NO157247B - Kaldvalseverk-valse og fremgangsmaate for fremstilling av forsterkede metallbaand. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører kaldvalseverk-valse til fremstilling av bånd (eller metallplater) med hevede partier av betraktelig høyde, innbefattende forsenkninger hvis dybder er i det minste lik deres bredder og deres innbyrdes avstand er mellom 0,5 og tre ganger bredden. Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for å kaldvalse metallstrimler av aluminium eller legeringer av dette.

For økonomisk produksjon av kledning eller brudekke, har det lenge vært kjent å bruke metallplater hvis treghetsmoment -

blir forsterket ved ribber. For det formål, blir panelelementer av aluminium av en platekonfigurasjon som er forsterket på

en flate ved langsgående ribber for tiden produsert ved en ekstruderingsprosess. Ekstrudering er også brukt for å fremri stille bokselementer med lukket profil i prosessensekstruder-ingsretning. Imidlertid er ekstrudering fortsatt en prosess som involverer visse ulemper.

En prosess som anvender valsing mellom valser innbefattende ut-hulede kanaler eller mønstre blir for tiden brukt til å produsere bånd av aluminium innbefattende samsvarende mønster av en hevet konfigurasjon, hvilke bånd kan bli skåret opp til metallplater av ønsket format. Imidlertid er de ovenfor nevnte mønstre, f.eks slik som de på hamrede metallplater, av liten tykkelse og i størrelsesorden av millimeter. De har en dekorativ virkning eller en ikke glidende effekt, men de har praktisk talt ingen påvirkning på bøyestyrken av metallplatene.

For å lette bevegelsen av valset metall i hulrommet i valsen,

for å unngå begynnende brist ved basisen av de hevede mønstre på metallplaten, hvor forsenkningen i valsen er forbundet til overflaten av valsen uten en skarp vinkel, i de fleste tilfeller gjennom en avrundet eller i det minste skråskåret eller avfaset plate. Vanligvis i tidligere kjent teknikk blir sideflatene av forsenkningene i valsen skråstilte flater som konvergerer mot bunnen av forsenkningen og som ikke er normale til valseoverflaten.

Et annet forhold vises ved beregninger at for å produsere mønster av vesentlig tykkelse på båndet, er det fordelaktig å ha en betraktelig friksjonskoeffisient mellom metallet og valsen, og også en vesentlig reduksjon i tykkelsen av metallet på respektive sider av mønsteret. Disse er vanskelige og brysomme forhold når det gjelder valseoperasjonen. Nå er det funnet at hvis det ikke var ønskelig å ha skarpe kanter ved overgangen mellom valseflaten og overflaten av forsenkningene, men snarere i samsvar med tidligere kjente teknikk, innbefatter disse overganger avrundede eller i det minste skråskjærte forbindelsespartier, var det motsatt ufordelaktig i motsetning til de generelt aksep-terte ideer, å fortsette de skrånende konvergerende flater til bunnen av forsenkningen (normal kjegleform eller klaring). Metallet som går til å fylle forsenkningen i valsen blir retardert i dens sideveis forskyvning av friksjonen mot de skrånende flater av forsenkningene. Det ble funnet at mye bedre resultat ble oppnådd ved å forsyne valsene med forsenkninger i hvilke, unntatt for munningsdelen av denne, sideflatene er normale på aksen av valsen eller til og med skråstilt i en "omvendt kjegleform konfigurasjon", dvs. forsenkninger med en svalehaledel som øker i bredde mot bunnen av forsenkningen. Etter hvert som metallet trenger ned i. slike forsenkninger, blir det ikke lenger retardert ved friksjonsmessig samvirke mot sideveggflåtene av forsenkningene. Imidlertid må utvidelsen av forsenkningen mot bunnen av denne kun være svak. "Den motsatte kjegleform" helning (Ot) av sideveggflåtene i forhold til linjen normal til valseaksen må bli begrenset til en vinkel av størrelsesordenen 5°, for å begrense den mulige ekspansjon av metallet som blir tvunget inn i forsenkningen og for å tillate mønsterne som er formet i en hevet konfigurasjon på båndet, å bli fjernet fra forsenkningene i valsen uten for stor vanskelighet i det påfølgende trinn. Den ovenfor nevnte form av forsenkningene i valsene, som utvider seg noe mot bunnen av forsenkningene, har vist seg å være et særlig attraktivt prinsipp for å produsere metallplater som er ribbeformet langsetter valseretningen, i hvilke tilfeller forsenkningene da er i form av sirkulære kanaler eller løp.

Åpenbart setter de høye ribbene seg som har parallelle sideflater, sterkt i forsenkningene eller kanalene i valsen. Det fenomen blir ytterligere aksentuert når forsenkningene eller kanalene i valsen har sideflater av "motkjegleformet" type som fremstiller båndribber med svalehaletverrsnitt i aksialplanet av valsene.

Ved utgangen fra valsen, må en vesentlig trekkraft påføres båndet for å løsne det fra valsen og for å forhindre det fra å bli viklet rundt en valse. Toppdelen av ribbene eller i det minste den midtre delen av denne blir, hvis materialet ikke har fyllt opp hele volumet av valserillene, valset sideveis når de forlater den reduserte utgangsåpning av kanalene i valsen. I motsetning til hva man kunne forvente, skjer det ingen riving eller rykking av en ribbe, og heller ikke begynnende brist ved roten av ribbene, åpenbart forutsatt av at den omvendt kjegleformede helning av sideflatene av kanalen i valsen er svak, dvs. i størrelsesorden av 5%

i forhold til planet som er normalt til valseaksen. Trekk-kraften som blir påført valsestrimmelen for å slippe den

fra kanalvalsen, hvis den uttrykkes i forhold til tverrsnitt-et av strimmelen, kan være større enn 40 N/mm 2. For aluminium og legeringer av denne, er den vanligvis i størrelsesordenen 40 til 50N/mm<2>.

Imidlertid med hensyn til kraftnivået tilgjengelighet i dagens kaldvalseverk, kan de hevede deler av vesentlig høyde kun bli produsert på relativt myke metaller eller legeringer som er tilstrekkelig duktile i kald tilstand; aluminiums-legeringer i utglødet tilstand eller lignende tilstander hvor den elastiske grense i forhold til dette er mindre enn eller lik 200 MPa er særlig egnet for prosessen i samsvar med oppfinnelsen. I nok et forhold, trengs det visse geometriske betingelser når det gjelder å fylle forsenkningene i valsen, hvor dybden (p) av denne er generelt større enn dens bredde (1), og de må adskilles med en avstand (d) som er mellom 0,5 1 og 3 1. Under 0,5 1 blir den mekaniske styrke av land-ingen mellom to kanaler eller løp utilstrekkelig; over en verdi på 3 1 blir kanalene ikke tilfredsstillende fyllt med metall.

Det er å foretrekke at den totale valseeffekt gitt på båndet

S — s

målt ved —g— x 100, hvor S er det opprinnelige tverrsnitt og s er det endelige tverrsnitt, er høyt og vanligvis er større enn 60.

Prosessen i samsvar med oppfinnelsen innbefatter derfor maskin-ering av i det minste .en av valsene for forsenkninger eller kanaler i samsvar med den forangående beskrivelse og å inn-stille den eller de i stilling, og introdusere en strimmel hvilken tykkelse er slik at den totale valsing elier arbeids-effekt ikke er større enn 60% med en svak trykkeffekt (P) i forhold til valsene, og feste strimmelen på viklemaskinen og påføre en viss trekkraft (F), som progressivt og simultantøker hastigheten, klemeffekten (p) og trekkraften (F) for på den måten å fremstille, den: ønskede metallplatetykkelse (e) .

Det var således mulig å fremstille metallplater innbefattende nye ribber, dvs. metallplater forsynt med langsgående ribber hvilke høyder (h) er mer enn den doble tykkelsen (e) av metallplatedelen som forbinder dem sammen ved deres basis. Den ovenfor nevnte høyde (h) kan enkelt være 5 ganger tykkelsen (e) av metallplatedelen som forbinder ribbene sammen.

F.eks., med ribber hvis høyde (h) er lik med deres avstand

(p), det betyr at delingen er i størrelsesorden av det dobbelte av deres høyde, hvor vektbesparelsen, med en lik treghetsmodul i lengderetningen er i størrelsesorden av halvparten i forhold til en massiv metallplate av samme beskaffenhet og samme totale tykkelse.

Den ovenfor angitte valsemetode blir også anvendt på kompositt-strimler hvor metallkjernedelen er dekt ved minst et metall-overflatelag (slik som lodding, katodisk beskyttelse eller lignende) eller til og med til metallkompositter og plast-materialer.

Å forbinde to ribbeformede metallplater eller strimler som er produsert på denne måten, ved en hver kjent innretning (lodding, addesive innretninger, etc.) gjør det mulig å produsere konstruksjoner som er motstandsdyktige for krefter i to akser når ribbene krysser hverandre (ikke parallelle).

Oppfinnelsen vil bedre forstås av den følgende beskrivelse av en spesiell utførelse og ved studium av de samsvarende tegn-inger.

Fig. 1 er en perspektivskisse av en valseinstallasjon bygget

opp i samsvar med oppfinnelsen,

fig. 2 er en skisse i større målestokk og i tverrsnitt av

en del av den rillede flate av valserullen,

fig. 3 er en skisse i samme målestokk av en del av en alumin-iumsstrimmel produsert i samsvar med oppfinnelsen,

hvor tverrsnittsplanet er normalt' til ribbene av

strimmelen,

fig. 4 er en skisse i tverrsnitt tatt langs linjen A-A'

(fig. 5 ) av en metallplate med høye ribber hvor platedelen mellom ribbene er blitt perforert med utsparinger som er likt i avstand anbragt fra

ribbene,

fig. 5 viser en planskisse av den samme metallplate

(fig. 4),

fig. 6 er en skisse i tverrsnitt tatt langs linje B-B'

(se fig. 7) av metallplaten vist i fig. 4 og 5

hvor utsparingene er øket i bredde ved å påføre

en sideveis trekkraft til metallplaten, og

fig. 7 viser en planskisse av den samme metallplate.

Idet det vises til fig. 1 vises det deri en flat strimmel 1

som er 12 mm i tykkelse og 950 mm i bredde av utglødet kvali-tet 3003 aluminium, som blir valset mellom to valser 2 og 3

for å gi en strimmel 4 hvilke tverrsnitt er vist i fig. 3.

Ved utgangen fra valsen, blir strimmelen 4 viklet på en viklemaskin 5 som påfører entrekkraft f av størrelsesorden 200 000N. Klemkraften p mellom de to valser 2 og 3 er i størrelsesorden av 7 000 000N, dvs. at i forhold til bredden avmetallplaten er i størrelsesorden 7 000 N/mm.

Valsen 2 innbefatter en serie av parallelle, perifere kanaler eller løp 6 hvilke tverrsnitt er vist i fig. 2, mens valsen 3 innbefatter i samsvar med tidligere kjent teknikk en serie av hullmønstre 7 med liten dybde som blir regelmessig plassert på flaten av denne.

Det vil ses fra fig. 2 at hvis kanalene eller løpene 6 av valsen blir forbundet sideveis ved hjelp av skråskjærte flater 8 til den sylindriske omgivende flate 9 av valsen 2, har kanalene 6 divergerende sideflater 10 av en omvendt kjegleformet konfigurasjon, hvorved bredden av kanalene 6 er større ved bunnen av disse enn ved periferien av valsen 2. Utvidelsen av kanalene 6 i en retning mot bunnen av disse er svært liten. Vinkelen a av generatrisene av sideflatene 10 til linjene normalt til valseaksen (eller aksialplanet av kanalen) er kun 5°. Dybden p av kanalene er 7 mm og bredden 1^ av denne er 4 mm ved deres smaleste del ved periferien av sylinderen 2. De er bragt i avstand ved 4mm (avstanden d).

Det vil ses fra fig. 3 at på en flate innbefatter den ribbete strimmel 4 ribber 11 med en høyde h som er i det vesentlige lik med dybden p av kanalene 6 av en bredde 1^som er i det vesentlige lik med bredden 1 av kanalene 6 i deres smaleste del og meden deling p lik med delingen av kanalene 6. På dens andre flate, innbefatter strimmelen 4 hevede deler 12 av liten tykkelse som er 0,2 mm i dette tilfelle, som samsvarer til mønsterne 7 på valsen 3. Delene 12 korresponderer med tidligere kjent teknikk.

Til slutt ved dens tynneste del som består av den tynne platedel 13 som danner forbindelsen mellom ribbene 11 er tykkelsen e av strimmelen 4 kun 1,8 mm.

Under forløpet av valseoperasjonen gjennomtrenges metallstrimmelen 1, som blir forskjøvet av den perifere flaten av valsen 2, i hovedsak til bunnen av kanalene 6 i valsen 2 for å forme ribber 11. Metallet er sprett ut i kanalene 6 som er bredere ved bunnen enn ved munningen, imidlertid uten å fylle dem fullstendig, som i virkelighetenkan ses av bredden 1^av ribbene 11 ved deres øvre ender. Den ovenfor nevnte bredde 12

er noe mindre enn bredden 1^ av kanalene 6 ved deres munning. I dette bestemte tilfelle er 1^ lik 3,8 mm. Det er kun ved basisen at ribbene 11 at de er ved deres største bredde 1^

og blir avgrenset ved parallelle flater 14. Under forløpet av valseoperasjonen ble metallstrimmelen 1 forskjøvet ved trykket som påføres av den ytre flate 9 av valsen inn i kanalene. Metallspredningen ut i kanalene 6 som følge av deres divergerende flater 10 til en stilling hovedsakelig ved midthøyde-nivået av rillene 6 før de blir trukket ut ved utgangen fra rillene.

Ved utgangen fra valsene 2, 3 holder de divergerende basis-deler av ribbene 11, som er fanget i kanalene 6 med deres omvendt kjegleformede konfigurasjon, strimmelen 4 presset mot valsen 2. Strimmelen 4 ville bli viklet rundt valsen hvis den ikke ble trukket av viklemaskinen 5 med en kraft f i størrelsesorden av 200 000N. Det vil således kunne legges merke til fra fig. 1 at utgang f ra valsene 2, 3 former strimmelen 4 en del 15 som er svakt bøyd rundt og mot valsen 2. Kraften 4 som tillater metallplaten 4 å bli trukket ut gir grunnlag for en slags sideveis valsevirkning i forhold til basisen av ribb ene 11. Forutsatt at den ikke er overdrevent høy og ikke gir grunnlag for begynnende bristfenomener ved basisen av ribbene 11, gjør den ovenfor nevnte sideveis valsevirkning i forhold til ribbene det mulig å oppnå den ønskede store ribbehøyde og er funnet å være fordelaktig ved pressing av metallet.

1 tilfelle av aluminium eller legeringer av dette, med valser

2 med dypere kanaler, et trykk p mellom valsene 2 og 3 som er større enn 7000N/mmav metallplatebredden, og en trekkraft større enn 40N/mm 2 av m' etIallplateprofilen, er det straks mulig å produsere høyere ribber, f.eks. ribber som har en høyde h i størrelsesorden av 10 mm for en platetykkelse som indikert ved e av størrelsesorden 2 mm.

Det er mulig å bruke de valsede metallplater med de høye

ribber som ovenfor beskrevet til å produsere perforerte, ribbede metallplater i form av tykke rister som er nokså

like av utseende til rister som er tilvirket av ekspandert metall. Imidlertid har slike rister mye større mekanisk styrke i kraft av at de blir forsterket ved deres høye ribber. Faktisk blir de høye ribber av den opprinnelige metallplate opprettholdt og blir kun deformert i en sikk-sakk-konfigurasjon. De utgjør en svært sterk rammestruktur.

For å tilvirke perforerte metallplater av den art i form av ribbede rister, involverer prosedyren det å begynne med å forme perforeringer ved kjente innretninger i de tynne deler av metallplaten 4, det vil si i den tynne platedel 13.

Som vist i figurene 4 og 5, er perforeringene 16 tilvirket i form av parallelle utsparinger som er likt i avstand anbragt fra ribbene 11 i hver av åpningene mellom ribbene 11. Som det kan ses fra fig. 5, er utsparingene anordnet i en innbyrdes forskjøvet oppstilling i i horisontalplanet. Midten av hver utsparing 16 er anordnet ved nivået av en ikke-perforert del av del 13 mellom to tilstøtende ribber 11.

En tverrtrekk-kraft blir så påført til metallplaten. Utsparingene 16 øker i bredde i form av i hovedsak heksagonale hull 16, som vist i fig. 6 og 7. Samtidig blir ribbene 11 deformert til en sikk-sakk-konfigurasjon som vist ved 18. De høye og relativt brede ribber gir en høy grad av stivhet til den perforerte metallplate som har utseende av en bikake.

I utførelsen beskrevet er alle utsparinger av samme lengde,

men det vil også være mulig å fremstille perforerte, ribbede metallplater med utsparinger av forskjellige lengder. Imidlertid for god utøvelse av prosessen er det viktig for utsparingene å være anordnet i en regulær konfigurasjon i et innbyrdes forskjøvet arrangement i et horisontalplan.

I utførelsen beskrevet innbefatter valsen 3 små hullmønstre

7 som produserer de hevede deler 12. Valsen 3 kan likeledes være glatt eller i motsetning innbefatte dype kanaler i lik-het med kanalene 6 på valsen 2. Med en kanalformet valse 3 ville en metallplate 4 med ribber 11 på de to flater av denne bli produsert.

Claims (6)

1. Kaldvalseverk-valse til fremstilling av bånd (eller metallplater) med hevede partier av betraktelig høyde, innbefattende forsenkninger (6) hvis dybder (p) er i det minste lik deres bredder (1) og deres innbyrdes avstand (d) er mellom 0,5 og 3 ganger bredden (1),karakterisertved at nevnte forsenkninger (6) er av en svalehaleutform-ing i tverrsnitt, idet sideveggene (10) av disse divergerer noe mot bunnen.

2. Valseverkvalse ifølge krav 1,karakterisertved at forsenkningene (6) er i form av omkretsbeliggende kanaler.

3. Valse ifølge krav 1 eller 2,karakterisertved at helningsvinkelen ( Ot ) til sideflatene (10) av forsenkningene eller kanalene med hensyn til en linje vinkelrett til valseaksen, er mellom 0 og 5° (inklusivt).

4. Valseverkvalse ifølge krav 1 - 3,karakterisertved at forsenkningene eller kanalene (6) av svalehale-utforming er forbundet til den omgivende flate (9) av valsen ved avrundede eller i det minste skråskårne kantdeler (8).

5. Fremgangsmåte for å kaldvalse metallstrimler av aluminium (eller legeringer av dette),karakterisertved : a) at en plan strimmel valses mellom to valser (2,3), der det benyttes i det minste én av arbeidsvalsene i samsvar med ett av kravene 1 - 4, b) at en strimmel (1) hvis tykkelse er slik at den totale valsevirkning S- s er større enn 6056 innføres med en svak klemvirkning (P) med hensyn til valsene (2,3), c) at strimmelen (4) festes til en viklemaskin (5) og påføres en viss trekkraft (F), og at hastigheten og trykket av arbeidsvalsene (2,3) progressivt økes samtidig som trekkraften (F) på den ribbede strimmel økes, for på den måten å produsere den ønskede metallplate-tykkelsen (e).

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisertved at trekkraften (F) er større enn 40 N/mm^ i tverr-snittet (S) av den ferdigvalsede strimmel (4).