JP3566777B2 - 複合形材及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、プロフィール形材構成要素をなす軽金属製支持ベース及び少なくとも一つの別のプロフィール形材構成要素、詳細には最初に言及した形材に押出しプロセス中に表面層として金属結合された別の金属製のプロフィール帯材を持つ複合形材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
支持ベース形材、及びこの支持ベースに重ねられた、支持ベースの表面の少なくとも一部を形成する、別の金属でできた少なくとも一つのプロフィール帯材層を持つ導体レールの製造プロセスが、本発明者のドイツ国特許明細書第２４ ３２ ５４１号から周知である。押出しプロセス中、支持ベースは、ダイのプロフィール断面を通してビレットを冷間押出しすることによってつくられ、これと同時に、プロフィール帯材がダイの長手方向軸線と平行な開口部即ちプロフィール断面を通って移動する。上述の目的、即ちメッキが予め施してない帯材を使用する場合でもプロフィール帯材を支持ベースに適当な組み合わせること、及び特に経済的に製造できるようにすることは、少なくとも二つのプロフィール形材を同時に製造し、これによって、表面層が装着されるべき支持形材の領域を互いに向かい合わせ、対をなして互いに重なったプロフィール帯材をダイのプロフィール断面に導入する、従来の発明によって達成された。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
当該技術分野の現在の知識では、本発明の目的は、支持形材とプロフィール帯材との間の連結を大きく改善すると同時に経済的に製造できるようにすることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この目的は、独立項に記載した本発明によって達成される。従属項には、本発明の望ましい改善が記載してある。
【０００５】
本発明によれば、プロフィール帯材は、支持形材に向かって差し向けられたその内面の少なくとも一方の長い縁部上に突出部を有する。これらの突出部は間隔を隔てられており、下方に突出しており、支持ベースに埋設される。これと同時に、突出部は、支持ベースからの金属材料によって相互係止的に充填されるアンダーカット空間の境界を定めなければならない。
【０００６】
更に、少なくとも一つの追加の要素をプロフィール帯材の内面に取り付け、これを支持ベースに埋設することも本発明の範疇に入る。これらの追加の要素は、好ましくは、プロフィール帯材に溶接されていなければならず、望ましくは、アンダーカット空間の境界を定める。このアンダーカット空間は、上述のように、ベースの金属材料によって相互係止的に充填される。
【０００７】
従って、プロフィール帯材のベースに向いた側（接合側）には、別の形材、帯材、横方向に打ち抜いた形材及び帯材、ボルト又はアンカー状突出部（これらは、好ましくは、ステンレス鋼製である）が、抵抗ロールシーム溶接、スタッド溶接又は別の連続溶接法又はスポット溶接法、例えば貫入法、打ち抜き法、窪み相互係止法、又は接着剤結合といった非溶接接合法によって、プロフィール帯材に固定的に接合されている。その結果、鋼製帯材は、押出し後、金属結合だけでなく、ベースにしっかりと相互係止することによる機械的手段によっても接合される。
【０００８】
従って、二つのプロフィール構成要素間の永久的接合が二重の固定によって、即ち軽合金例えばベース形材とプロフィール帯材との間の金属結合及び凹所での相互係止作用によって行われる。この接合形体は、幾つかの領域で金属結合が不完全である場合や弱くなっている場合でも無傷のままである。
【０００９】
突出部の少なくとも幾つかをプロフィール帯材の長手方向軸線に対して所定角度で、好ましくは押出し方向で内方に傾斜させて配置することが望ましいということがわかっている。これには、相互係止作用を強くする効果があることがわかっている。
【００１０】
本発明の別の特徴によれば、プロフィール帯材の長手方向縁部間でプロフィール帯材の内面から下方にプロフィール帯材から所定の距離で突出した少なくとも一連の突出部によって接合を強化する。
【００１１】
有用には、突出部は、プロフィール帯材の内面に関して傾斜しているのがよく、所望であれば、二つの異なる傾斜方向に傾斜しているのがよい。
【００１２】
本発明の別の態様では、プロフィール帯材に追加の要素を設ける。この追加の要素は、プロフィール帯材に取り付けられ且つプロフィール帯材の長手方向縁部と平行に延びる少なくとも一つのワイヤの形体であり、好ましくは、プロフィール帯材の中央軸線に溶接された円形断面のワイヤである。或いは、少なくとも一つのチャンネル形状形材を、その側壁フランジがプロフィール帯材の内面又は鋼製帯材の下側から遠ざかるように差し向けられるようにプロフィール帯材に取り付ける。
【００１３】
更に、本発明によれば、これらのフランジは内面に対して所定角度で、特に外方に、即ちプロフィール帯材の長手方向縁部から遠ざかる方向に延びている。
【００１４】
フランジに凹所、特にフランジの形材によって境界が定められた周囲凹所を設けることが望ましいということがわかっている。
【００１５】
別の態様は、鋼製帯材に溶接されたボルトの形態の固定手段を備えていることを特徴とする。
【００１６】
プロフィール形材を製造するための本発明による方法は、帯材状プロフィール構成要素の平面の外に突出した突出部が軽金属製母材に埋設され、この母材との相互係止によって接合される。帯材状プロフィール構成要素の平面の外に突出した突出部は、好ましくは、ダイ開口部に進入するときにそれらの平面の外に曲がる。
【００１７】
これに関し、面と面とを向き合わせた関係で重ねた少なくとも二つの別々の帯材状プロフィール構成要素をダイ開口部に導入し、このプロセス中に帯材状プロフィール構成要素の外方に面した表面を、母材を形成する他の形材構成要素にぴったりと接合し、この際、帯材状プロフィール構成要素の保護された隣接した面を間隔が隔てられた状態のままにすることが特に重要である。
【００１８】
プロフィール形材を製造するための本発明による別のプロセスは、帯材状プロフィール構成要素に追加の要素を溶接し、帯材状プロフィール構成要素の平面の外に突出した追加の要素を埋設し、相互係止的に接合する。
【００１９】
全ての上述の解決策により、プロフィール構成要素が永久的にぴったりと結合されたプロフィール形材が得られ、及びかくして本発明者が直面している問題点の完全な解決策がもたらされる。
【００２０】
本発明の別の利点及び特徴は、添付図面を参照した好ましい実施例の以下の説明によって明らかになる。
【００２１】
【実施例】
冷間押出し機（明瞭化を図る目的で添付図面には示してない）を使用し、複数の複合形材１０をいわゆる多構成要素複合材料１１の部分として製造する。複合形材１０は、一態様では、ストラット１４の両端にヘッド部品１６を持ち、押出しプロセス中にヘッド部品１６の一方に少なくとも一つのプロフィール帯材１８が接合されたレール状支持ベース１２からなる。プロフィール帯材１８は、鉄製又は非鉄金属製であり、支持ベースはアルミニウム合金製である。
【００２２】
押出しプロセス中、プロフィール帯材１８を冷間押出し機のプロフィールダイ開口部又はプロフィール断面に供給し、熱間押出しビレットから流れるアルミニウム合金の母材とともにこれに通し、このプロセス中、及び高圧のため、両金属材料を接触領域で互いに接合する。経済上の理由のため、及び本質的に成形済みのプロフィール帯材１８の縁で冷間押出し機のプロフィール輪郭が損傷しないようにするため、衝合した複合材料１０のプロフィール帯材１８は互いに重なっている。
【００２３】
更に硬質のパートナー、即ちプロフィール帯材１８の長手方向縁部には、予成形突出部２４（特に図４参照）が設けられている。これらの突出部は、プロフィール帯材１８のベース１２に向いた側から下方に突出し、平均して距離ｆだけ間隔を隔てられており、かくして、アンダーカット凹所２６の境界を定める。
【００２４】
図３は、図２に示すプロフィール帯材表面材を備えた一対の中空形材１０ｈの拡大図である。突出部２４が所定の角度ｗで外方に傾斜しており、互いに向き合った両帯材１８の突出部２４が端面図でわかるように互いに関してずらしてあることがこの図からわかる。図４に示す態様では、中央の突出部２４ａはプロフィール帯材１８の内面２１に関して直角であり、複合材料１０の長手方向軸線Ｍに関して所定の角度ｅで延びている。
【００２５】
突出部２４、２４ａの傾斜した又は垂直な位置は、プロフィール帯材を冷間押出し機に導入する前につくりだされるか或いはダイのプロフィール区分に進入する直前に曲げ設備によってつくりだされる。
【００２６】
図４に示すプロフィール帯材の３つの態様１８、１８ａ、及び１８ｂは、不等辺四辺形形状の突出部２４、又はフック端２５が形材の表面２１から所定距離ａだけ延びたフック状突出部２４ａ、２４ｂのいずれかを長手方向縁部２０に有する。一態様では、一列の突出部２４ｍが、長手方向縁部２０から所定距離ｎのところにある複合材料１０の中央軸線Ｍに沿って内面２１上に設けられている。
【００２７】
図５は、Ｔ字形状突出部２４ｃ、及びプロフィール帯材１８ｄの側壁フランジ２８に開口部を穿ち、次いで高さｂの縁部帯材２９を除去することによって形成された突出部２４ｄを提供する。突出部２４、２４ａ乃至２４ｄ（他の形状の突出部も考えられる）のため、二つの構成要素又は構成要素のパートナー１２、１２ｈ及び１８、１８ｄ間の金属結合の他に、支持ベース１２がこれらの突出部２４、２４ａ乃至２４ｄとアンダーカット領域で係合した相互係止機械取り付けが押出しプロセス中に得られる。この工程では、アルミニウム合金はペースト状の状態である。
【００２８】
図６には、幅、即ち長手方向縁部２０間の互いからの距離、がｃの鋼製帯材製プロフィール帯材１８が示してある。ここでは、幅ｃは７５ｍｍであり、厚さｈは４．５ｍｍである。予め準備した帯材には直径が約６ｍｍの円形断面のワイヤ即ちロッド２３が溶接してあり、即ち支持ベースに向いた形材の内面２１に中央軸線Ｍのところで抵抗溶接してあり、支持ベース１２を形成するアルミニウム合金母材に埋設してある。
【００２９】
図８及び図９に示すプロフィール帯材１８は、内面２１に溶接した厚さがｑ（ここでは２ｍｍ）の鋼製、好ましくはステンレス鋼製のチャンネル形状形材３６、３６ａを円形断面のロッド２３の代わりに使用する。図８に示すように、鋼製帯材の両側には高さが６ｍｍの直角フランジ３７が設けられている。これらのフランジは、図９の３７ａの態様では外方に所定の角度Ｗ１ で傾斜している。
【００３０】
両態様では、フランジの高さｔが均等なチャンネル形状形材３６、３６ａを使用してもよいし、図１０に示すように、長さｇの凹所４０をフランジ３７、３７ａに設けてもよい。フランジの旋盤形成した残りの部分４２の長さはｇ１ で示してある。更にこの横方向に打ち抜いたチャンネル形材３６、３６ａは、抵抗ロールシーム溶接によって鋼に溶接してある。
【００３１】
図１１は、プロフィール帯材１８の内面２１から下方に突出したボルト３２、３２ａ、３２ｂを示す。これらのボルトは、プロフィール帯材１８にスタッド溶接で接合されている。左側の截頭円錐形形状のボルト３２は、アンダーカットのリング形状表面３４を形成する。真ん中のボルト３２ａは、雄ねじ３５を有し、右側のボルト３２ｂは矩形断面である。追加の要素即ちボルト３２、３２ａ、３２ｂのこれらの例示の実施例は、所望に応じて内面２１上に分布させるのがよい。
【００３２】
上文中に説明し図６乃至図１１に示す全ての追加の要素２３；３２、３２ａ、３２ｂ；３６、３６ａは、完成した複合形材１０の軽金属母材に固定される。これらの要素２３；３２、３２ａ、３２ｂ；３６、３６ａ（他の形状の突出部も考えられる）が設けられているため、二つの形材構成要素即ち形材パートナー１２及び１８が押出しプロセス中に機械的に接合される。これは金属結合の他に行われるのである。
【００３３】
プロフィール帯材は、例えば、２つのリールから巻き解かれ、押出しダイ又は加熱設備及びブラッシングステーションへの入口を通過する。このステーションでは、確実に金属結合が行われるようにプロフィール帯材上の酸化物層を除去する。実際の押出しプロセス後、プロフィール帯材１８がベース１２をなす押出しされた軽金属とともに工具を出、これによって、上述のように、プロフィール帯材がダイ区分の領域で工具と全く又はほんの僅かしか接触しないように母材に埋設される。
【００３４】
例えばプロフィール帯材１８、１８ｄ上に酸化物が残っているために金属結合がない領域でも、以上説明した機械的相互係止作用により構成要素が良好に連結される。
【図面の簡単な説明】
【図１】多構成要素複合形材の断面図である。
【図２】各々二つの複合材料パートナーからなる一対の当接した複合形材の部分端面図である。
【図３】図２の複合形材の一部の拡大断面図である。
【図４】複合形材の複合材料パートナーの三つの異なる例の斜視図である。
【図５】複合形材の構成要素の二つの異なる例の側面図である。
【図６】複数のプロフィール構成要素でできた別の多構成要素複合形材の図１と同様の断面図である。
【図７】図６の部分の拡大図である。
【図８】図７に示す態様と別の態様の拡大図である。
【図９】図７及び図８に示す態様と別の態様の拡大図である。
【図１０】プロフィール構成要素の一態様の下方から見た斜視図である。
【図１１】複合形材の別のプロフィール構成要素の、三つの異なる例を示す、下方から見た斜視図である。
【符号の説明】
１０ 複合形材
１０ｈ 中空形材
１１ 多構成要素複合材料
１２ レール状支持ベース
１４ ストラット
１６ ヘッド部品
１８ プロフィール帯材
２４ 予成形突出部
２５ フック端
２６ アンダーカット凹所

Claims (18)

1. プロフィール形材構成要素としての軽金属製支持ベースと、押出しプロセス中に、前記プロフィール形材構成要素に対して表面層として金属結合された別の金属からなるプロフィール帯材とを有する、複合形材において、
   プロフィール帯材（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）の長手方向縁部（２０）の少なくとも一方には、所定距離ｆだけ間隔を隔てられた突出部（２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ）が、前記支持ベース（１２、１２ｈ）に向いたその内面（２１）から下方に突出し、且つ、前記支持ベースに埋設されている、複合形材。
2. 前記突出部（２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ）は、支持ベース（１２、１２ｈ）の金属材料によって相互係止的に充填されるアンダーカット空間（２６）の境界を定めている、請求項１に記載の複合形材。
3. 前記突出部（２４ａ）のうちの少なくとも幾つかが、プロフィール帯材（１８ａ）の長手方向軸線（Ｍ）に対して所定の角度（ｅ）で傾斜している、請求項１に記載の複合形材。
4. 前記突出部は、押出し方向（ｘ）で前記長手方向軸線（Ｍ）に向かって内方に傾斜している、請求項３に記載の複合形材。
5. 前記プロフィール帯材（１８ｂ）の内面（２１）から、前記帯材の長手方向縁部（２０）間でこれらの長手方向縁部から所定の距離（ｎ）のところで、少なくとも一つの追加の列の突出部（２４ｍ）が突出している、請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の複合形材。
6. 前記突出部（２４ｍ）のうちの少なくとも幾つかが、前記プロフィール帯材（１８）の前記内面（２１）に関して傾斜している、請求項５に記載の複合形材。
7. 前記突出部（２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ）は、不等辺四辺形形状、フック形状、又はＴ字形状である、請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載の複合形材。
8. プロフィール形材構成要素としての軽金属製支持ベースと、押出しプロセス中に、前記プロフィール形材構成要素に対して表面層として金属結合された別の金属からなるプロフィール帯材とを有する、複合形材であって、より詳細には、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の複合形材において、
   プロフィール帯材（１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）には、少なくとも一つの要素（２３；３２、３２ａ、３２ｂ、３６、３６ａ）が前記プロフィール帯材（１８）から突出し、前記要素は、前記プロフィール帯材（１８、１８ａ、１８ｄ）の前記支持ベースに向いた面（２１）に熱的に又は機械的に接合され、且つ、前記支持ベースに埋設されている、複合形材。
9. 前記要素（２３；３２、３２ａ、３２ｂ、３６、３６ａ）は、前記支持ベース（１２）の金属材料によって相互係止的に充填されるアンダーカット空間の境界を定める、請求項８に記載の複合形材。
10. 少なくとも一つのワイヤ又はロッド要素（２３）が、前記プロフィール帯材（１８）にその長手方向縁部（２０）と平行に取り付けられている、請求項８又は９に記載の複合形材。
11. 少なくとも一つのチャンネル形状形材（３６、３６ａ）が、そのフランジ（３７、３７ａ）が前記プロフィール帯材（１８）の前記内面（２１）から遠ざかるように差し向けられるように、前記プロフィール帯材（１８）に固定されている、請求項８乃至１０のうちのいずれか一項に記載の複合形材。
12. 凹所（４０）が前記フランジに設けられ、前記凹所（４０）は、縁部のところで、フランジの旋盤形成した残りの部分（４２）の長さ（ｇ ₁ ）の境界を定める、請求項１１に記載の複合形材。
13. 前記フランジは前記内面（２１）に対して所定の角度（ｗ１）で延びている、請求項１０又は１１に記載の複合形材。
14. 前記プロフィール帯材（１８）の前記内面（２１）には、固定手段としてボルト（３２、３２ａ、３２ｂ）が溶接されており、ボルト（３２）は截頭円錐形形状であり、アンダーカットリング形状面（３４）を形成する、請求項８乃至１３のうちのいずれか一項に記載の複合形材。
15. 少なくとも二つの形材構成要素から複合形材を製造するための複合形材の製造方法であって、より詳細には、請求項１乃至１４のうちのいずれか一項に記載の複合形材の製造方法において、前記製造方法は、押出工程と、前記押出工程中に、帯材状プロフィール構成要素を軽金属母材の流れに導入し、これらの形材構成要素間に金属結合をつくりだす工程とを有し、前記工程中に、前記帯材状プロフィール構成要素の平面上に間隔をおいて形成された突出部が前記軽金属母材中に埋設され、かつ、相互係止作用によって前記軽金属母材に接合される、複合形材の製造方法。
16. 少なくとも二つの形材構成要素から複合形材を製造するための複合形材の製造方法であって、より詳細には、請求項１乃至１４のうちのいずれか一項に記載の複合形材の製造方法において、前記製造方法は、押出工程と、前記押出工程中に、帯材状プロフィール構成要素を軽金属母材の流れに導入し、これらの形材構成要素間に金属結合をつくりだす工程とを有し、前記工程中に、追加の要素が、前記帯材状プロフィール構成要素の平面から外に突出するように、前記帯材状プロフィール構成要素に溶接され、前記追加の要素が前記軽金属母材に埋設され、かつ、前記軽金属母材と相互係止する、複合形材の製造方法。
17. 前記ダイ開口部に入るとき、前記帯材状プロフィール構成要素に設けられた突出部が帯材状プロフィール構成要素の平面の外に曲がっている、請求項１６に記載の方法。
18. 面と面とを向き合わせて互いに重ねた少なくとも二つの別々の帯材状プロフィール構成要素をダイ開口部又はプロフィール断面に導入し、その結果、帯材状プロフィール構成要素の外方に面した表面を、母材を形成する他の形材構成要素にぴったりと接合すると同時に、保護された重ねられた帯材表面が隣接した帯材状プロフィール構成要素から分離されたままにする、請求項１５又は１７に記載の方法。

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