[email protected]'Eitire,i zur @r.Leic',Lürung u,i:a Verbesserung üer
I1iitfor;nurig zur @@rE:r,r3=::erung ier iragf.'Iliigkeit
wurch einge2rägte bigeaspannung in bestmunter :Fricke
uic-,. @l@rtx:i.lur@g so"rie ;lorricltuag zur "\usbuiig ües
ii2rEahrE@as.
uigenspannungen erster Art werden überwiegend als schädlich
angesehen.
Daher werden vielfach Maßnahmen ergriffen, ihre Entstehung
zu ver-
hindern oder durch GlLtlen nachträglich zu beseitigen.
Demgegenüber sind Eigenspannungen höherer Art die Ursachen
der Ver-
besserung beine Härten, Aitrieren usw.
Es ist bekannt, Eigenspannungen in der Verkstückoberfläche
zu erzeu-
gen und hierdurch, insbesondere bei Wechselbeanspruchung, die
Ein-
leitung eines Bruches zu verhindern.k
.'auCr. :Iie bC'!C@lalt(3 veriestigung des Werkstoffes und
die Streckgrenzen-
erhöhung durch Kaltverfestigung sind auf Veränderungen des
Eigen-
spannungszustandes zurUckzuf Uhren.
Es ist ferner bekannt, durch die Überdehnung eines Werkstückes
einen
Teil der plastischen Verfvoinung vorweg zu nehmen und somit
ein
Kriechen zu verhindern und gleichzeitig die Streckgrenze zu
erhöhen.
Alle diese bekannten Verfahren haben die gleiche Wirkung wie
ein
besserer Merkstoff mit höherer Festigkeit, Streckgrenze usw.
Die
Eigenspannungsver-teilung über den Querschnitt des Werkstückes
hat
dabei jedoch keine Bedeutung.
Man berücksichtigb die meist in unbekannter Größe und Verteilung
vorliegenden Eigenspannungen durch eine entsprechend geringere
Be-
lastung, so daß die unbekannte Vorbelastung und die bestimmungsge-
mäße Belastung zusammen die zulässige Grenze der Werkstoffbeanspru-
chung mit Sicherheit nicht erreichen. Da man auch gelegentlich
ungüstige überlagerungen berücksichtigen muß,_ ist ein beachtlicher
4erksto£f-Mehrverbrauch unvermeidlich. Sowohl die Mehrkosten
wie
auch das Übergewicht sind vielfach wesentliche Nachteile, die
durch
nigenspannungen entstehen.
Auch bei der Umformung im kalten -Zustand ist die sch=3dliche Wirkung
der Eigenspannungen, bekannt. Sie ergeben einen erhöhten- Umforitiwiderstand und
ein ungleichmäßiges :verkstückvernalten beim j\uffedern, Verziehen usw. Man ist
daher gezwungen, tyerkzeuge und tiaschinen für die Umformung überzudimensionieren
und muß vielfach Werkstoffzugaben und zusätzliche Arbeitsgänge vorsehen, um die
geforderten Genauigkeiten einhalten zu können. Vielfach werden zusätzliche Kaltverformungen
vorgenommen, um die Virkung.unterschiedlicher Eigenspannungsverteilungen zu überdecken
und auszuschalten. Alle diese Maßnahmen sind mit entsprechenden Mehrkosten verbunden. r @ r.1'Eitire, i zur @ r.Leic ', Lürung u, i: a improvement over
I1iitfor; only for @@ rE: r, r3 = :: erung ier iragf.'Iliigkeit
What is the bigea tension in me: Fricke
uic- ,. @ l @ rtx: i.lur@g so "rie; lorricltuag zur" \ usbuiig ües ii2rEahrE @ as.
Residual stresses of the first kind are predominantly viewed as harmful.
Therefore, measures are often taken to prevent their occurrence.
prevent it or remove it afterwards by shelling.
On the other hand, residual stresses of a higher kind are the causes of the
improvement of hardening, hardening, etc.
It is known to generate residual stresses in the adapter surface.
and as a result, especially in the case of alternating loads, the
to prevent breakage. k
.'auCr. : Iie bC '! C @ lalt (3 hardening of the material and the yield strength
increase due to work hardening are due to changes in the intrinsic
voltage state back to clocks.
It is also known, by the overstretching of a workpiece
To anticipate part of the plastic development and thus a
To prevent creeping and at the same time to increase the yield strength.
All of these known methods have the same effect as one
better memory material with higher strength, yield strength, etc. The
Has residual stress distribution over the cross-section of the workpiece
however, it is irrelevant.
One takes into account the mostly unknown size and distribution
residual stresses due to a correspondingly lower load
load, so that the unknown previous load and the intended
moderate load together the permissible limit of the material stress
Certainly not achieve this. Since you also occasionally
unfavorable overlays must be taken into account, _ is a considerable one
More fuel consumption is unavoidable. Both the additional costs as
Being overweight is also a major disadvantage in many cases
Residual stresses arise.
The harmful effect of residual stresses is also known when forming in the cold state. They result in increased deformation resistance and uneven: blockage when jumping, warping, etc. One is therefore forced to overdimension tools and machines for the forming and often has to provide material additions and additional work steps in order to be able to maintain the required accuracy. In many cases, additional cold deformations are carried out in order to cover and eliminate the effects of different residual stress distributions. All of these measures are associated with corresponding additional costs.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, diese bekannten Nachteile der Eigenspannungen
zu beseitigen.It is the object of the invention to overcome these known disadvantages of internal stresses
to eliminate.
Die Erfindung geht dabei von dem Grundsatz aus, daß in einem vorbereitenden
Verfahren der unbekannte Eigenspannungszustand überdeckt und durch eine bestimmte,
günstige Eigenspannungsverteilung ersetzt wird. Diese Eigenspannungserzeugung erfolgt
erfindungsgemtß durch plastische Verformung, die durch mechanische oder thermische
i3eanspruchung erzeugt wird.The invention is based on the principle that in a preparatory
Method, the unknown residual stress state is covered and by a certain,
favorable residual stress distribution is replaced. This internal stress generation takes place
according to the invention by plastic deformation caused by mechanical or thermal
i3 stress is generated.
Die Veränderung oder Erzeugung von Eigenspannungen nach der Erfindung
in einem vorbereitenden Verfahren gestattet es, günstige Verformungsbedingungen
zu schaffen. Diese sind damit unbeeinflußt von den einengenden Bedingungen und der
räumlichen Beengung der Uniformanlagen und ermöglichen auch die nachträgliche Anordnung
an.bestehenden-Anlagen.The change or generation of internal stresses according to the invention
In a preparatory process, it allows favorable deformation conditions
to accomplish. These are thus unaffected by the restrictive conditions and the
spatial constriction of the uniform systems and also enable subsequent arrangement
to existing systems.
Das vorbereitende.Verfahren kann u.U. bereits am Vormaterial angewande
werden, wodurch eine sehr wirtscxiaftlichLFertigung bereits beim entsprechenden
Erzeuger ermöglicht wird. Die erfindungsgemäß zu erzeugende Eigenspannungsverteilung
richtet sich nach dem Verwendungszweck oder den Uniformaufgaben. Es ist dabei in
einigen Anwendungsfällen möglich, nicht nur die schädliche Wirkung vorhandener Eigenspannungen
auszuschalten oder zu verringern, sondern die Beanspruchung durch die Eigenspannungen
so zu gestalten, daß durch Überlagerung im Werkstück die bestimmungsgemäße Beanspruchung
der hochbeanspruchten Bereiche verringert und der wenig beanspruchten Bereiche erhöht
wird. Auch vor der Umformung ist es erfindungsgemäß möglich, eine solche Eigenspannungsverteilung
einzuprägen, date nicht
nur die ungünstige ;-irkung der ursprünglichen Eigenspannungen
be-
seitigt werden, sondern die Umformung derartig erleichtert
Tird,
da( beispielsweise Drößere @.!anddicken oder ijuerschnitte
umgeformt
rerden können.
l@ie i1.igenspannungsverteilung nach dem erfindungsgemUen Verfahren
besteht bei einem auf Biegung beanspruchten I#erkstz#ck finit
oben-
liegender.vruckzone und unten liegender Zugzone aus einer oben,
außen liegenden Zugeigenspannung, der sich nach innen hohe
Druck-
eigenpannungen anschllefjen, und unten, außen liegenüeti
Druckeigen-
spatixiuiigen, dexien sich nach innen hohe Zugeigenspannungen
anschließen:
wie @igellspallilungsverttilung ist Ln unbelasteten '.Zustand
im Gleich-
gewicht. fei uer Belastung nehmen die Spannungen an den Außenfasern
ab und steigen im entgegengesetzten Sinne an, während die weiter
innen liegexideri @gen_,pannurigLimonoton reit der i_jelastung
ansteigen.
l'ie ,@pariliurLS an der oi;211 liegenden Faser ändert sicri
bei dir iie-
c J Dabei vi2`d
lastuhg beisi;iels,ese von + F`je- über 0 bis -- @F.
41a'. ii'lie;3gren,4e iici.t Überschritten,, tiie üelc'istuiig
wirc.- somit
elastisch aufgeiioi'#orie,_- zerbei kann die Belastung bis
zu 150 :` des
bei eüieril egrii@-s@a@i_iuligT:.frcierb Lallceil zulässigen
`,ertes betragen.
üerücksicitigt aaLi die älicll`i°@.e:.se u:iiel:arulte igeiispannuiig
durch
cutsj reclicii geringe zulässige Beiart"zr.. , so urd die `Tragfähigkeit
durch e!4 s c.rfüiduilgsge.n,:3e Verfahren 11i- 100 °E- oder
mehr ge-
f.teigc-rt.
Diel geschilüerte =@igeaspaünungserzeugung ?ayLyi i=1 einer
Vorrichtung
nach vier .,ri'iiiduiig firn Durchlauf zwischen Biegewalzen
gewonnen ver-
den, wobei zuerst eine starke plat@tiscie Biegung auf einen
kleinen
`.xüri;ia@z-g@@r@lcüus @.@=il dann eine ent-jegeiigecetzte
Liegujig auf einen
gro:3ttlrt:;m..ulig@-r@:ins durch ei@t@:pr,°icliel?@l #anter..c?^.iedlchen
@-7alzen-
c@i@re:i:c,:s@i@ir wird. Die -:ir'cunY 1:ann vr.'.rf:t*`.r':t
%rerden,
..e2iiri jliclizeitiein Wärmegefälle im ;er-,@tück herrscht.
@;:gi211.ll@t`.r de-A eigenspännungsfreien Balken .:ahn :Zierbei
die Trag-
bis bis zu theorctiscü@en Grenze gesteigert Herden, die
ictt zuciyi<-iiici,:r verhalten wie das stati-cie Ilo.nent
und das: --: icler-
Ltari(Is,noment Lies Balkenquerschnittes. Bei rechteckigem
%llkenauer-
f-ctiritt iL;t cic :,teigerung am st'irk-"-"tßri
und betragt bis zli 50 4
Au! diesem i@rurid ist das erfindungsgem:.;3e Verfahren besonders
für
reciltectije2 @uer.'ctlnitte geeignet, z.1;. Für ßleclle oder
13änder als
Planken im Fahrzeugwund Leichtbau wie auch im Behälter- und
btra-
ßenbau sowie bei Federn.
Bei Warm- und Kaltprofilen ist die Anwendung des erfindungsgemdGen
Verfahrens ebenfalls vorteilhaft, allerdings ist der Aufwand
grö2er
und der ?rfolg geringer als bei rechteChigen guercchnitten.
Zur Erzeugung der hohen Zug-. und Druckeigenspannungen im Steg,
denen
sich entgegengepetztegerichtete Spannungen im Flansch anschließen,
wird erfindungsgemß ein Kaltwalzwerk benutzt, mit dem der "teg
kalt
gewalzt wird. Zuvor wird die eine Hälfte des Steges-auf
etwa 2ƒ0° C;
erwärmt. Beim Walzvorgang entstehen Fließvorgänge im L teg,
die im
kalten Teil hruckeigenspannungen erzeugen. Im erwIrmten Itegteil
tritt eine stärkere bleibende Dehnung auf, .die bei der Abkühlung
Zugeigenspannungen erzeugt. Das Moment dieser oigenspannungen
erzeugt im unbelasteten Zustand Eigenspannungen in den Flanschen
des Profiles. Bei der Belastung steht dieses Moment zusätzlich
zur
Verfügung. Diese zusätzliche Belastung wird bei den erfindungsgemär.
behandelten Profilen von den sonst wenig belasteten __
des Steges getragen.
Die Eigenspannungsverteilung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
besteht bei einem auf Torsion beanspruchten Iverkstück, beispiels-
weise mit krefaförntgem Querschnitt, zaus Torsionseigenspannungen
an der Oberfläche, denen sich entgegengesetzt gerichtete hohe
Eigen-
spannungen nach innen anschließen. Die tigensparnungen an der
Ober-
flache Laban dabei die entgegengesetzte Richtung wie bei der
be-
stimmungsgemäße Beanspruchung, Daher werden diese Ober.flächen-Oigen-
spannungen bei der Belastung zunächst elastisch. vermindert,
und dann
entstehen entgegengesetzt gerichtete forsionsspannungen, während
im
Innern die Torsionsspannungen. monoton mit der Belastung ansteigen.
Die vorbeschriebene Eigenspannungsverteilung wird in einer
Vorrich-
tung nach der Erfindung durch eine Überdehnung des derkstückes
erreicht. Bei dellen -wird im Durchlauf, bei Stäben im i tillstand
eine Drehbeanspruchung aufgebracht. Zur Unterstützung der plastischen
Verformung kann die Außenschicht des Materials zusätzlich,
beispiels-
weise induktiv, erwärmt werden. Hierdurch wird erreicht, claß
die
vierer liegenden, kalten Materialteile durch das Drehmoment
plastisch
verformt werden, wehrend die äußeren Teile sich durch die @rwIrmung
dehnen. Bei der nachfolgenden Abkühlung und Entlastung entstehen
an der Oberfläche entgegengesetzte Torsionsspannungen wie im Innern. Diese Torsions-Vorbelastung
durch ein Moment der Eigenspannungen hat die entgegengesetzte Richtung wie das bestimmungsgemäße
Drehmoment. Daher wird bei der Belastung der Welle zunächst das Moment der Eigenspannungen
elastisch vermindert und dann entgegengesetzte Spannungen aufgebaut. Der Verdrehwinkel
bis zum Erreichen. der Fließgrenze ist dabei erheblich vergrößert. a Dieser vergrößerte
elastische Beriech ist-bei Drehstab- und Schraubenfedern besonders vorteilhaft.
Erfindungsgemäß kann das Verfahren zum Einbringen der Eigenspannungen mit dem bekannten
Härten der Ober-Fläche und die Vorrichtungen hierzu kombiniert werden.The preparatory process can, under certain circumstances, be applied to the primary material, which enables very economical production at the relevant producer. The residual stress distribution to be generated according to the invention depends on the intended use or the uniform tasks. In some applications it is possible not only to eliminate or reduce the harmful effects of existing internal stresses, but to design the stress caused by the internal stresses in such a way that the intended stress on the highly stressed areas is reduced and the less stressed areas are increased by superimposing them in the workpiece. According to the invention, it is also possible to impress such a residual stress distribution before the deformation, but not only the unfavorable; effect of the original residual stresses
be side, but the reshaping Tird is so facilitated,
da (for example Drößere @.! andthicken or ijuerschnitte reshaped
can earth.
The residual stress distribution according to the method according to the invention
exists in the case of an I # Erkstz # ck, which is subjected to bending, finitely above-
lying.vruckzone and lower lying tension zone from an above,
residual tensile stress on the outside, which results in high compressive
internal stresses, and below, on the outside, there are self-printing
spatixiuiigen, dexien are connected inwardly high tensile residual stresses:
like @igellspallilungsverttilung, Ln is unloaded '.
weight. When the load is applied, the tensions on the outer fibers decrease
decrease and increase in the opposite sense, while those continue
inside lying xideri @ gen_, pannurigLimonoton ride the i_jelastung increase.
l'ie, @ pariliurLS on the oi; 211 lying fiber changes sicri with you iie-
c J where vi2`d
lastuhg beisi; iels, ese from + F`je- over 0 to - @F.
41a '. ii'lie; 3gren, 4e iici.t exceeded ,, tiie üelc'istuiig wirc.- thus
elastic aufiioi '# orie, _- zerbei the load can be up to 150: `des
at eüieril egrii @ -s @ a @ i_iuligT: .frcierb Lallceil allowable `, ertes be.
aaLi denies the älicll`i ° @ .e: .se u: iiel: arulte igeiispannuiig through
cutsj reclicii low permissible type "zr .., so urd the load capacity
by e! 4 s c.rfüiduilgsge.n,: 3e method 11- 100 ° E- or more
f.teigc-rt.
The discussed = @ igeaspension generation? AyLyi i = 1 of a device
after four., ri'iiiduiig firn pass between bending rollers won
den, being first a strong plat @ tiscie bend on a small one
`.xüri; ia @ zg @@ r @ lcüus @. @ = il then a liegujig disengaged on one
gro: 3ttlrt:; m..ulig @ -r @: ins through ei @ t @: pr, ° icliel? @l # anter..c? ^. iedlchen @ -7alzen-
c @ i @ re: i: c,: s @ i @ ir will. Die -: ir'cunY 1: ann vr. '. Rf: t * `.r': t% rerden,
..e2iiri jliclizeitiein heat gradient in the; er -, @ tück prevails.
@ ;: gi211.ll@t`.r de-A beams free of internal stress.: ahn: Zierbei the carrying
up to theorctiscü @ en limit increased herds that
ictt zuciyi <-iiici,: r behave like the stati-cie Ilo.nent and that: -: icler-
Ltari (Is, noment Lies bar cross-section. With a rectangular% llkenauer-
f-ctiritt iL; t cic:, teigung am st'irk - "-" tßri and amounts to zli 50 4
Ow! This i @ rurid is the method according to the invention:.; 3e especially for
reciltectije2 @ uer.'ctlnitte suitable, z.1 ;. For small or 13 countries as
Planks in lightweight vehicle construction as well as in container and btra-
external construction as well as springs.
In the case of hot and cold profiles, the use of the inventive
This procedure is also advantageous, but the effort is greater
and the success is less than with right cross cuts.
To generate the high tensile. and residual compressive stresses in the web, which
oppositely directed voltages are connected in the flange,
According to the invention, a cold rolling mill is used with which the "teg cold
is rolled. Before that , one half of the bridge is to about 2ƒ0 ° C;
warmed up. During the rolling process, flow processes occur in the L teg, which in the
cold part generate compressive residual stresses. In the heated part of the Iteg
a stronger permanent stretch occurs, .that when cooling down
Generated tensile residual stresses. The moment of these residual stresses
generates residual stresses in the flanges in the unloaded state
of the profile. This moment is in addition to the load
Disposal. This additional burden is in the invention.
treated profiles from the otherwise less polluted __
worn by the bridge. The residual stress distribution according to the method according to the invention
exists in a torsion-stressed Iverkstück, for example
wise with a Krefaförntgem cross-section, zaus internal torsional stresses
on the surface, to which oppositely directed high properties
connect voltages to the inside. The capital savings on the upper
flat Laban in the opposite direction as in the case of the
Appropriate use, therefore these surface oigen-
tensions under load initially elastic. diminished, and then
oppositely directed forsional stresses arise, while im
Inside the torsional stresses. increase monotonically with the load.
The residual stress distribution described above is
device according to the invention by overstretching the derkstückes
achieved. In the case of dents, it is in progress, in the case of bars in the standstill
a torsional stress applied. To support the plastic
Deformation can also affect the outer layer of the material, for example
wise inductively, be heated. This achieves that
four lying, cold material parts plastically through the torque
are deformed, while the outer parts are moved by the heat
stretch. During the subsequent cooling down and relief, torsional stresses that are opposite to those on the inside arise on the surface. This torsional preload due to a moment of internal stresses has the opposite direction as the intended torque. Therefore, when the shaft is loaded, the moment of the internal stresses is first elastically reduced and then opposite stresses are built up. The angle of rotation until it is reached. the yield point is significantly increased. a This enlarged elastic area is particularly advantageous for torsion bar and coil springs. According to the invention, the method for introducing the internal stresses can be combined with the known hardening of the surface and the devices for this purpose.
Der Eigenspannungszustand bei Schraubenfedern wird erfindungsgemäß
durch eine Vorbelastung in einer Vorrichtung erreicht, während gleichzeitig ein
memperaturge£älle im Werkstück vorhanden ist. Dieses Temperaturgefälle kann dabei
durch ein Bad erzeugt werden, in dem die Belmtung erfolgt.The residual stress state in helical springs is according to the invention
achieved by a preload in a device while simultaneously a
there is a temperature difference in the workpiece. This temperature gradient can
can be generated by a bath in which ventilation takes place.
Die A-ni#rendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Vorbereitung
einer Umformung durch Biegung, beispielsweise hei der Großrohrherstellung, ergibt
einen Eigenspannungszustand, bei dem die zu verlängernden Fasern senkrecht zur Richtung
der Dehnung unter Druckeigenspannungen stehen und die zu verkürzenden Fasern senkrecht
zur Richtung der Dehnung unter Zugeigenspannungen stehen.The completion of the method according to the invention for preparation
deformation by bending, for example in the production of large pipes
a state of internal stress in which the fibers to be elongated are perpendicular to the direction
the elongation are under compressive residual stresses and the fibers to be shortened are vertical
are under tensile internal stresses in relation to the direction of elongation.
Unter der Mitwirkung dieses Eigenspannungsfeldes wird beim Biegevorgang
für das einzelne Körperelement die Fließbedingung früher erreicht. Nach der Fließbedingung
von Tresita beginnt der Fließvorgang, sobald die i)ifferenz der größten urd kleinsten
Hauptspannungen des dreiachsigen Spannungszustandes cinan vom Werkstoff abhängigen
bestimmten Wert erreicht.With the participation of this residual stress field, during the bending process
the yield condition is reached earlier for the individual body element. According to the yield condition
The flow process begins at Tresita as soon as the i) ifference of the largest and smallest
Principal stresses of the triaxial stress state cinan depend on the material
reached a certain value.
Da die Eigenspannungen äDch dem erfindungsgemäßen Verfahren das entgegengesetzte
Vorzeichen der Bieg-beanspruchung haben, wird die Fließgrenze bereits bei: einer
Biegespannung erreicht, die um die eingeprägte Eigenspannung kleiner ist. als-sie
bei einer eigenspannungsfreien Regung erforderlich wäre. Aus diesem Grund
wird die Biegekraft und die Biegearbeit entsprechend vermindert.
Diese Verminderung der Biegearbeit beim Umformrorgang gestattet
den Einsatz leichterer Maschinen oder die Verarbeitung größerer
'Wanddicken oder höherer Festigtceiten.
Der ligenspannungszustand wird erfindungsgenkiß durch einen
Hin- und
Her-Biegevorgang im Durchlauf erzeugt. Die Biegerichtung ist
dabei
um 9D° gegenüber der vorgesehenen Umformung verdreht. Der Diegevor-
gang erfolgt zunächst auf einem kleinen Krümmungsradius und
dann
auf einem entgegengesetzten, jedoch sehr großen Kri:nmungsradius.
Beim
ersten Vorgang werden alle etwa vorhandenen Eigenspannungen
überdeckt
und somit beseitigt. Beim zwE-iten Biegevorgang wird das Werkstick
nahezu in den ebenen Zustand, sarückgefUhrt. Die Rückfederung
auf
Grund der Fließvorgänge an der Oberfläche erzeugt den erwünschten.
Eigenspannungszustand.
Bekanntlich bereiten bei der ~lro@roh_rfertigun: #die Eigenspannungen
im Ausgangsblech große Schwierigkeiten, die in den Diegestufen
unter-
scliieclliche)Ii Rückfederungen so,ohl im gleichen Blech wie
auch zvri-
schen verschiedenen Blechen herVOrrufOn. Durch das erfindungsgenä3e
Verfahren wird die vorhandene rigenspanriungsverteilung im
Ausgangs-
blech beseitigt und die vorbeschriebene Verteilung erzeugt,
so #3a,1
mit geringeren Umformkräften eine gleichmäßige Umformung er
-izdgliclit
wird.
Zur Ausführung des Verfahrens wird erfindungsgemif3 eine Biegemaschine
mit unterschiedlichen Walzendurchrtessern benutzt, durch die
das
Blech in Längsrichtung gefahren wird, während es spIter in
:-)zierri.ch-
tung durch bekannte Vorrunden- -=d kundehpressen verformt wird.
Üblicherweise wird ein .nbiegen der Kanten im Durchlauf vorgesehen.
Erfindungsgemän kann das Einprägen der Eigenspannungen und
das An-
biegen der .Kanten kombiniert werden und ebenso die erforderlichen
Maschinen. Dabei ist es vorteilhaft, Eigenspannungen in einer
eschen
Größe einzuprägen, daß die freie Rückfederung noch kein ebenes
Blech
ergibt, vielmehr wird dieses durch zusätzliche elastische Vdr
fori:i
in der kombinierten Maschine er-.luigen lind ein anschließendes
Z=Uäk-
federn durch die angebogenen Kanten verhindert. Der somit erzeugte
ilnterstützunc
Eigenspannungszustand fit größer und damit auch die
,er@a'. ä !@ Zum 'snt"s'S@Lt@3 oha' stärker.
Es ist bekannt, daß bei der üblichen Großrohrfertigung die
Enden des
"chlitzrohres nicht im gleichen Maße plastisch verformt sind
wie die
mittleren Teile. Die Ursache liegt darin, daß die Querkontraktion
im mittleren Teil behindert ist, während sie sich am Ende i'rd#ier
auswirken kann. Als Folge tritt die bekannte "Trompete" auf,
dabei
haben die chlitzrohrenden einen größeren Durchmesser und der
Schlitz
ist dementsprechend offen. Dies bereitet erfahrungsgemäß große
SchviE
rigkeiten beim Verschwei Den der -Schlitzrohrkanten.
Zur beüebung dieses Mangels wird beim erfindungsgemäßen Verfahren
die uigerispannungsverteilung Dings der Blechlänge verändert,
und
zwar derart, dafi an ziere :;nden grölere Ligenspannungen herrschen,
die
die Umformung stärker unterstützen.
Die Veränderung der l,1genspannungsverteilung längs des Bleches
wird
erfindungsgemäß im Durchlauf dadurch erreicht, daß die Biegung
um
Biegewalzen durch zusätzliche Druckwalzen beeinflußt wird.
Bei einer
Erhöhung des Anpre,3druckes tritt eine stärkere plastische
Verformung
in der Zugzone des durchlaufenden Bleches auf, die zu höheren
gegen-
spannungen führt.
Durch eine Zieränderung des Anprerdruckes während des Durchlaufes
wird somit örtlich eine stärkere rigenspannungsverteilung in
einem
Querstreifen erreicht. Hierdurch läßt sich erfindungsgemäß
nicht
nur die F:ndenaufweitung der Schlitzrohre -,.rerhindern, sondern
man
kann periodisch all mehreren Stellen einen solchen verstärkten
Eigen-
spannungszustand erzeugen. Bei der Schlitzrohrformung tritt
an diesen
Stellen eine stärkere plastische Verformung auf, die das Blech
auf
einen kleineren Durchmesser verbiegen möchte, jedoch wegen
des Zu-
sammenhaltes mit den benachbarten Teilen als zusätzliche Spannung
wie umgelegte Bandagen v.#irlct. Es entsteht somit der erstrebenswerte
"spring-in - F,ffekt", bei dem an einem Rohr mit aufgerissener
Schweiß
naht die Bruchkanten durch innere Spannungen zusammengedrückt
werden
und somit das Ausfließen des Inhaltes erschwert wird.
Die Vorrichtung nach der Erfindung besitzt im vorliegenden
Amrendungs
fall neben den Biegeuralzen unterschiedlicher Durchmesser Druckwalzen,
die durch bekannte l:it tel gegen- die hiegeu,alzen gepreßt
werden. Dabei
ist es besonders vorteilhaft, den Druckbalzen einen kleinen
Durch-
messer zu geben und an star::en Stützwalzen abzustützen.
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Herstellung
von Rohren im Durchlaufverfahren entspricht weitgehend der-vorher-
gehenden Beschreibung bei der Großrohrfertigung. Hier urird
die Vor-
richtung nach der :,r£indung zwecknia._3ig mit dem kohr-Formwalzwerk
kombiniert, ohne sich jedoch darauf zu beschränken. Bei der
Kombina-
tion wird erfindungsgemäß ein Eigenspanungszustand eingeprägt,
bei
dem das Band im freien 'Zustand nach stall., ge:lcrummt ist,
und diese
Y,rvmmung wird elastisch beseitigt, wodurch der r:igenspaiinungszustand
verstärkt und die nachfolgende Schlitzrohrformung weiter erleichtert
wird. -
Bekanntlich bereitet es bei der kontinuierlichen ,`.chlitzrohrformurig
Schwierigkeiten, durch reine Biegung einwandfrei runde IPohre
zu er-
zeugen. Insbesondere die Bereiche an den Schlitzkanten besitzen
üblicherweise keine ausreichende Krümmung.
Erfindungsgemäß lzrt sich dieser Mangel dadrucülzbeseitigr°n,
daß in
der Nähe der Bandkanten ein stärkerer Eigenspannunggszustand-cinge-
prägt wird, der eine entsprechend stärkere Umformung zur Folge
hat.
Die Vorrichtung nach der Erfindung ist zur. Ausübung dieses
Verfahrens
mit zusätzlichen Druckringen ausger°Istet, die auf die Liegewalzen
drücken und sich vorteilhaft an Stützwalzen abdrücken. Diese
Druck-
ringe haben. nur geringe Breite und drücken auf die xandstreifen
des
Bandes. Damit wird in diesem LängsstrefeA der I igensj annungszustand
erhöht.
Die Antrendurzg des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Zierstellung
vonKaltprofilen ist -dein Verfahren bei der l;ohrherstellurig
sehr @UZn-
lieh. hieben der allgemeinen Eigenspannungsverteilung sinü
hier er-
findungsgemäß Längsstreifen mit besonders starken Eigenspannungen
an den Stellen, die nachfolgend stark gebogen werden, von Vorteil.
Diese Eigenspannungsstreifen können bei entgegengesetzten Biegungen
erzeugt werden und haben entpprechend entgegengesetzte Wirkung.
Durch die Eigenspannungsverteilung nach dem erfiridungsgemäßeii
Ver-
fahren vfird das Biegen scharfer Ecken wesentlich erleichtert
und
das Einreißen verhindert.
hie erfindungsgemäße Vorrichtung wird ebenfalls zweckmäßigerweise
mit der P®ofiliermaschine kombiniert, wodhrch sich die bereits
beschriebenen weiteren Vorteile ergeben.
Eine weitere Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht
darin,
einen solchen Eigenspannungszustand, beispielsweise für die
Pro£il-
herstellung, einzuprägen, daß in bestimmten Längsstreifen i;igenspan-
nungen der Unterstützung der Umformung und in anderen btreifen
Eigen-
spannungen der Lrhchung der späteren `Pragfähigkeit dienen.
Eine weitere Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei
der
Herstellung von Wendelrohren (3piralrohren) besteht darin,
daß die
endgültige Krümmung des .Bandes teilweise oder ganz vorgebogen
und
elastisch aufgebogen wird. Hierzu werden die Biegekomponenten
in
Längsrichtung des Bandes durch eine kollenformmaschine und
in Quer-
richtung durch eine Biegevorrichtung eingebracht. Beim Einlauf
in
die an sich bekannte wendelrohrmaschine ist das Band elastisch
zurück-
gebogen, federt jedoch im Formwerkzeug unter der @;irkung der
einge-
prägten Gpannungen in den vorgebogenen Zustand zurück. Dort
ist nun
nur noch eine geringe Biegearbeit unter. den bekannten, sehr
erschwer-
ten uedingungetä, aufzubringen, um die Schlitzrohrformung zu
beenden.
Die Vorrichtung besteht aus der Kombination der an sich bekannten
einzelnen Maschinen zum Querbiegen und zum: Längsbiegen sowie
der
Wendebohrmaschine.
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Bänder oder
Bleche,
die anschließend gebogen, gestanzt, gezogen, tiefgezogen, geprägt
oder sonstwie kaltumgeformt werden sollen, ist vorteilhaft,
da auch
hier die Umformung begünstigt und insbesondere gleichförmig
gestaltet
werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann hierbei
vorteil-
haft unabhängig von der Weiterverarbeitung angeordnet werden.
Eine weitere Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung dient
der
Verbesserung des Richtvorganges. Man erreicht dabei nicht nur
den
mit bekannten Einrichtungen erz5.elten Richteffekt, sondern
erzeugket
zusätzlich einen gleichbleibenden Eigenspannungszustand, der
die
nachfolgende Verarbeitung gleichmäßig gestaltet. Erfindungsgemäß.
ist es möglich, an der Oberfläche einen bestimmten Eigenspannungs-
zustand, beispielsweise Spannungsfreiheit, zu erzeugen. Die
hierzu
erforderliche Vorrichtung besitzt Biegewalzen mit unterschiedlichen
Durchmessern für den Hin- und Her-Biegevorgang.
Nach dem Grundprinzip der Erfindung ist es ferner möglich,
an belie-
bigen Werkstücken einen bestimmten Sigehspannungszustand zu
erzeugen,
intciii der Bereich der gewünschten Zugeigenspannungen so stark
er-
wärmt wi-d, daß plastische Verformungen entstehen, so daß bei
der
anschließenden Abkühlung die gewünschten Zugeigenspannungen
und in
der Umgebung aus Gleichgewichtsgründen vruckeigenspannungen
entstehen.
Für die Ausführung des Verfahrens werden an sich bekannte Einrich-
tungen für partielle Erwärmungen benutzt.
Nach dem Grundprinzip der Erfindung ist es fernex4nöglich,
an belie-
bigen ierkstUcken einen bestimmten Eigenspannungszustand zu
erzeugen,
indem an Stellen, die eine Druckeigenspannung besitzen sollen,
eine
plastische Verformung durch Druck vorgenommen wird, so daß
mit der
Entlastung die gewünschte Eigenspannungsverteilung entsteht.
Die
hierzu erforderlichen *Vorrichtungen sind an sich bekannte
Einrich-
tungen, die örtliche Druckkräfte zügig oder schlagartig aufbringen
können wie walzen, Pressen, IIzmrner usw.
Die !@Y ir@cu@zysiveise des %(erfahrens und der Vorrichtungen
nach der
Erfindung werden aruiand der Abbildungen erläutert. Die Abbildungen
zeigen:
Abb. 1: die höchstzulässige Spannungsverteilung bei der iliegung
eines eigenspannungsfreien Bleches
Abb. 2: die Spannungsverteilung nach dem erfindungsgemäßen
Ver-
fahren, und zwar:
a) Eigenspannungsverteilung
b) bestimmungsgemäße Belastung
c) Besamtspannung im belasteten Zustand
Abb. 3 : einen Schnitt durch eine Biegevorrichtung
Abb. 4: einen Schnitt durch ein Kaltwalzwerk
Abb. 5: die Draufsicht eines Ialtwalzverkes
Abb. 6: schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Erzeugung
von Torsions-Eigenspannungen
Abb. 77: Schematische Darstellung einer Verdrehvorrichtung
in der
Draufsicht
Abb. 8: schematische Darstellung einer Verdrehvorrichtung in
der
Seitenansicht
Abb. 9: schematische Darstellung einer kombinierten Härte-
und
Verdrehmaschine
Abb. 10: schematische Darstellung einer Vorrichtung für die
Fiedern
behfüid lung .
Abb. 1 : '"örr'sc@ler Spannungskreis
r#_b5. i: s:azer3aticie @arGte'llunj cineä Biegevorrichtung
cIiie
xro roliraer=_tellurlg
Darstellu_ig ekler BlegevorrichtÜ'1g vor die
chl i t zrelrlerstel Jung
-'°z?-#y 15: ;uersctitlit"t der .3iegevorriciit'alig
nit iarucl:ri_=igeri
e=bb. 1 : 4crieratisclie Datstellun y einer itege@rorricitung
für die
Profilherstellung und für allgemeine .;t=recke.
spie .';bbilcung 1 _Wigt die Spannungsverteilung bei- derlasti@@=cxeri
r3iegu:ig cinns eigensDannungsfreien, Prismatischen Körpers.
£_s ist
eine =-lfte der Uerkstückdicke dargestellt und mit s/2 bemaßt.
Die
=eit4 :1lfte des Merkstückes ist punktsymmetrisch zur dargestellten
i:'=lfte und daher nicht wiedergegeben. Von der neutralen r'aser
- die
zair stri--b-?uiiktierte Linie ei.ugezeicilxlet ist - steigt
die ##Dannung
G@ an, uwi an derüerfläc@c den zrC ßte-i Wert zu erreichen.
:ieser
r#5*3te -,ert darf @üct@Gtens die @r@[email protected] bei einachsigem
;äug er-
iSt @@i@@ser .`crt in j;@r reh@ilulg 1 mit @, bezeichnet.
11,2 -bbiläuiij @_ a) ist di.c ._igeli#=#i.ll'lalgvvi.#[email protected]@zg
i.# ,;lei@@'1e@3 'er)c-
liac_i vorhtreitensen @Yerfaslreri c@are-
@.-t-:allt. P;i der g(-eijtez obcrfl»cii;-- äerrscüt eine [email protected]
@.ruckeigen-
vaäl=izxri@
b@bil@aij Zf igt aie -:)annuli;Lei der ües iia@naligsäc@n@:.`@ai
i-elastung
vcr@@ Ü.,i 50 @ü4"er ist.
;_-:@rcl diel _ bell @;; exuri des s igens: j?a:inungszustandes
mit der bestim-
=i.ii-> @gc=-@t-1-301, Lichrtunj entsteht Cer 4=esamtspannungszustand,
der in
-'LSbil@"u-19 2 c) dargeftellt ist. °@s ist erkennbar, dar
die Fließgrenze
_, '_:c=-irx r "--teile Uber@cliritten wird und der sJerkstof
l im Vergleich
.,@shifi3.ci@h@ 1 ue- i#-@itlic'i b(@s=Leer ausgen'atzt ist.
-er nach "bbil(:ang t- a) wird beist@ielCY=cise
U: ei=ic._z# Lic-g#-voi@ric_it;ij "bbildunc 3 erzeunt. Das
3 e :Lit eilifj1a L,1ie:Lige@i :J.,jr_'._'lr wird Vber de an-.
@@r.iexlealüe 4 in eilie l:ichtun,l ?l@z@-ti c@rl verbo(ren
u,id beim Durch.-
s,[email protected] =11u@c,(i die -.alz` 3 zurCzclcgeboger. -;cr i urchmesser
der aii-stellbaren
atze -3 ist grUffler als bei der Iahe vorzugsweise so rjro^,
daß
uzis Bald nach uer rI,i.cki-'ceeruilg Je lade jericiltet ist
oder ein('-
gewünschte schwache Krümmung besitzt. Die anstellbarel Walzen
4
dienen der Führung des Bandes und erzwingen einen ausreichenden
Umschlingungswinkel an den Diegewalzen 2 und 3. Lagerung, Antrieb
und .Anstellung der Walzen erfolgen in bekannter Technik im
taaschi-
nengestell 5, das ebenfalls weitere Führungselemente aufnehmen
kann.
Bei der Biegung des Bandes 1 um die Walze 2 werden evt. vorhandene
Eigenspannungen bis auf Reste in der Nähe der neutralen Faser
be-
seitigt und der überwiegende Teil des Querschnittes plastisch
ver-
formt. Bei der Rückbiegung wird erneut der überwiegende Teildes
Querschnittes plastisch verformt, diermal jedoch in entgegengesetz-
ter Richtung. Bei der Rückfederung entstehen an der unteren
Faser
Druckeigenspannungen und an der oberen Faser zugeigenspannungcn.
Damit ist die gewünschte itenspannungsverteilung nach Abbildung
2a)
erzeugt.
In dein Abbildungen 4 und 5 ist beispielsweise ein Kaltwalzwerk
zur
tjorbehandlung von I£Trgern schematisch dargestellt. In Abbeildung
4
ist im Schnitt der Träger 6 dargestellt, der sich in. Pfeilrichtung
durch die Vorrichtung bewegt. Abbildung 5 zeit die Draufsicht.
Der
Steg des Trägers wird zwischen den angetriebenen Walzen 7 und
8
plastisch verformt. In Bewegungsrichtung vorgeschaltet sind
ober-
halb und 4Unterhalb Brennergruppen 9, deren Plarn?iien eine
L- tegl2@i 1f te
erwärmen. Lagerung, Antrieb, Befestigung und Führungen sind
in nicht
dargestellter Form in einem Maschinengestell zu einer sinheit
zusam-
mengebaut. Die .falzen 7 und 8 können in nicht dargestellter
Form
durch Rollen mit kleinem Durchmesser, die sich an Stützwalzen
ab-
stützen, ersetzt werden. Es ist ebenfalls
die Brennergruppen
9 durch elektrische, beispielsweise induktive Erwärmungsvorrichtungen
zu ersetzen,
Beim Durchlauf des Trägers durch die Vorrichtung viril eine
Steghälfte
so stark erwärmti daß der F1ießzustandferreicht wird. :wischen
den
kalzen 7 und 8 wird der gesamte Steg plastisch zusaumengedrckt.
Die
elastische kickfederung ergibt im kalten Teil des hegen eiAe
Druck-
eigenspannung. im erwärmten Teil herrscht ebenfalls zunirast
eine
Uruckspannunge bei der Abkühlung,, die durch nicht dargestellte
Kühl-
einrichtungen verstärkt werden kann, zieht sich der Werkstoff
zusam-
men und bildet zugeigenspannungen. Das Moment der entgegengesetzten
Eigenspannungen im äteg wird von Eigenspannungen im r'lansch
des
`i'r':gers aui@eslc@r.=i;@_z. Liesc@@3lo@ttent der 7,igcnspannungen
steht zusätz#
1ic@i Zar t"erf '>_;1J una je .tauet eine Erhöhung der
bestintnaiig-#."gemä-
aea u=3c-zturig des Trägers.
Zur Erläuterung des erUndungsgemäßenVerfahrens bei der Torsions-
beanspruclaung runder @:örper kann die Abbildung 2 dienen.
Die strich-
punktiertedargestellte neutrale Faser entspricht dann der Drehachse,
die raalbe .31ccadicXe s/2 entspricht dem Aadius,und die Normalspan-
rr@ta@c@a (3- ,4ntsprechen der S=caubspannung 7 . Die
nicht dargestellte
aieer`cranitt@3::"@lf te ist jedoch liniensymmetrisch. Man
erkennt,
cia-@ r (-,rfizidungsgernäP als Vorbehandlung eingebrachte
'@@igenspannungs-
zustand nach Abbildung 2a) die bestitrünungsgemdße Drehbeanspruchung
raac@i @_bbildung :?b) auf 150 'ü zu steigern gestattet-.,
ohnerdaß diej
Gesär@ztsparinung nach Abbildung 2c) die zulässige Fließgrenze
erreicht.
%ine einfache 'Vorrichtung zur Erzeugung der @vorsions-Eigenspannunyen
zeigt Abbildung d in schematiscaer Form. Der Stab
10 ist zwischen
vier ort2Festen ipannvorrichtung 11 und der drehbaren Spa=uivorrichtung
1-, eingespannt und kann beispielsweise mittels des Schneckenantriebes
13 vergeht werden. Die Verdrehung erfolgt um ein bestimmtes
IIaß,
das durch Abmessungen und Werkstoff gegeben ist. Mit der Entlastung
entstehen die Eigenspannungen in der gevilnschten Form.
Bei einer weiteren AusfÜhrung der Vorrichtung wird in nicht
darge#-
stellter Art dne L,rwärmungsvörrichtung um den Stab
10 angeordnet.
Mit der Verdrehung wird gleichzeitig der Stab an der Oberfläche
erwärmt. Nach der-Entlastung entsteht bei der Abkühlung eine
weitere
Erhöhung der Eigenspannung an der Oberfläche.
Die Abbildung 7 und 8 zeigen schematisch eine Vorrichtung Zur
Ver-
drehung von Stäben beim Dur--=l.auf, und zwar in der Abbildung
Z in der
Draufsicht und in der Abbildt #g 8 in der Seitenansicht. Die
Stange
14 durchläuft die beiden Gruppe.::-- von Rollensätzen ' 5 und
16. Jeder
Rollenansatz besteht aus einem @rüst 17, das um die Mittel-Linie
der Stange drehbar ist. Jedes Gerst enthält eine Anzahl - beispiels-
weise Stück - von, profilierten kollzn 18, die starr
angetrieben
sind oder leer, laufen. Die Rallen sind so angestellt, daß
die Stange
mit größtmöglicher Taft
wird, jedoch ahne die
Fließgrenze zu erreichen. jedes einzelne Gerüst 1 7 wird über
Getriebe
dir Kegelräder 1 9 und 0 - und eine Dre$mment-
von einem :lotor L verdreht. Das Drehrio:neizt ist dabei
,u eir@,7e--ellt, dali eia:: i<eibungs@iioment zwischen
den hohen 1 a und
!er b tage 1 4 nicht überschtit uan wird. Durch das Drehmoment
zwischen
.twei aufeinander dolgenden._ ierifster@= ü;ird-..dc t=ange-:.verctre.ht.
Die
-erd-'miiu11g und das Drehmoment steigen mit der @.nzllil der
Gerüste.
ie üeru_ tünzahl in den entgegengesetzt drehenden üruppen
1-11 und
i_.t so gro', d,--LP, die Stange zwischen diesen -.lruppen
plastisch
rer,jreit wird. -
ieiin Durchlaufen (ler Stange durch die Vorrichtung steigt
inzolge
!er üurc.IL-i lzeibung über trageiien Drelii,ioriente der Verdrenerinkel
zu-
iüctijt iin elastischen, dann iin plasti@:cien aereich. In
uer GerUst-
;ruppe 1Ü feüert die elastische Verdrehung zur*.ic@
und beim verlassen
ier Vorrichtung stellt sich ein Uleichgewichtszustand in der
Mange
itin, wodurch der gewünschte Ligenspannwigszustand entstellt.
)ie Abbildung y zeigt schematisch die Kombination einer erfindungs-
-ertäßen Vorrichtung mit einer an sich bekannten Maschine für
die
.nduktive Härtung von s tangen.
42.3 ist in den Spannfuttern 24 eingespannt, die beisDmels-
'ie S talge r
-eise über Schneckengetriebe 25 und egelradget-iebe
26 gedreht
erden, während der Induktor ?7 und die 1-asserbrause 28 geneinsam
-on einem Führungsstück 2.9 in nicht dargestel:@ter 4ycise
achsial zur
ICange 23 Verschoben verdene Diese an Sch bekannte Härtemaschine
esitzt den Antrieb 30 zum Drehen de-A Stange. Erfindungsgemäß
äst
ie getriebliche Verbindung zwischen dem unteren und oberen
Spannfutter
nicht starr, sondern beispiz7 s-ü-i el-.se durch ein Eber .agerung-sge-
rIbe 31 bewirkt. Flierdurch kann eine relative Verdrehung der
beiden
5annfutter 24 durch eine Zusatzdrehza@il, die vom Motor 33
Über die
rehm..omenten-Kt>pplung 32 an .das Uberlagerungsgetriebe 3'E
gegeben
ird, erreicht werden.
.xrch die 'relative Verdrehung der @paaari@utter wird her Stab
.z3 ver
"°eht. hie Verdrehung erlolgt im er@lärmter- Bereich zwischen
den-, In.-
ukto,'-' 27 und der Wasserbrause GB. Das'ird an der-
32 der-
t@ /'7 S i. 6 eY. s eine-- by'R e:.gen
an sich bekannten ELnrichtsnbestehen kann. Di.eEinrichtungen
Tr `.i.`).cif@
^Y:
p^ `p 3,4 p-. ' n r .
Durc:y (-.ic@ 'f-er@lrcliu-1g e,c@@ @ta'äc@@: la@:a =i @rtevoriE-,-.g
e'Zts:t.!icn im
@@;31-Ct' ? dle. na__C:er aiat La;;tuv1;,T den ge-
'[email protected].@e_:tc@1 ergeben.
-t°o@r-r-=ctituncg zur ' or e ia rä-lrtxng___on cilraube:lfedern
.:oi_,C :Lbileluily 10 in schematischer r'orm. Uiecilraubenf=eder
35
ist -iu= t::inen üalte!coi)f 36 gestecKt und wird mit der Stange
37 in
.@cr 33 in nicht .näher dargestellter for,-;t ab""r@rts bewegt.
:jz#bei s:t siv .@uf c-lie fiu£X;e ;;.- 1zr1<<
a-- befindet eich in einen @eh-lter, der ;nit einer vici:@r-n
Flüs-
sigkeit 40 gefzllt ist und mit einer ileizeinrichtung 41 aufgeheizt
und warm gehalten wird.
i intauchen der Schraubenfeder 35 in die I'lsszgkeit
=1ü ':ird Iiicu-`-c'i@e erw#zrt alt unü cüe 1''eder in diesem
belzi_"tet. Dabei eltste'lc_i @@rformuilgei i,:1 '::eriat:m@c-
innori2, niC_i @_or r:_iitla;turly und Abktäsilung die gewünschte
Eigen-
@:,:anil@tiie:@ :,i'rteilu:i;; erleben. 1)er gleiche, jedoch
nicht so starke
,ulolil.c Ubc-rfl*;-:itnerx :@rmus. i'ür aie auto;n@@ttische
nach dem erfirl;''srlgsger@::@@@Ei@ verfahren
-:.@üa ,-tcilter .ei!e c@a= .@erfsti;c>r auto,7iatis>cti zuge-
"_@r t u#:?
,jLC:oca lui'Li. i?Zilf?lt `iF?C?7.C@r1E't!@rl
@@O",.?1: 1.1' i:1:11.'7. "U 'cderfor:iiei ausgeii;:@lrt FE'_rc@ci.
-
.:ic vorteilha.- t- : iz#:.uüg eines ?'eici @ernturge@'ällcs
bei der Belastung
und ;.erkstoffen auch ii:t uniqe?@clirten
lt. G-lile erreicht werüell.
i,ie verbesserurlj dr_r Umformung nach dem erfindungsgeinähen
<<Erfahren
erfol@?t in eiiif,-?clli: ter Vori?i durch einen i;ige:ispanii.ungs-zustanü
nach
iiitbil.(juiig 2;3), #.,obei die nachfolgende Biegeumformung
die entgegen-
yc_..etzt;2 @:iclituaig hat wie die Biegung nach Abbildung
2b). In diesem
r all -c@üu üie 'lieiigrenze bereits erreicht, Yrenn durch
die Biege-
ai aer Oberfläche die zusätzliche Spannung auf-
jrcAct:t %,.-ird, u.li. eL vird bereits bei der fl:lfte der
sonst erfor-
u@r-wi dien üiegung eire bleibende Verforlirung erreicht. Das
umformende
-"; ird u;11 das iloinent der i@,igenspannungen verni.ndert.
Urei dieses, Moment der Eigenspannungen zu verstärken, ist
es vorteil-
haft, nicht nur Diegerestspannungen bei der Rückfederung zu
erzeugen,
sondern die Eigenspannungen, zu vergrößern, indem der Bereich
der. plastischen Biegung beispielsweise durch zusätzliche Druckkräfte urid.mehrachsiges
Fließen vergrößert v*rd.Since the internal stresses according to the method according to the invention have the opposite sign of the bending stress, the yield point is already reached at: a bending stress that is smaller by the applied internal stress. as-they would be required b ei an internal stresses emotion. For this reason, the bending force and the bending work are reduced accordingly. This reduction of the bending work in the forming process allows
the use of lighter machines or the processing of larger ones
Wall thicknesses or higher strengths.
The ligament tension state is according to the invention by a back and forth
Bending process generated in the run. The bending direction is included
rotated by 9D ° compared to the intended deformation. The Diegevor-
gang takes place first on a small radius of curvature and then
on an opposite but very large radius of curvature. At the
In the first process, any residual stresses that may exist are covered
and thus eliminated. In the second bending process, the factory stick is
almost in the flat state, returned to it. The spring back on
The reason for the flow processes on the surface creates the desired one.
Residual stress state.
As is well known, prepare with the ~ lro @ roh_r finishingun: # the internal stresses
major difficulties in the starting sheet, which differ in the die stages
sliieclliche) Ii resilience so, ohl in the same sheet as also zvri-
between different sheets of metal. Through the inventive
The existing rigenspanriung distribution in the starting
sheet metal removed and the above-described distribution generated, see # 3a, 1
Even deformation is possible with lower deformation forces
will.
According to the invention, a bending machine is used to carry out the method
used with different roller diameters through which the
Sheet is moved in the longitudinal direction, while later in :-) zierri.ch-
tion is deformed by known preliminary rounds - = customer presses.
Usually, the edges are bent during the run.
According to the invention, the impressing of the residual stresses and the
bending of the .Kanten are combined and also the required
Machinery. It is advantageous to avoid residual stresses in an ash
Imprint size so that the free spring back is not a flat sheet
results, rather this is given by additional elastic Vdr fori: i
in the combined machine there is a subsequent Z = Uäk-
Prevents springs from being bent due to the bent edges. The thus generated
support
Internal stress state fit larger and thus also the
, he @a '. ä ! @ Zum 'snt "s'S @ Lt @ 3 oha' strengthen it .
It is known that in the usual large pipe production the ends of the
"Schlitzrohres are not plastically deformed to the same extent as the
middle parts. The cause is that the transverse contraction
is disabled in the middle part, while at the end it is i'rd # ier
can affect. As a result, the well-known "trumpet" occurs
the slotted tube ends have a larger diameter and the slot
is accordingly open. Experience has shown that this causes major problems
problems when welding the slotted tube edges.
In order to remedy this deficiency, the method according to the invention
the uigeris tension distribution thing of the sheet metal length changed, and
in such a way that it adorns:; and greater ligament tensions prevail
support the forming process more strongly.
The change in the linear stress distribution along the sheet is
according to the invention achieved in the pass that the bend around
Bending rollers is influenced by additional pressure rollers. At a
Increasing the contact pressure results in stronger plastic deformation
in the tensile zone of the sheet passing through, which leads to higher opposing
leads to tension.
By changing the decorative pressure during the run
This means that there is locally a stronger distribution of rig tension in one
Horizontal stripes reached. This cannot be achieved according to the invention
only the widening of the slit pipes -, hinder, but you
can periodically all several places such a reinforced characteristic
create a state of tension. This occurs when forming the slotted tube
Make a stronger plastic deformation that the sheet metal on
want to bend a smaller diameter, but because of the
cohesion with the neighboring parts as additional tension
like wrapped bandages v. # irlct. This creates the one worth striving for
"spring-in - F, ffekt", in which on a pipe with torn sweat
seams the break lines are pressed together by internal stresses
and thus the flow of the content is made more difficult.
The device according to the invention has in the present application
case in addition to the bending rollers of different diameters pressure rollers,
which are pressed against the hiegeu, alzen by well-known oil. Included
it is particularly advantageous to give the pressure beam a small diameter
to give knives and to support them on strong backup rollers.
The use of the method according to the invention in manufacture
of pipes in the continuous process largely corresponds to the previous
detailed description for large pipe production. Here is the fore
Direction according to the:, rounding Zwecknia._3ig with the Kohr forming mill
combined, but not limited to it. In the case of the combined
According to the invention, a residual stress state is impressed at
which the tape in the free 'state after stalled, is noisy, and this
Y, curvature is removed elastically, whereby the self-winding state
reinforced and the subsequent slotted tube formation further facilitated
will. -
As is well known, it prepares in the continuous, `.schlitzrohrformurig
Difficulties in creating perfectly round I-tubes by simply bending them
witness. In particular, have the areas at the slot edges
usually insufficient curvature.
According to the invention, this deficiency can be eliminated by the fact that in
near the strip edges a stronger residual stress state-cinge-
which results in a correspondingly stronger deformation.
The device according to the invention is for. Exercise this procedure
equipped with additional pressure rings that are placed on the bed rollers
and press off advantageously on the support rollers. This print
have rings. only small width and press on the xandstrip of the
Band. In this way, the state of property is established in this longitudinal street
elevated.
The proposition of the method according to the invention in the decorative position
of cold profiles -your procedure at the earmaker is very @ UZn-
borrowed. cut down the general residual stress distribution Sinii here ER-
According to the invention, longitudinal strips with particularly strong internal stresses
in the places that are subsequently strongly bent, an advantage.
These internal stress strips can be caused by opposing bends
are generated and have correspondingly opposite effects.
Due to the residual stress distribution according to the invention
bend sharp corners much easier and
prevents tearing.
hie device according to the invention is also expedient
combined with the profiling machine, where the
result in further advantages described.
Another application of the method according to the invention consists in
such a state of internal stress, for example for the profile
production, imprint that in certain longitudinal strips i; igenspan-
in support of the forming process and in other
tensions serve to clarify the later ability to `` Prague ''.
Another application of the method according to the invention in the
Production of helical tubes (3 spiral tubes) consists in the fact that the
final curvature of the .Band partially or completely pre-bent and
is bent up elastically. For this purpose, the bending components in
Longitudinal direction of the strip through a roll forming machine and in transverse
direction introduced by a bending device. When entering
the well-known helical tube machine is the band elastically back-
curved, but springs in the mold under the effect of the
shaped tension back into the pre-bent state. There is now
only a little bending work under. the well-known, very difficult
It is necessary to apply in order to complete the slotted tube formation.
The device consists of the combination of those known per se
individual machines for transverse bending and for: longitudinal bending as well as the
Indexable drilling machine.
The application of the method according to the invention to strips or sheets,
which are then bent, punched, drawn, deep-drawn, embossed
or otherwise cold-formed is advantageous, because also
here the deformation is favored and, in particular, designed uniformly
can be. The device according to the invention can advantageously
can be arranged independently of further processing.
Another application of the method according to the invention is used
Improvement of the straightening process. You don't just reach that
with known devices, a directional effect was created, but rather produced
In addition, a constant residual stress state that the
subsequent processing designed evenly. According to the invention.
it is possible to create a certain residual stress on the surface
state, for example, to generate no voltage. The for this
required device has bending rollers with different
Diameters for the back and forth bending process.
According to the basic principle of the invention, it is also possible to
to generate a certain signal stress state for some workpieces,
intciii the range of the desired residual tensile stresses
warms wi-d that plastic deformations occur, so that in the
subsequent cooling, the desired residual tensile stresses and in
residual compressive stresses arise in the surrounding area for reasons of equilibrium.
For the execution of the method known devices are
used for partial heating.
According to the basic principle of the invention, it is also possible to
need to generate a certain residual stress state,
by placing a
plastic deformation is made by pressure, so that with the
Relief the desired residual stress distribution arises. the
The * devices required for this are devices known per se
that apply local pressure forces quickly or suddenly
can such as rolling, pressing, milling, etc.
The! @Y ir @ cu @ zysiveise of the% (experience and devices according to the
Invention are explained aruiand of the figures. The illustrations
demonstrate:
Fig. 1: the maximum permissible stress distribution when laying
of an internal stress-free sheet
Fig. 2: the stress distribution according to the inventive method
drive, namely:
a) Residual stress distribution
b) intended load
c) Inseminated tension in the stressed state
Fig. 3: a section through a bending device
Fig. 4: a section through a cold rolling mill
Fig. 5: The top view of an old rolling mill
Fig. 6: Schematic representation of a device for generating
of torsional residual stresses
Fig. 77: Schematic representation of a twisting device in the
Top view
Fig. 8: Schematic representation of a rotating device in the
Side view
Fig. 9: Schematic representation of a combined hardness and
Turning machine
Fig. 10: Schematic representation of a device for the feathering
serviceability .
Fig. 1: '"Orr'sc @ ler voltage circuit
r # _b5. i: s: azer3aticie @ arGte'llunj cineä bending device cIiie
xro roliraer = _tellurlg
Representative disgusting laying device in front of the
chl it zrelrlerstel Jung
- '° z? - # y 15 :; uersctitlit "t der .3iegevorriciit'alig nit iarucl: ri_ = igeri
e = bb. 1 : 4crieratisclie Datstellun y an itege @ rorricitung for the
Profile production and for general.; T = bar.
spie. '; Figure 1 _Wigt the stress distribution in both loadsi @@ = cxeri
r3iegu: ig cinns own tension-free, prismatic body. £ _s is
one = half of the workpiece thickness shown and dimensioned with s / 2. the
= eit4: 11th of the memo is point-symmetrical to the one shown
i: '= lfte and therefore not reproduced. From the neutral r'aser - the
zair stri - b-? uiiktierte line ei.gezeicilxlet is - the ## tension rises
G @ an, uwi on the other hand to reach the zrC ßte-i value. : this one
r # 5 * 3te -, ert may @ üct @ Gtens the @ r @ lie @ .grerize with uniaxial;
iSt @@ i @@ ser .`crt in j; @r reh @ ilulg 1 with @, denoted.
11,2 -bbiläuiij @_ a) is di.c ._igeli # = # i.ll'lalgvvi. # Te @ .la @ zg i. #,; Lei @@ '1e @ 3' er) c-
liac_i vorhtreitensen @Yerfaslreri c @ are-
@ .- t-: allt. P; i der g (-eijtez obcrfl »cii; - äerrscüt a [email protected] @ .ruckeigen-
vaäl = izxri @
b @ bil @ aij Zf igt aie - :) annuli; Lei der ües iia @ naligsäc @ n @ :. `@ai i-elastung
vcr @@ Ü., i 50 @ ü4 " he is.
; _-: @ rcl diel _ bell @ ;; exuri des sigens: j? a: state of affairs with the determinate
= i.ii -> @gc = - @ t-1-301, Lichrtunj results in Cer 4 = total stress state, which in
-'LSbil @ "u-19 2 c) is shown. ° @ s can be seen, represents the flow limit
_, '_: c = -irx r "- parts of @cliritten and the material in comparison
., @ shifi3.ci @ h @ 1 ue- i # - @ itlic'i b (@ s = empty is used.
-he after "bbil (: ang t- a) will beist @ ielCY = cise
U: ei = ic._z # Lic-g # -voi @ ric_it; ij "bbildunc 3 erzeunt. The
3 e: Lit eilifj1a L, 1ie: Lige @ i: J., jr _'._ 'lr is Vber de an-.
@@ r.iexlealüe 4 in eilie l: ichtun, l? l @ z @ -ti c @ rl verbo (ren u, id at Durch.-
s, =. @ ul = 11u @ c, (i die -.alz` 3 zurCzclcgeboger. -; cr i diameter of the aii-adjustable
Atze -3 is grUffler than with the Iahe preferably so rjro ^ that
uzis Soon after uer rI, i.cki-'ceeruilg Je lade is jericiltet or a ('-
possesses desired weak curvature. The adjustable rollers 4
serve to guide the tape and force a sufficient
Wrap angle on die rollers 2 and 3. Storage, drive
and .Adjustment of the rollers are carried out using known technology in the Taaschi-
nengestell 5, which can also accommodate other guide elements.
When the belt 1 is bent around the roller 2, any existing
Residual stresses down to residues in the vicinity of the neutral fiber
side and the majority of the cross-section plastically
forms. When it is bent back, most of it becomes again
Plastically deformed in the cross-section, but this time in opposite
ter direction. The spring back occurs on the lower fiber
Internal compressive stresses and stresses added to the upper fiber.
This means that the desired distribution of the side stresses according to Figure 2a)
generated.
For example, in Figures 4 and 5, there is a cold rolling mill for
The treatment of I £ girders is shown schematically. In Figure 4
is shown in section of the carrier 6, which is in. Arrow direction
moved through the device. Figure 5 shows the top view. Of the
The web of the carrier is between the driven rollers 7 and 8
plastically deformed. Upstream in the direction of movement are
half and 4 Below burner groups 9, the plan of which is a l-tegl2 @ i 1f te
heat. Storage, drive, fastening and guides are not in
shown form in a machine frame to form a unit
built. The .falzen 7 and 8 can in a form not shown
by means of rollers with a small diameter, which are attached to
support, be replaced. It is also
the burner groups
9 by electrical, for example inductive, heating devices
to replace,
When the carrier passes through the device, one web half is virile
heated so much that the flow condition is achieved. : wipe the
7 and 8, the entire web is plastically pressed together. the
elastic kick suspension results in pressure in the cold part of the
residual stress. in the heated part there is also initially one
Upressress during cooling, which is caused by cooling (not shown)
facilities can be reinforced, the material contracts
men and creates residual stresses. The moment of the opposite
Residual stresses in the äteg are replaced by residual stresses in the r'lansch of the
`i'r ': gers aui @ eslc @ r. = i; @_ z. Read @@ 3lo @ ttent of the 7, igcnspannungen is additional #
1ic @ i Zar t "erf '>_; 1J una je .tauet an increase in the particular - #." According to
aea u = 3c-zturig of the carrier.
To explain the method according to the invention in the case of torsion
Stress on round bodies, Figure 2 can serve. The dashed
dotted neutral fiber then corresponds to the axis of rotation,
the raalbe .31ccadicXe s / 2 corresponds to the aadius, and the normalspan
rr @ ta @ c @ a (3, 4 correspond to the S = caub voltage 7. The one not shown
aieer`cranitt @ 3 :: "@ lf te is, however, line-symmetric.
cia- @ r (-, rfizidungsgernäP introduced as pretreatment '@@ igenspannungs-
state according to Figure 2a) the torsional stress according to the test
raac @ i @_bbildung:? b) allowed to increase to 150 'ü., ohnerdaß diej
Gesär @ ztsparinung according to Figure 2c) has reached the permissible flow limit.
A simple device for generating the internal tension
shows figure d in schematic form. The rod 10 is between
four fixed clamping device 11 and the rotating spa device
1-, clamped and can for example by means of the worm drive
13 will pass. The rotation takes place by a certain I dimension,
which is given by dimensions and material. With the discharge
the internal stresses are created in the form.
In a further embodiment of the device, not shown # -
Set type dne L, rwärmungsvörrichtung arranged around the rod 10 .
With the rotation, the rod is at the same time on the surface
warmed up. After the discharge, another one arises as it cools down
Increase in the internal stress on the surface.
Figures 7 and 8 show schematically a device for
rotation of bars in the major - = l., namely in the figure Z in the
Top view and in Fig. #G 8 in side view. The pole
14 goes through the two groups:: - of role sets' 5 and 16. Everyone
Roll approach consists of a @ arm 17, which around the center line
the rod is rotatable. Each barley contains a number - for example
wise piece - of, profiled kollzn 18, which are rigidly driven
are or empty, run. The rails are positioned so that the bar
with the greatest possible taffeta
will, however, suspect that
To reach the yield point. every single frame 1 7 is geared
bevel gears 1 9 and 0 - and a rotation
twisted by a: lotor L. The Drehrio: neizt is there
, u eir @, 7e - ellt, dali eia :: i <eibungs @ iioment between the high 1 a and
! he b days 1 4 will not be exceeded. The torque between
.two successive dolphins._ ierifster @ = ü; ird - .. dc t = ange - :. verctre.ht. the
-erd-'miiu11g and the torque increase with the @ .nzllil of the scaffolding.
The üeru_ tün number in the oppositely rotating door groups 1-11 and
i_.t so big ', d, - LP, the rod between these groups three-dimensional
rer, jreit becomes. -
The passage of the rod through the device increases as a result
! er üurc.IL-i lzeibung über Tragageiien Drelii, ioriente der Verdrenerinkel zu-
iüctijt iin elastic, then iin plasti @: cien area. In the outer framework
; group 1 Ü fires the elastic twist to the * .ic @ and when leaving
ier device is in a state of imbalance
itin, which distorts the desired state of tension in the league.
) The figure y shows schematically the combination of an inventive
-ertiessen device with a machine known per se for the
.inductive hardening of bars.
42.3 is clamped in the chucks 24, which are
'he s talge r
-eise rotated via worm gear 25 and egelradget-iebe 26
earth, while the inductor? 7 and the 1-water shower 28 together
-on a guide piece 2.9 in not shown: @ter 4ycise axially to
ICange 23 This hardening machine known to Sch has been moved
The drive 30 is seated for turning the rod. Aest according to the invention
he gear connection between the lower and upper chucks
not rigid, but beispiz7 s-ü-i el-.se by a boar .agerung-sge-
RIbe 31 causes. This can cause a relative twisting of the two
5annfutter 24 by an additional speed @ il, which is driven by the motor 33 via the
torque torque coupling 32 to the superimposed gear 3'E
will be achieved.
.xrch the 'relative rotation of the @ paaari @ utter is her rod .z 3 ver
"° eht. This twist takes place in the noisy area between the-, In.-
ukto, '-' 27 and the water shower GB. That’s on the-
32 der-
t @ / '7 S i. 6 eY. s eine-- by 'R e: .gen known per se can ELnrichtsnbestehen. The facilities
Tr `.i.`) .cif @
^ Y:
p ^ `p 3.4 p-. ' n r .
Durc: y (-.ic @ 'f-er @ lrcliu-1g e, c @@ @ ta'äc @@: la @: a = i @rtevoriE -, -. G e'Zts: t.! Icn im
@@; 31-Ct '? dle. na__C: er aiat La ;; tuv1;, T den ge
'.i @ .i. @ e_: tc @ 1 result.
-t ° o @ rr- = ctituncg zur 'or e ia rä-lrtxng ___ on cilraub: lfedern
.: oi_, C: Lbileluily 10 in a schematic r'orm. Uiecilraubf = eder 35
is -iu = t :: inen üalte! coi) f 36 and is connected to the rod 37 in
. @ cr 33 in for, -; t ab "" r @ rts moved.
: jz # at s: t siv. @ uf c-lie fiu £ X; e ;; .- 1zr1 <<
a-- is located in a @ eh-lter who; nit a vici: @rn river
fluid 40 is filled and heated with a heating device 41
and is kept warm.
The coil spring 35 is immersed in the liquid
= 1ü ': ird Iiicu-`-c'i @ e Erw # zrt old unü cüe 1''eder in this
belzi_ "tet. Here eltste'lc_i @@ rformuilgei i,: 1 ':: eriat: m @ c-
innori2, niC_i @_or r: _iitla; turly and abktäsilung the desired property
@:,: anil @ tiie: @:, i'rteilu: i ;; experience. 1) same, but not as strong
, ulolil.c Ubc-rfl *; -: itnerx: @rmus. i'for aie auto; n @@ tables
proceed according to the erfirl; '' srlgsger @ :: @@@ Ei @
-:. @ üa, -tcilter .ei! ec @ a =. @ erfsti; c> r auto, 7iatis> cti assigned
" _ @ rtu # :?
, jLC: oca lui'Li. i? Zilf? lt `iF? C? 7.C@r1E't! @rl
@@ O ",.? 1: 1.1 'i: 1: 11.'7."U' cderfor: iiei ausii;: @ lrt FE'_rc @ ci. -
.: ic advantha.- t-: iz #:. uüg one? 'eici @ ernturge @' ällcs with the load
and; .erkstoffen also ii: t uniqe? @clirten
according to G-lile reached werüell.
i, ie betterurlj dr_r reshaping after the inventions sewing << experience
success in eiiif, -? clli: ter Vori? i through an i; ige: ispanii.ungs -status nach
iiitbil. (juiig 2; 3), #., although the subsequent bending deformation is the opposite
yc _ .. etzt; 2 @: iclituaig has like the bend according to Figure 2b). In this
r all -c @ üu üie 'lieiig limit already reached, Yrenn through the bending
the surface absorbs the additional tension
jrcAct: t%, .- ird, u.li. eL is already used at the level of the otherwise required
u @ r-wi the tendency a permanent deformation is achieved. The transforming
- "; ird u; 11 the iloinent of the internal tensions diminishes.
To reinforce this moment of internal stress, it is advantageous
not only to generate residual stresses during springback,
but rather the residual stresses, increase by removing the area of the. plastic bending, for example due to additional compressive forces urid.multiaxial flow increased v * approx.
Bei starken Umformungen mit großer plastischer Verformung ist die
Einsparung eines Teiles der elastischen Verformungsenergie unbedeutend. Allerdings
bleibt der Vorteil der Gleichmäßigkeit. Bei geringen plastischen Verformungen hat
die erfindungsgemäße Verbesserung jedoch einen beachtlichen Anteil und die gleichmäßige
Rückfederung ist ein weiterer entscheidender-Vorteil.In the case of strong deformations with large plastic deformation, the
Saving part of the elastic deformation energy is insignificant. However
remains the advantage of uniformity. If there is little plastic deformation, it has
the improvement according to the invention, however, a considerable proportion and the uniform one
Springback is another key benefit.
Die Verbesserung der Umformung durch das erfindungsgemäße Verfahren
zeigt sich besonders beim mehrachsigen Spannungszustand. Dies sei in Abbildung 11
am Mohrsschen Spannungskreis 42 erläutert. Dort sind in bekannter weise die größte
und die kleinste Hauptspannung, C1-1 und C-3, eingetragen. Die kleinste Hauptspannung
44 wird durch die Eigenspannung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildet und
ist am 90o gegenüber der größten Hauptspannung 43 verdreht. Diese Hauptspannung
43 entsteht unter der Wirkung der beabsichtigten Umformung, beispielsweise einer
Biegung. wenn die Differenz beider Spannungen die Fließspannung bei einachsigem
Zug @F erreicht, also die Pfeilspitzen der Spannungen 43 und 44 de&Mohr#schen
greis 42 erreichen, begixuwe"-32 Fließvorgang. Die hierzu erforderliche Spannung
67 ist um die Eigenspannung. G"3 kleiner als JF. Entsprechend ist die erforderliche
Energie kleiner. Bei Fortschreitender Verformung fließt der Werkstoff in Richtung
der Hauptspannung G'i. Durch die Querkontraktion fließt er ebenfalls in der Richtung
der Eigenspannungen (.i3 und verringert diese dadurch. Mit weiterer Umformung verringert
sich die Eigenspannung immer weiter, bis sich der normale dreiachsige Fließzustand
ausbildet und damit die entlastende Wirkung der Eigenspannungen endet.The improvement in the deformation by the method according to the invention is particularly evident in the multi-axis stress state. This is explained in Figure 11 on Mohrs voltage circuit 42. The largest and smallest principal stresses, C1-1 and C-3, are entered there in a known manner. The smallest principal stress 44 is formed by the internal stress according to the method according to the invention and is rotated at 90 ° with respect to the greatest principal stress 43. This main stress 43 arises under the effect of the intended deformation, for example a bending. when the difference between the two stresses reaches the yield stress with uniaxial tension @F, that is to say the arrowheads of stresses 43 and 44 de & Mohr #schen greis 42 reach, begixuwe "-32 flow process. The stress 67 required for this is less than the internal stress. G" 3 JF. The required energy is correspondingly smaller. As the deformation progresses, the material flows in the direction of the principal stress G'i. Due to the transverse contraction, it also flows in the direction of the internal stresses (.i3 and thereby reduces it. With further deformation, the internal stress continues to decrease until the normal three-axis flow state develops and the relieving effect of the internal stresses ends.
Bei der plastischen Biegung besteht die unterstützende Wirkung der
Eigenspannungen zunächst über fast alle Körperelemente des gesamtes Querschnittes.
Mit wachsender Umformung tritt, von der Oberfläche beginnend, der normale Fließvorgang
ein, während die Eigenspannungswirkurig im Materialinnern verbleibt. Somit erstreckt
sich die vorteilhafte Unterstützung des Fließens durch die Eigenspannungen über
einen beträchtlichen Teil der Umformung, nimmt jedoch mit steigender Umformung ab.
Für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der
Groß-
rohrherstellung sei als Beispiel eine Vorrichtung nach den
Abbil-
dungen 12 und 13 erläutert.
Das Ausgangsblech 45 wird durch Einzugswalzen 46 in die Maschine
55
eingefahren und zunächst über die kleinere Walze 47 und dann
über /!
die größere Walze 48 gebogen, wobei die Walzen 49 und
50 den Vorgang
unterstützen. Gegen die Walze 48 drückt die Druckwalze 51 mit
klei-
nem Durchmesser, die sich an der Stützwalze 52 abstützt. Das
hin-
und hergebogene Blech wird anschließend von Formrollen 53 und
54
an den Kanten vorgebogen, wobei eine bestimmte verbleibende
Krümmung
des Bandes elastisch beseitigt und somit der Eigenspannungszustand
weiter verstärkt wird.
Die Abbildung 13 zeigt einen Schnitt durch diese an sich bekannte
Anbiegevorrichtung für die Blechkanten. in vergrößertem Maßstab.
Alle Walzen sind in an sich bekannter Weise im Maschinengestell
55
gelagert und mit Antrieben und Anstellungen versehen. Die Druckwalze
51 wird mit der Stützwalze 52 gemeinsam angestellt und kann
.über
hydraulische Zylinder 56 einen plötzlichen Druck auf das Blech
und
48 ausüben. Durch die gesteuerte Ein- und Ausschaltung
der Hydraulik beim-Durchlauf eines Bleches kann in bestimmten
ge-
wünschten gereichen des Bleches der Eigenspannungszustand geändert
und somit die bereits
Wirkungen erzielt werden.
Für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der
Schlitz-
rohrformung wird beispielsweise eine Vorrichtung nach den Abbil-
dungen 14 und 15 benutzt. Bevor das Band 57 in an sich bekannten
Formwalzwerk 58 zum Schlitzrohr geformt wird, durchläuft es
die
Vorrichtung 59 mit den beiden Biegewalzen 60 und 61.
Es wird dort
in schon erläuterter Weise hin- und hörgebogen. Zur
Veränderung
des Eigenspannungszustandes dienen Druckwalzen oder Druckringe.62,
die sich an der S:tützvalze 63 abstützen.
Die Abbildung 15 zeigt derartige Druckringe 62 mit der Stützwalze
63.
die das-band 57 gegen die Biegewalze 61 drückt. Dadurch
wird im
Randstreifen eine höhere Eigenspannung erzeugt als
im Mittelteil
des Bandes und somit die tantenanbegung im For»alzwerkverbessert.
Zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Profilher-
stellung dient als Beispiel eine Vorrichtung nach Abbildung
16.
im Maschinengestell 64 sind die Biegewalzen 65 und 6& sowie
die Hilfswalze 67 mit an sich bekannter Lagerung, bekannten Antrieben und Anstellungen
urgebracht. Auf jede der bi6den Biegewalzen wirken jeweils eine Anzahl von Druckvalzen
68 und eine Anzahl von Druckringen 69, die sich jeweils an Stützwalzen
70 abstützen. Durch gesteuerte Ein- und Ausschaltung der Druckerzeugung beim
Durchlauf des Bandes ?1 lassen sich in diesem neben den allgemeinen Eigenspannungszustand
in Längs- und Querstreifen sowie Punkten verstärkte Eigenspannungen erzeugen, um
die bereits erläuterten Wirkungen beim nachfolgenden Umformen zu erhalten.In the case of plastic bending, the supporting effect of the residual stresses initially exists over almost all body elements of the entire cross-section. As the deformation increases, the normal flow process begins, starting from the surface, while the residual stress remains in the interior of the material. The beneficial support of the flow through the internal stresses thus extends over a considerable part of the deformation, but decreases with increasing deformation. For the execution of the method according to the invention in the case of large
pipe production is an example of a device according to the illustration
Applications 12 and 13 are explained.
The starting sheet 45 is fed into the machine 55 by feed rollers 46
retracted and first over the smaller roller 47 and then over /!
the larger roller 48 is bent, with rollers 49 and 50 performing the process
support. The pressure roller 51 presses against the roller 48 with small
nem diameter, which is supported on the support roller 52. That
and bent sheet metal is then formed by forming rollers 53 and 54
pre-bent at the edges, with a certain remaining curvature
of the belt elastically eliminated and thus the internal stress state
is further strengthened.
Figure 13 shows a section through this known per se
Pre-bending device for the sheet metal edges. on a larger scale.
All of the rollers are in the machine frame 55 in a manner known per se
stored and provided with drives and adjustments. The pressure roller
51 is employed together with the support roller 52 and can .über
hydraulic cylinder 56 apply sudden pressure to the sheet metal and
48 exercise. Through the controlled switching on and off
the hydraulics during the passage of a sheet metal can in certain
The desired state of the sheet's residual stress changed
and thus already
Effects are achieved.
For the execution of the method according to the invention in the slot
pipe forming, for example, a device according to the illustration
14 and 15 are used. Before the tape 57 in known per se
Forming rolling mill 58 is formed into the slotted tube, it passes through the
Device 59 with the two bending rollers 60 and 61. It is there
bent back and forth in the manner already explained . To change
the residual stress state is used by pressure rollers or pressure rings.62,
which are supported on the S: support roller 63.
Figure 15 shows such pressure rings 62 with the support roller 63.
which presses the belt 57 against the bending roller 61. This will result in the
Edge strips generate a higher internal stress than in the central part
of the tape and thus the aunt opening in the forest works improved.
To use the method according to the invention in profile manufacture
A device according to Figure 16 serves as an example.
The bending rollers 65 and 6 & as well as the auxiliary roller 67 with known bearings, known drives and positions are originally in the machine frame 64. A number of pressure rollers 68 and a number of pressure rings 69, which are each supported on support rollers 70, act on each of the two bending rollers. By switching the pressure generation on and off in a controlled manner when the strip? 1 passes through, it is possible to generate increased residual stresses in this in addition to the general internal stress state in longitudinal and transverse stripes and points in order to maintain the effects already explained during the subsequent forming.
Eine Vorrichtung dieser Art ist auch für allgemeine Zwecke geeignet,
wobei die Anzahl der Druckwalzen und Druckringe für die Biegewalzen beliebig sein
kann und nicht alle derartigen Einrichtungen bei jeder Produktion eingesetzt werden
müssen.A device of this type is also suitable for general purposes,
the number of pressure rollers and pressure rings for the bending rollers can be arbitrary
and not all such devices can be used in every production
have to.