verfahren umfassend:
    a. Biegen des Blechs (12) zu dem Trägerprofil (10), wobei der erste Längsrand (2) zu einem ersten Umschlag (4) mit einer ersten Umschlagkante (6) und der zweite Längsrand (3) zu einem zweiten Umschlag (5) mit einer zweiten Umschlagkante (7) gebogen wird, wobei die erste Umschlagkante (6) und die zweite Umschlagkante (7) in direktem Kontakt stehen;
    b. Verschweißen der ersten Umschlagkante (6) und der zweiten Umschlagkante (7) miteinander,
    wobei das Blech (12) derart zu dem Trägerprofil (10) gebogen wird, dass der erste (2) und der zweite (3) Längsrand innerhalb des Trägerprofils (10) liegen, wobei das Verschweißen durch einen Schritt des Hochfrequenzschweißens oder durch einen Schritt des Schmelzschweißens gebildet wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Längsränder (2, 3) um 180° umgebogen werden, sodass die Umschläge (4, 5) jeweils an einer späteren Innenseite des Trägerprofils (10) anliegen, wobei die Längsränder (2, 3) derart umgebogen werden, dass die Umschlagkante (6, 7), nach Umformen des Blechs (12) zu dem Trägerprofil und vor dem Verschweißen der beiden Umschlagkanten (6, 7), eine der jeweils anderen Umschlagkante (6, 7) zugewandte Stirnseite aufweist, die orthogonal zu dem jeweiligen Umschlag (4, 5) verläuft und mit einem ersten Radius R1 in eine Außenseite des Trägerprofils, und mit einem zweiten Radius R2 in den jeweiligen Umschlag (4, 5) übergeht, wobei zumindest der erste Radius R1 kleiner ist als die Blechdicke D des Blechs (12).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerprofil (10) eine Längsseite (16) aufweist, wobei die Längsseite (16) eine Innenbreite (9) aufweist, und wobei die Verschweißung (1) entlang der Längsseite (16) verläuft.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerprofil (10) eine erste Breite (14) des ersten Umschlags (4) senkrecht zur Längserstreckung des Trägerprofils und eine zweite Breite (15) des zweiten Umschlags (5) senkrecht zur Längserstreckung des Trägerprofils (10) aufweist, wobei der erste Umschlag (4) über die erste Länge (14) und der zweite Umschlag (5) über die zweite Länge (15) an einer Innenseite des Trägerprofils (10) anliegen.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Breite (14) und die zweite Breite (15) jeweils zumindest das Doppelte der Dicke des Blechs (10) betragen.
  5. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der ersten Breite (14) und der zweiten Breite (15) zumindest 50% der Innenbreite (9) der Längsseite (16) überdeckt.
  6. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der ersten Breite (14) und der zweiten Breite (15) die Innenbreite (9) der Längsseite (16) im Wesentlichen vollständig überdeckt.
  7. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Radius R1 kleiner ist als die Hälfte der Blechdicke D, besonders bevorzugt kleiner als 10% der Blechdicke D.
  8. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Radius R2 größer ist als der erste Radius R1 und vorzugsweise mehr als 30% der Blechdicke D beträgt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in das Blech (12) vor oder während des Umbiegens der Längsränder (2, 3) eine Rille (18) im Bereich der späteren Umschlagkante (6, 7), insbesondere im Bereich des ersten Radius R1, eingewalzt wird und/oder der Längsrand (2, 3) bis zur späteren Umschlagkante (5, 6) auf eine geringere Dicke ausgedünnt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die geringere Dicke des ausgedünnten Längsrandes zwischen 50% und 80% der Bleckdicke D beträgt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite zwischen dem ersten Radius R1 und dem zweiten Radius R2 gerade verläuft, so dass die Stirnseiten der beiden Umschlagkanten (6, 7) beim Verschweißen zumindest teilweise flächig in Kontakt gebracht werden können.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschlagkanten (6, 7) beim Verschweißen derart aufeinander gepresst werden, dass an der Außenseite des Trägerprofils (10) eine Schweißnahtüberhöhung (19) entsteht, die unmittelbar nach dem Verschweißen im noch heißen Zustand abgehobelt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Abhobeln der Schweißnahtüberhöhung (19) in der Linie in einem Abstand von 500 mm bis 700 mm zum Schweißpunkt erfolgt.
  14. Trägerprofil (10) aus einem Blech (12) hergestellt, wobei das Blech (12) einen ersten Längsrand (2) und einen zweiten Längsrand (3) aufweist, wobei der erste Längsrand (2) und der zweite Längsrand (3) parallel zueinander sind, wobei das Blech (12) in die Form des Trägerprofils (10) gebogen ist, wobei der erste Längsrand (2) zu einem ersten Umschlag (4) mit einer ersten Umschlagkante (6) und der zweite Längsrand (3) zu einem zweiten Umschlag (5) mit einer zweiten Umschlagkante (7) gebogen ist, wobei erste Umschlagkante (6) und zweite Umschlagkante (7) in direktem Kontakt stehen, wobei die erste Umschlagkante (6) und die zweite Umschlagkante (7) miteinander verschweißt sind,
    wobei der erste Umschlag (4) und der zweite Umschlag (5) derart gebogen sind, dass der erste (2) und der zweite (3) Längsrand innerhalb des Trägerprofils (10) sind, wobei die erste (6) und die zweite (7) Umschlagkante hochfrequenz-verschweißt sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Längsränder (2, 3) um 180° umgebogen sind, sodass die Umschläge (4, 5) jeweils an einer späteren Innenseite des Trägerprofils (10) anliegen, wobei die Längsränder (2, 3) derart umgebogen sind, dass die Umschlagkante (6, 7), nach Umformen des Blechs (12) zu dem Trägerprofil und vor dem Verschweißen der beiden Umschlagkanten (6, 7), eine der jeweils anderen Umschlagkante (6, 7) zugewandte Stirnseite aufweist, die orthogonal zu dem jeweiligen Umschlag (4, 5) verläuft und mit einem ersten Radius R1 in eine Außenseite des Trägerprofils, und mit einem zweiten Radius R2 in den jeweiligen Umschlag (4, 5) übergeht, wobei zumindest der erste Radius R1 kleiner ist als die Blechdicke D des Blechs (12), wobei das Trägerprofil (10) insbesondere durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 hergestellt ist.
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