DE10027010A1 - Verfahren zur Herstellung eines Streckgitters, sowie ein mit diesem Verfahren hergestelltes Streckgitter - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Streckgitters, sowie ein mit diesem Verfahren hergestelltes StreckgitterInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Streckgitters, bei dem eine mit zueinander versetzten Einschnitten (2a) versehene Materialbahn (1) in einer Richtung (A) quer zur Schnittlinie gestreckt wird und die Materialbahn quer zur Streckrichtung frei kontrahieren kann. DOLLAR A Die Materialbahn (1) kontrahiert in ihrer Breite während des Streckvorgangs auf ein Maß, das nur durch die während des Streckvorgangs auf die Materialbahn ausgeübte Streckkraft bestimmt ist.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
Streckgitters gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein
nach diesem Verfahren hergestelltes Streckgitter.
Unter einem Streckgitter versteht man eine Materialbahn
bevorzugt aus Metall, in die eine Vielzahl von Einschnitten
parallel zueinander eingebracht und dann anschließend quer zur
Richtung der Einschnitte auseinandergezogen ist. Diesbezüglich
existieren vielfältige Verfahren, die ein Metallband über eine
Fördereinrichtung führen, wobei eine Schneideinrichtung während
des Fördervorganges Einschnitte in das Metallband ausführt,
deren Schnittlinien entweder parallel oder quer zur
Förderrichtung verlaufen. Die Einschnitte sind in geradlinigen
Reihen eingebracht und in aufeinanderfolgenden Reihen versetzt
zueinander angeordnet. Bei Einschnitten, die parallel zur
Förderrichtung in das Metallband eingebracht wurden, werden in
einer nachgeordneten Streckeinrichtung die beiden Seitenränder
des Metallbandes während des Fördervorganges erfaßt und nach
außen gezogen, so daß das Metallband quer zur Förderrichtung
gestreckt wird. Dadurch entsteht ein Streckgitter, dessen
Endbreite größer als seine Ausgangsbreite ist.
Die EP 0 599 782 A1 als nächstkommender Stand der Technik zeigt
ein Verfahren zur Herstellung eines Streckgitters, bei dem die
Einschnitte in das Metallband quer zur Förderrichtung
eingebracht werden. Diese Einschnitte sind in Reihen quer zur
Förderrichtung eingebracht und in aufeinanderfolgenden Reihen
versetzt zueinander angeordnet. Das Blechband wird nun konti
nuierlich mit einer ersten Geschwindigkeit durch ein erstes
Fördermittel und mit einer im Verhältnis zur ersten
Geschwindigkeit erhöhten zweiten Geschwindigkeit durch ein
zweites Fördermittel gefördert. Dadurch wird der zwischen dem
ersten und zweiten Fördermittel befindliche Bandabschnitt unter
Bildung einer dreidimensionalen Streckgitterstruktur gestreckt.
Die Herstellung basiert auf der plastischen Verformbarkeit der
Materialbahn, wobei der zwischen den Einschnitten gebildete
Querstreifen oder Gittersteg der Bahn auf ein erforderliches
Maß gestreckt wird, indem das Metall nicht nur unelastisch
gebogen, sondern auch gedehnt wird. Die Fördermittel verfügen
über Vorsprünge oder Stifte, die auf Walzen angeordnet sind,
und mit denen sie in zusätzlich in die Materialbahn
eingebrachte Löcher eingreifen und die Materialbahn dadurch
festhalten, damit die Materialbahn schlupffrei gestreckt werden
kann. Da sich das Streckgitter beim Streckvorgang in seiner
Breite zusammenzieht, ist es erforderlich, die
Eingriffeinrichtungen von Walze zu Walze unterschiedlich zu
beabstanden, damit eine beim Strecken ausgebildete Masche exakt
von einem Eingriffstift oder dergl. erfaßt wird.
Bei der Herstellung eines Streckgitters aus dünnem
Aluminiumblech, wie das bei der Produktion von Wakaflex
(eingetragene Marke) gemäß DE 36 42 063 oder Aerograt
(eingetragene Marke) gemäß DE 38 16 015 als sogenannter
Bleiersatz für die Anformung an dreidimensionale Strukturen
insbesondere im Dachbereich der Fall ist, wird weichgeglühtes
Aluminiumblech in einer Dicke von ca. 0,5 mm verwendet, da sich
gezeigt hat, daß damit die gewünschte bleiähnliche, plastische
Verformbarkeit am ehesten zu erreichen ist. Die daran
anschließende herkömmliche Streckung der eingeschnittenen Bahn
führt hierbei, insbesondere an den Gitterstegen, zu einer
Dehnung des Metalls. Dadurch wird die Festkörperstruktur des
Metalls verändert, was wiederum in einer Erhöhung der
Metallhärte resultiert, so daß das gestreckte Aluminiumgitter
anschließend noch einmal weichgeglüht werden muß. Dies
geschieht als Rekristallisationsglühen über eine Dauer von drei
Stunden bei ca. 300°C. Damit ist die derzeitige Herstellung
eines solchen Streckgitters Zeit- und kostenaufwendig. Die
weichgeglühten Streckgitterrollen sind sehr empfindlich. Sie
dürfen nicht angestoßen werden und benötigen spezielle Spulen,
auf denen sie geglüht und anschließend transportiert werden
müssen. Jeder Stoß an das Gitter verursacht eine Deformierung,
die es unbrauchbar werden läßt. Damit stellt dieser
Verfahrensschritt des nachträglichen Weichglühens einen
erheblichen Nachteil bei der Herstellung eines derartigen
Streckgitters dar.
Bei der herkömmlichen Herstellung eines Streckgitters aus
Weichmetall, insbesondere aus Aluminium, wie es beispielsweise
in der DE 38 16 015 beschrieben ist, ist durch die Dehnung eine
Streckgrenze gegeben, die einen Streckwinkel von maximal nahezu
90° zuläßt. Quadratische Löcher (Winkel = 90°) sind wegen der
hohen erforderlichen Dehnung von ca. 40% in herkömmlichen
Verfahren dann nur mit besonderem, tiefziehfähigem Material zu
erreichen. Als Stahlblech ist hierfür nur die Güte MST
(mikrolegierter Sondertiefziehstahl) mit 42% Mindestbruchdeh
nung geeignet.
Die Aufgabe der Erfindung liegt nun darin, ein
Herstellungsverfahren für Streckgitter, insbesondere aus einem
weichen Metall aufzuzeigen, das die oben erwähnten Nachteile
eliminiert und mit dem ein Streckgitter hergestellt werden
kann, das nach der Streckung keinem weiteren
Rekristallisationsprozeß, insbesondere einem Weichglühen
unterzogen werden muß. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der
Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung weicher
Streckmetallgitter aufzuzeigen, mit dem Streckwinkel von weit
über 90° möglich sind.
Die Aufgaben der Erfindung werden gelöst durch die Merkmale des
Anspruchs 1.
Grundlage des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß die
Materialbahn nur in der Streckrichtung zwangsgeführt wird. Das
bedeutet, daß sich die Bahn während des Streckvorgangs frei in
ihrer Breite zusammenziehen kann. Das Maß der
Breitenkontraktion ist ausschließlich durch die Kraft bestimmt,
die zur Streckung der Materialbahn ausgeübt wird. Damit ist
eine Streckung möglich, mit der eine Dehnung des Materials
verhindert werden kann und das Material seine
Materialeigenschaften in unveränderter Form beibehält. Bei dem
Auseinanderziehen der geschlitzten Materialbahn bleiben die
Zwischenstege ungedehnt und sie werden im Bereich der Knoten im
wesentlichen nur leicht gebogen, so daß sie ihre plastische
Verformbarkeit und Korrosionsbeständigkeit beibehalten. Durch
die Erfindung können somit einwandfreie, mit rautenförmigen
bzw. rhombischen Maschen versehene Metallnetze hergestellt
werden, bei denen eine Veränderung der metallurgischen
Eigenschaften der die Maschen begrenzenden Stege in Folge einer
Dehnstreckung vermieden wird.
Diesbezüglich eignet sich das Verfahren vorteilhaft für die
Verarbeitung von weichen Metallen, da die Materialschonung hier
eine bedeutende Rolle spielt, weil weiche Metalle hinsichtlich
ihrer zu konservierenden Materialeigenschaften anfälliger auf
eine Streckung reagieren.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, Streck
gitter mit größerem Streckwinkel herzustellen. Durch das
Verfahren der Erfindung werden auch die Herstellungskosten
eines Streckgitters bedeutend reduziert.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Materialbahn
zwischen zwei glatten Förderwalzen gefördert, so daß
gewährleistet ist, daß das Zusammenziehen in der Breite nicht
durch Eingriffe in die Bahn begrenzt wird.
Es können auch Stifte oder Zähne vorgesehen sein, die während
des Streckvorgangs in die Maschenöffnungen oder in zusätzlich
eingebrachte Löcher eingreifen, damit die Materialbahn sicher
und schlupffrei gehalten wird. Diese Stifte bzw. Zähne sind
dann so gehalten, daß sich ihr gegenseitiger Abstand quer zur
Streckrichung der Breitenkontraktion der Materialbahn von
alleine anpassen kann.
Die Herstellung des Streckgitters kann in einem
Verfahrensschritt ablaufen, der zum einen das Einschneiden und
zum anderen die Streckung der Materialbahn umfaßt. Vorteilhaft
werden die Einschnitte quer zur Förderrichtung gemacht und die
Materialbahn in Förderrichtung gestreckt. Die Herstellung kann
jedoch auch in die zwei voneinander getrennten Verfahrens
schritte des Einschneidens bzw. des Streckens unterteilt
werden, die zeitlich und/oder örtlich voneinander getrennt
ablaufen. Das eingeschnittene und noch ungestreckte Material
kann dann auf Spulen, Walzen oder Kernen aufgewickelt werden
und erst zu einem anderen Zeitpunkt einem Streckvorgang
unterzogen werden. Diese Lösung hat den Vorteil, daß der
aufgewickelte Coil in kompakter Form transportiert werden kann,
wodurch weniger Raum benötigt wird und das Material selbst
gegen Beschädigungen weniger anfällig ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung können die Einschnitte
kostengünstig über eine rotierende Schneidwalze in die
Materialbahn eingebracht werden.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen in
Verbindung mit einer Metallbahn näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen mit versetzten Einschnitten
versehenen, noch ungestreckten Metallbahnabschnitt,
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen aus dem Metallbahnabschnitt
von Fig. 1 gebildeten Streckgitterabschnitt,
Fig. 3 eine weitere Draufsicht des stärker gestreckten
Materialbahnabschnittes von Fig. 2,
Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt des gestreckten Gitters
aus einer Draufsicht,
Fig. 5 eine weitere Draufsicht des stärker gestreckten
Gitters,
Fig. 6 die schematische Darstellung einer Vorrichtung zum
Einschneiden und Strecken der Materialbahn,
Fig. 7 die schematisch Darstellung einer Vorrichtung zum
Einschneiden der Materialbahn mit zwei
hintereinanderliegenden Messern
Fig. 8 in Draufsicht das mit der Vorrichtung nach Fig. 7
eingeschnittene Material,
Fig. 9 die Anorndung von zwei Rotationsmessern zur
Einbringung der Einschnitte im Rollschnittverfahren,
Fig. 10 die schematische Darstellung einer Herstellung im
Rollschnittverfahren,
Fig. 11 ein Streckgitter mit plissierten Seitenrändern,
Fig. 12 und 13 ergänzende Darstellung von Messern aus
Federbandstahl.
Fig. 14 bis 16 die schematische Darstellung einer Herstellung
im Bandstahlverfahren.
Fig. 1 zeigt einen Metallbahnabschnitt 1, der mit parallelen
Einschnitten 2a gleicher Länge versehen ist. Die Einschnitte
sind in aufeinanderfolgenden Reihen versetzt zueinander
angeordnet. Der zwischen ihnen belassene Abstand definiert die
Gitterknotenpunkte 3.
Fig. 2 zeigt den mit Einschnitten versehenen Bahnabschnitt der
Fig. 1 in bereits gestreckter Form. Durch die Streckung
vergrößern sich die Einschnitte 2a zu geöffneten Maschen 2b.
Die Aufweitung der Maschen und die damit verbundene
Verlängerung des Streckgitters erfolgt ohne Dehnung des
Ausgangsmaterials, was bedeutet, daß die Erhöhung der
Maschenbreite b eine Verringerung der Maschenlänge 1 bewirkt
(siehe Fig. 4). Wie das aus der Fig. 2 im Vergleich zu Fig. 1
ersichtlich ist, nimmt dabei die Gesamtbreite der
Streckgitterbahn ab.
Fig. 3 zeigt das Streckgitter aus Fig. 2 in der Draufsicht nach
einer weiteren Streckung. Die Maschenöffnung 2c hat hier noch
einmal ohne Dehnung des Ausgangsmaterials zugenommen. Bei der
Streckung verbiegen sich die Knoten 3 aus der Metallbahnebene,
wodurch sich eine dreidimensional profilierte Streckmetallbahn
ergibt.
Wie das aus Fig. 4 zu ersehen ist, ist die Streckung der
Metallbahn ohne eine Dehnung der Gitterstege 7 möglich, weil
durch das freie Kontrahieren der Bahn diese Gitterstege 7
lediglich in den Übergangsbereichen 4 von den Stegen 7 zum
Gitterknoten 3 eine Ausbiegung erfahren. Während bei der
herkömmlichen Streckgitterfertigung die Maschenlänge 1 durch
die Dehngrenze des Ausgangsmaterials begrenzt ist, so daß der
Streckwinkel w im allgemeinen maximal 90° beträgt, kann mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren ein Streckgitter aus Weichmetall
mit wesentlich größeren Streckwinkeln w von bis zu 180°
hergestellt werden.
Fig. 5 zeigt eine Masche des stärker gestreckten Streckgitters
mit entsprechend vergrößertem Streckwinkel w in zweidimen
sionaler Abbildung. Aus der Figur wird deutlich, wie mit der
Vergrößerung des Streckwinkels w und der damit verbundenen
Vergrößerung der Maschenlänge 1 die Maschenbreite b abnimmt.
Die Länge der Maschenstege 7 bleibt erhalten, was bei
Verwendung beispielsweise eines Streckgitters aus weichem
Aluminium bedeutet, daß dessen metallurgische Eigenschaften
durch den Streckvorgang nicht verändert werden und das
Aluminium im wesentlichen keine Aushärtung erfährt.
Wenn ein Blech nach dem herkömmlichen Streckgitterverfahren nur
geringfügig gestreckt wird, so dass der Streckwinkel w sehr
klein ist ähnlich Fig. 2, behält es weitgehend seine
Materialeigenschaften und kann durch weiteres Strecken bei
Querkontraktion ebenfalls zu einem weichen Streckgitter mit
großem Streckwinkel w gezogen werden. Ein solches Verfahren hat
den Vorteil, dass die bereits vorhandenen Maschen durch ein
gezieltes Eingreifen mit entsprechenden Nocken die weitere
Streckung erleichtern.
Die definierte Maschenausbildung geschieht entweder
entsprechend Fig. 6 unmittelbar nach dem Einschneiden, indem
zwei Abzugswalzen 9a und 9b, die nach dem Schneidwerkzeug 10
angeordnet sind, das eingeschnittene Blech 1 mit einer
Geschwindigkeit ziehen, die höher als die Geschwindigkeit der
Zuführwalzen 8a und 8b ist. A gibt die Förderrichtung der
Metallbahn an.
Fig. 7 beschreibt die Herstellung mit zwei getrennten
Schneidwerkzeugen. Zwei Vorschubwalzen 20a und 20b führen das
Material 21 zu dem ersten Schneidwerkzeug 22a mit dem
Niederhalter 23a und der Schneidplatte 24a. In engem Abstand
dahinter schließt sich das zweite Schneidwerkzeug 22b mit
Niederhalter 23b und Schneidplatte 24b an. Die Schneidplatte
24b schließt übergangslos an die Schneidplatte 24a an und ist
eben bis auf die geringe Aussparung 25, die den Arbeitshub des
ersten Schneidwerkzeugs 22a ermöglicht.
Fig. 8 zeigt entsprechend das eingeschnittene Material 26. Das
erste Schneidwerkzeug 22a erzeugt die Einschnitte 27a und das
zweite Schneidwerkzeug 22b die Einschnitte 27b. Da die
Einschnitte 27a das Material 21 nur so schlitzen, dass
durchgehende Streifen 28 stehenbleiben, die ein
Auseinanderziehen dieser Einschnitte 27a verhindern, kann der
Vorschub auch zwischen den beiden Schneidwerkzeugen 22a und 22b
erfolgen. Diese Möglichkeit ist in Fig. 7 mit den
Vorschubwalzen 29a und 29b angedeutet.
Fig. 9 zeigt die Anordnung von zwei sägezahnförmigen
Rotationsmessern 30a und 30b, die eine kontinuierliche
Fertigung im Rollschnittverfahren entsprechend Fig. 1
ermöglichen. Im Durchlaufverfahren sind
Produktionsgeschwindigkeiten von 50-100 m/min erreichbar,
während der konventionelle Streckmetall-Schnitt die
Produktionsgeschwindigkeit auf 0,5-1,5 m/min beschränkt. In
Fig. 10 ist das Ineinandergreifen der einzelnen Zähne 31a und
31b der Rotationsmesser 30a und 30b dargestellt. Fig. 11 zeigt
die senkrecht zur Förderrichtung angeordneten Messerscheiben 32
mit Zähnen 31a oder 31b und Messerscheiben 33, bei denen jeder
zweite Zahn entfällt, wie in Fig. 10 durch die gestrichelten
Linien 34 dargestellt ist.
Ebenfalls im Durchlaufverfahren mit rotierenden Messern lassen
sich parallel zur Förderrichtung geschlizte Streckgitter
entsprechend Fig. 12 herstellen, wobei die Maschenweite durch
Auseinanderziehen in Pfeilrichtung quer zur Förderrichtung
bestimmt wird. Hierfür werden scheibenförmige Rotationsmesser
eingesetzt. Dieses Rollschnittverfahren ist kombinierbar mit
einer Plissierung der nicht eingeschnittenen Randteile 35, 36
der Materialbahn gemäß Fig. 13, was eine bis zu ca. 2,5 fache
Dehnung dieser Randteile zwecks Anformung z. B. an Dachpfannen
erlaubt.
Selbstverständlich können auch Streckgitter aus anderen
Materialien wie Aluminium in gleicher Weise gefertigt werden,
wenn die Eigenschaften des Ausgangsmaterials erhalten bleiben
sollen. Es können Streckgitter aus Kunststoff, Pappe sowie
anderen, insbesondere reißempfindlichen Werkstoffen nach diesem
Verfahren hergestellt werden.
Eine weiter Herstellungsmöglichkeiten für dünne Materialien ist
das sogenannte Bandstahlschnittverfahren: Messer aus
Federbandstahl werden in Holzplatten eingespannt, um Papier,
Pappe, Kunststoffplatten bis ca. 1 mm oder auch Metallfolien
auszustanzen. Diese Messer sind mit beliebigen Unterbrechungen,
d. h. mit sogenannten Perforationslinien erhältlich. In Fig.
14, 15 ist eine solche Stanzvorrichtung dargestellt mit
versetzten, perforierten Messern. Die den Messern 40a bzw. 40b
gegenüberliegende Schnittplatte 41 kann bei weichen Werkstoffen
wie Pappe aus hartem Kunststoff sein, bei Aluminium ist sie aus
gehärtetem Stahl. Die Stanze wird so eingestellt, dass die
Messer nach dem Durchtrennen der Folien einen minimalen Abstand
zu der Schnittplatte (0,01 mm) haben. Für eine kostengünstige
Herstellung kann dieses Verfahren, das auch für Aluminiumblech
bis ca. 0,2 mm Stärke anwendbar ist, auch als
Rotationsverfahren entsprechend Fig. 16 eingesetzt werden,
wobei die versetzten Messer 42a bzw. 42b auf einer Welle 43
angeordnet sind und ebenfalls einen minimalen Abstand zu der
gegenüberliegenden gehärteten Welle 44 haben.
Claims (10)
1. Verfahren zur Herstellung eines Streckgitters, bei dem
eine Materialbahn (1) mittels eines Schneidwerkzeuges mit
parallel versetzten Einschnitten (2a) versehen und
darauffolgend in einer quer zur Schnittlinie der Einschnitte
gerichteten Richtung gestreckt wird, wodurch die Materialbahn
(1) eine Längenänderung in der Streckrichtung (A) und eine
Breitenreduzierung quer zur Streckrichtung erfährt und sich die
Einschnitte (2a) zu Maschen (2b, 2c) öffnen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahn (1) in ihrer
Breite während des Streckvorgangs auf ein Maß kontrahiert, das
durch die während des Streckvorgangs auf die Materialbahn
ausgeübte Streckkraft bestimmt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn nach dem
herkömmlichen Streckverfahren, d. h. unter Dehnung der
Gitterstege geringfügig vorgestreckt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahn aus einem
Weichmetall, z. B. Weichaluminium, besteht.
4. Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahn (1) zum Strecken
zwischen glatte Walzen eingespannt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahn durch
Eingriffvorrichtungen, wie beispielsweise Stifte, Noppen oder
Zähne, gegriffen wird, die in die Maschenöffnungen oder
zusätzlich eingebrachten Löcher eingreifen, wobei die
Eingriffvorrichtungen so gehalten werden, daß sie die
Materialbahn nur in der Streckrichtung zwangsführen und sie
sich während des Streckvorganges quer zur Streckrichtung
zueinander versetzen lassen.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnitte in die Materialbahn
(1) quer zur Streckrichtung (A) eingebracht werden.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnitte durch
Schneidwerkzeuge eingebracht werden, die auf rotierenden
Schneidwalzen angeordnet sind.
8. Streckgitter nach dem Herstellungsverfahren des Anspruchs
1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Material im wesentlichen keine
Veränderungen seiner Material- oder Struktureigenschaften durch
den Streckvorgang aufweist.
9. Streckgitter nach dem Herstellungsverfahren des Anspruch
2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Material geringfügig
vorgestreckt, d. h. in den Gitterstegen gedehnt ist und im
übrigen im wesentlichen keine Veränderungen seiner Material-
oder Struktureigenschaften durch den Streckvorgang aufweist.
10. Streckgitter nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass es in seinen nicht
eingeschnittenen Randteilen (35, 36) plissiert ist.
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