NO320135B1 - Fremgangsmate til fremstilling av et profil med ulik veggtykkelse - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte til fremstilling av et profil med ulik veggtykkelse.

Ved profiler med ulik veggtykkelse, er forløpet av veggtykkelsen vanligvis i det minste som en første tilnærmelse tilpasset spenningsforløpet av det profil som i innbygget tilstand er belastet utenfra. Materiale blir benyttet bare på de steder hvor det virkelig er nødvendig for profilets stabilitet eller styrke. Veggtykkelsen av et slikt profil retter seg altså ikke lenger etter det sted som er sterkest belastet, hvorigjennom det kan bli oppnådd en vesentlig bedre materialutnyttelse og en mindre vekt. Vanligvis blir slike profiler fremstilt ved en strengpressefremgangsmåte eller ved en strengtrekkefremgangsmåte i en hvilken som helst lengde. Denne fremstillingsmåte er imidlertid forholdsmessig kostbar.

Alternativt kan den nødvendige veggtykkelsesfordeling ved et slikt profil bli oppnådd ved valsing av en metallstrimmel eller -bane. Etter valsingen blir strimlene brakt til den ønskede profilform ved omforming. Også denne fremgangsmåte er forholdsvis dyr på grunn av de kostbare valseverk eller -anordninger. Dessuten er bare få bedrifter utstyrt med slike valseverk. Valsefremgangsmåten er videre på grunn av en delvis elastisk tilbakedeformasjon beheftet med den ulempe at måloverholdelsen for de valsede, plastisk deformerte områder ikke tilfredsstiller de krav som nå er vanlige, slik at det av denne grunn ofte er behov for et etterbearbeidelsestrinn. US 3737979 beskriver en kjent fremgangsmåte for fremstilling av et profil som innehar deler med ulike veggtykkelser.

Hensikten med oppfinnelsen er derfor å fremstille profiler med ulik veggtykkelse på billigere måte og samtidig forbedre måloverholdelsen for slike profiler.

Denne hensikt blir oppnådd ved en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte type ved at det som et utgangsmateriale blir benyttet strimler som har ulik tykkelse, og som kontinuerlig blir tilført et sveiseanlegg og der blir sveiset sammen ved en langsgående kant og formet ved hjelp av et omformingsanlegg, hvor eksempelvis, de langsgående kanter kan i det minste av strimler med stor tykkelse, bli avfaset i retningen for strimlene med mindre tykkelse, fortrinnsvis til disses tykkelse, slik at det blir skaffet jevne overganger mellom strimler med ulik tykkelse, og spenningsforløpet i profilet blir utjevnet, slik at profilenes styrke blir bedret. 1 tilegg kan den langsgående kant bli forbehandlét før sveisingen ved at det dannes skråkanter ved strimelenes langsgående kanter, f.eks. avfaset for tildannelse av en V-formet not sammen med den langsgående kant av nabostrimmelen, slik at det fås en optimal forbindelse som er tilpasset sveisefremgangsmåten. Ved lasersveising kan eksempelvis fasene være anordnet på en slik måte i forhold til retningen av laserstrålen at laserstrålen blir innkoblet eller innført i sveisesømmen og derved fører til en optimal oppvarming av sveisesømmen og en god sammenflyting av materialet av de to strimler som skal sammensveises.

Denne løsning er enkel og medfører for det første den fordel at måloverholdelsen av de profiler som ifølge oppfinnelsen blir fremstilt kontinuerlig, blir bedret fordi veggtykkelsen av strimlene forblir uendret bortsett fra i et område som befinner seg nær sveisestedet. Måloverholdelsen ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen retter seg altså hovedsakelig etter måloverholdelsen for de benyttede strimler. Profilene kan altså bli tilpasset nøyaktig et numerisk forhåndsberegnet spenningsforløp. På grunn av de snevre toleranser som nå kan oppnås, kan sikkerhetsfaktorene bli senket ved beregning av spenningsforløpet, og materialutnyttelsen kan bli bedret ytterligere. Ved sveisingen av strimlene kan dessuten fremstillingsomkostningene bli senket fordi klargjørings- eller omstillingstidene for fremstilling av forskjellige profiltykkelser kan bli redusert vesentlig på grunn av enkel utskifting av de tilførte strimler. Sluttelig kan eksisterende strengomformingsanlegg uten store omkostninger til enhver tid bli omstilt til den nye fremgangsmåte, idet et sveiseanlegg blir innbygget i tillegg. Sveiseanlegget blir ifølge oppfinnelsen drevet hovedsakelig stasjonært, dvs. at arbeidsemnene eller -stykkene blir tilført kontinuerlig

Ved en fordelaktig utførelse, kan strimlene av sveiseanlegget bli ført med den samme hastighet som omformingsanlegget, slik at en kontinuerlig, innbyrdes tilpasset drift av sveiseanlegget og omformingsanlegget er mulig, og maskindriftstidene kan bli utnyttet optimalt. Likeledes kan det bli oppnådd en kontinuerlig fremstilling av profiler med en hvilken som helst lengde.

Ved en annen, fordelaktig utførelse, kan strimlene bli tilført adskilt til sveiseanlegget, idet de eksempelvis blir viklet av respektive, forskjellige spoler eller tromler. Derved kan det lett bli oppnådd en selektiv utskifting av enkelte strimler, f.eks. for fremstilling av profiler med litt endret veggtykkelsesforløp.

Ved en ytterligere, fordelaktig utførelse, kan profilet bli fremstilt i ett stykke i en lengde som minst tilsvarer lengden av strimlene, slik at det kan blir fremstilt profiler av en hvilken som helst lengde.

Ved en ytterligere, fordelaktig utførelse, kan strimlene bli sveiset ved hjelp av et lasersveiseanlegg. Et lasersveiseanlegg muliggjør sammensveising av strimler uten tilførsel av tilsats- eller tilleggssveisemateriale. Dessuten muliggjør lasersveising en enkel, kontinuerlig tilførsel av de arbeidsemner som skal sammensveises i sveiseanlegget og en nøyaktig sveising i området for de langsgående kanter.

Ved en ytterligere, fordelaktig utførelse, kan strimlene blir formet til et hulprofil etter sveisingen. Fremgangsmåten er således ikke begrenset til åpne profiler. For fremstilling av hulprofiler, kan det ferdig produserte profil bli sveiset på ny.

Ved en ytterligere, fordelaktige utførelse, kan profilene bli rulleformet i omformingsanlegget. Rulleformingen av profilene muliggjør en spesielt billig fremstilling.

Ved en ytterligere, fordelaktig utførelse, kan det som utgangsmateriale bli benyttet strimler med konstant tykkelse. Slike strimler har en spesielt god måloverholdelse og er lette og billige å skaffe. Herunder kan strimlene ha en innbyrdes ulik tykkelse. Strimlene kan imidlertid ha et likt eller speil symmetrisk anordnet tykkelsesforløp, slik at antallet av sveisesømmer blir redusert.

Ved en ytterligere, fordelaktig utførelse, kan det som utgangsmateriale bli benyttet blikkstrimler, fortrinnsvis av et metall, såsom aluminium eller stål. Slike materialer gir spesielt stabile og sterke profiler og lar seg lett sveise og omforme.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen vil bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningen som viser et utførelseseksempel. Fig. 1 er et perspektivriss av et utførelseseksempel på et anlegg til fremstilling av profiler med ulik veggtykkelse, etter fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Fig. 2a viser et tverrsnitt gjennom en strimmel før et første fremgangsmåtetrinn. Fig. 2b viser et tverrsnitt gjennom en ytterligere strimmel før et første fremgangsmåtetrinn. Fig. 3a viser det tverrsnitt som er vist på fig. 2a, etter et første fremgangsmåtetrinn. Fig. 3b viser det tverrsnitt som er vist på fig. 2b, etter et første fremgangsmåtetrinn.

Fig. 4 viser et tverrsnitt gjennom profilet etter sammensveisingen av strimlene.

Fig. 5 viser et tverrsnitt gjennom profilet etter omformingen.

Innledningsvis skal fremgangsmåtetrinnene bli beskrevet ved hjelp av det utførelseseksempel som er vist på fig. 1.

Ved den fremgangsmåte som er beskrevet i forbindelse med det utførelseseksempel på et anlegg som er vist på fig. 1, blir det av tre blikkstrimler 1, 2, 3 fremstilt et U-profil 4. Strimlene 1, 2, 3 er oppviklet på spoler la, 2a respektive 3a, slik at det uten sveising på tvers av lengderetningen kan bli fremstilt profiler med en lengde på inntil lengden av de strimler som er oppviklet på spolene la, 2a, 3a. Ved det viste utførelseseksempel blir de to ben 4a og 4b av U-profilet 4 dannet av to like blikkstrimler 1, 3. Dette behøver imidlertid ikke være tilfellet, idet det avhengig av belastningen og valgte andre profilformer i stedet kan bli benyttet ulike strimler 1, 3 respektive flere eller færre strimler.

Et tverrsnitt gjennom strimmelen 1 som danner det ene ben av det ferdige U-profil 4, er på fig. 2a vist umiddelbart etter avviklingen fra spolen I a.

På fig. 2b er tverrsnittet av den strimmel 2 som danner bunnen av U-profilet 4 vist umiddelbart etter avviklingen. Strimmelen 2 er tykkere enn de to andre strimler 1 og 3.

Fig. 2c viser tverrsnittet av strimmelen 3 som danner det andre ben av U-profilet 4, umiddelbart etter avviklingen. De langsgående kanter lb og 2b respektive 2c og 3b som skal sammensveises, er anordnet overfor hverandre.

I anlegget ifølge fig. 1, er spolene la, 2a, 3a forskjøvet den aktuelle strimmelbredde ved siden av hverandre og i tillegg over hverandre.

Etter avviklingen blir strimlene 1, 2, 3 tilført kantbearbeidelsesanlegg 4, 5, 6, som forbereder for sveisingen de langsgående kanter lb, 2b, 2c, 3b av strimlene 1, 2, 3 som skal sammensveises. Kantbearbeidelsesanlegget 4 er tilordnet strimmelen 1, kantbearbeidelsesanlegget 5 er tilordnet strimmelen 2 og kantbearbeidelsesanlegget 6 er tilordnet strimmelen 3.

De respektive tverrsnitt av strimlene 1, 2, 3 etter bearbeidelsen av kantene er vist på fig. 3a - 3c. Etter bearbeidelsen av den langsgående kant lb, har den langsgående kant en svak skråning eller fas lc som tilsvarer fasen 2d av strimmelen 2. Likeledes har strimmelen 3 etter bearbeidelsen i bearbeidelsesanlegget 6 en avfaset, langsgående kant 3c, som speilsymmetrisk tilsvarer den avfasede, langsgående kant 2e av strimmelen 2.

De avfasede, langsgående kanter lc og 2d samt 2e og 3c danner V-formede noter.

På strimmelen 2 er det ved hjelp av bearbeidelsesanlegget 5 i tillegg til de fasene 2d og 2e tildannet ytterligere avskrådde partier eller faser 2f og 2g som løper utad fra det indre parti av strimmelen 2 til tykkelsen av strimlene 1 og 3. Dermed har fasene 1 c og 2d såvel som 2e og 3c den samme høyde.

Fasene 2f og 2g muliggjør en jevn overgang fra den større veggtykkelse av strimmelen 2 utad til den tynnere strimmel 1, 3, slik at det ved en belastning av profilet kan fås et gunstigere spenningsforløp. Plutselige veggoverganger har en tendens til å øks spenningen i materialet og derved å redusere fastheten og belastbarheten av profilet.

Etter bearbeidelsesanleggene 4, 5 og 6 blir strimlene via sett eller rekker 7, 8 av ruller som her er vist bare skjematisk, brakt til et plan, idet de nå avfasede, langsgående kanter lc, 2d og 2e, 3c støter mot hverandre i det nedre område av fasene 2f og 2g.

Med disse faser 2f og 2g kan blikkstrimlene 1, 2, 3 på de steder hvor de ligger an mot hverandre lettere bli sammensveiset ved hjelp av lasersveiseanleggene 9, 10. De langsgående kanter lc, 2d og 2e, 3c som danner en V-formet not, muliggjør herunder en lett innkobling eller innføring av laserstrålen og derigjennom en jevn fordeling av sveisematerialet respektive det smeltede materiale over hele tykkelsen av strimmelen. Den samlede tilførsels- eller matehastighet for anlegget retter seg herunder etter lasersveiseanlegget 9, 10. Dette betyr at strimlene blir tilført intermitterende ved f.eks. en intermitterende drift av lasersveiseanleggene 9, 10. Ved en kontinuerlig drift av lasersveiseanleggene 9, 10, blir det derimot muliggjort en kontinuerlig drift av hele anlegget med konstant avviklingshastighet for strimlene 1, 2, 3 fra spolene la, 2a, 3a.

Det profil 11 som er sveiset ved hjelp av lasersveiseanleggene 9, 10, er vist på fig. 4. Ved utførelseseksempelet ble strimlene 1, 2, 3 sammensveiset på en slik måte at de sider av blikkstrimlene 1, 2, 3 som vender bort fra lasersveiseanleggene 9, 10, ligger i ett plan. Ved en tilsvarende innretting av rullesettene 7, 8 kan strimlene 1, 2, 3 bli innstilt i forhold til hverandre for sveising i en hvilken som helst høyde.

Strimlene 1, 2, 3 er innbyrdes forbundet over hele høyden til et profil med ulik veggtykkelse 11, idet den tykkere strimmel 2 danner partiet med den større veggtykkelse.

Deretter blir profilet 11 kaldrullet gjennom et omformingsanlegg 12 og omformet til U-profilet 4. Herunder er strimlene 1, 2, 3 ordnet på en slik måte at bunnen 4c av U-profilet 4 er dannet av den tykkere strimmel 2. Sveisesømmene mellom strimlene 1, 2, 3 ligger tilnærmet på høyden for de ombøyde partier.

Avhengig av innstillingen for omformingsanlegget 12, kan det også bli fremstilt hvilke som helst andre profllformer. Herunder kan flere eller færre strimler med ulik tykkelsesfordeling bli tilført fra respektive spoler. Ved den fremgangsmåte respektive det viste anlegg, kan det bli bearbeidet strimler 1,2,3 til en tykkelse på 30 mm.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av et profil med ulik veggtykkelse, der det som utgangsmateriale benyttes strimler med ulik tykkelse som kontinuerlig tilføres et sveiseanlegg og der sammensveises ved deres tilstøtende langsgående kanter ( lb,2b,2c,3b) som ligger an mot hverandre, og hvori de sveisede strimlene formes ved hjelp av et omformingsanlegg karakterisert ved at under sveisingen tilveiebringes en jevn overgang mellom strimlene med ulik tykkelse, ved at det dannes skråkanter (lc,2d,2e,3c) ved strimlenes langsgående kanter (lb,2b,2c,3b) før sveisingen for å danne en V-formet not med den langsgående kanten til den nærliggende strimmelen, og at avfasningene (2f,2g) er dannet ved de langsgående kantene (2b,2c) til strimler med større tykkelse, i retningen til strimlene med mindre tykkelse (1,3).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at strimlene (1,2,3) tilføres sveiseanlegget (9,10) med den samme hastighet som omformingsanlegget (12).

3. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at strimlene (1,2,3) avvikles fra respektive forskjellige spoler (la,2a,3a).

4. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at strimlene (1,2,3) sammensveises ved hjelp av et lasersveiseanlegg (9,10).

5. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at profilet fremstilles i ett stykke i en lengde som minst tilsvarer lengden av strimmelen.

6. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at strimlene (1,2,3) etter sveisingen formes til et hulprofil.

7. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at profilene (11) rulleformes i omformingsanlegget (12).

8. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det som utgangsmateriale benyttes strimler (1,2,3) med konstant tykkelse.

9. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det som utgangsmateriale benyttes blikkstrimler (1,2,3), fortrinnsvis av metall, såsom aluminium eller stål.

10. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at strimlene (1,2,3) gjennomgående har det samme tverrsnitt over hele sin lengde.