DE3912676A1 - Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen zugrecken von duennen baendern, insbesondere von metallischen baendern - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen zugrecken von duennen baendern, insbesondere von metallischen baendernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen
Zugrecken von dünnen Bändern, insbesondere von metallischen
Bändern aus Stahl, Aluminium od. dgl. Metallen mit einer
Banddicke zwischen 0,05 mm und 0,5 mm, wonach das jeweilige
Band einen Bremsrollensatz und einen Zugrollensatz durchläuft
und zwischen beiden Rollensätzen im Zuge seiner Reckung im
plastischen Bereich einem Streckzug unterworfen wird, welcher
der Streckgrenze bzw. Fließgrenze des Bandmaterials ent
spricht oder diese Streckgrenze geringfügig übersteigt.
Zum Planieren von dünnen metallischen Bändern werden Zugreck
anlagen mit einem Bremsrollensatz und einem Zugrollensatz
eingesetzt. Beide Rollensätze weisen zwei oder mehr Rollen
auf, die mit gestaffelten Drehmomenten und folglich Streck
zügen beaufschlagt werden, so daß schließlich der für die ge
wünschte Reckung erforderliche Streckzug zwischen dem Brems
rollensatz und dem Zugrollensatz erreicht wird. Im Zuge des
Reckvorganges wird die plastische Längung des betreffenden
Bandes aus der Reduzierung der Banddicke und Bandbreite be
zogen. Während die Banddickenreduzierung nicht behindert
wird, wird die Bandbreitenreduzierung in Querrichtung durch
die Reibung zwischen dem Band und den betreffenden Rollen so
behindert, daß sich vom Bandrand zur Bandmitte hin wachsende
Querspannungen aufbauen und folglich im mittleren Bandbereich
größere plastische Verformungen als im Randbereich auftreten.
Tatsächlich wird die Bandbreitenreduzierung in Querrichtung
insbesondere deshalb behindert, weil man mit möglichst wenig
Rollen hohe Streckzüge aufbauen will und folglich Rollen ein
setzt, deren Rollenmäntel mit einem Reibbelag aus Gummi,
Kunststoff od. dgl. versehen sind. Hierbei hat die letzte
Rolle des Bremsrollensatzes sowie die erste Rolle des Zugrol
lensatzes den maximalen Streckzug auf das Band gemäß einer
Staffelung des Reibwertes e µ α zu übertragen. Jedenfalls wer
den die erzeugten Streckzüge so eingestellt, daß die jeweili
ge Streckgrenze bzw. Fließgrenze des betreffenden Bandes zwi
schen der letzten Bremsrolle und der ersten Zugrolle erreicht
wird und eine beliebig einstellbare Bandlängung erfolgt. Die
hierbei auftretenden Längsspannungen verursachen die erwähn
ten Querspannungen, welche vom Bandmaterial abhängig sind.
Das Verhältnis von ε Quer zu ε Längs, der sogenannte Pois
son′sche Beiwert µ, liegt für Metalle im Bereich zwischen
0,25-0,3. Wird einem Band eine Längsspannung aufgeprägt,
so erfolgt eine Bandeinschnürung sowohl im elastischen als
auch im plastischen Bereich. Da das Band am Quergleiten auf
den Rollen gehindert wird, bauen sich die Querspannungen vom
Rand zur Mitte hin ansteigend auf. In Verbindung mit den
Längsspannungen entstehen hierdurch in der Bandmitte größere
Längsformänderungen. Das gilt sowohl für die elastische als
auch für die plastische Verformung, so daß im Zuge des Reck
vorganges mehr oder minder starke Mittenschüsseln auftreten,
die insbesondere bei Bändern für lithographische Zwecke nicht
tragbar sind. Außerdem treten bei der Reckung im plastischen
Bereich Restspannungen in Längsrichtung auf, die ungleich
mäßig über die Bandbreite verteilt sind. Schneidet man ein
solches Band für verschiedene Druckformate in Längsstreifen,
so weisen die jeweils innenliegenden Kanten geringfügig län
gere Seiten als die außenliegenden Kanten auf, was ebenfalls
stört. Dieser Effekt wird noch dadurch verstärkt, daß sich
das Band in die elastische Beschichtung der Rollenmäntel ein
drücken kann, so daß sich die Bandkanten im Randbereich stär
ker als im mittleren Bandbereich in die Rollenmäntel einpres
sen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Zugrecken von dünnen
Bändern, insbesondere von metallischen Bändern, der eingangs
beschriebenen Art anzugeben, wonach die bei plastischer
Reckung auftretenden Bandqueränderungen auf ein Minimum redu
ziert und folglich die Bildung von Mittenschüsseln sowie von
über die Bandbreite ungleichmäßig verteilten Restspannungen
nahezu eliminiert werden.
Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen
Verfahren dadurch, daß das Band in einem zwischen dem Brems
rollensatz und dem Zugrollensatz zwischengeschalteten Zug
reckrollenpaar lediglich dem zu seiner Reckung im plastischen
Bereich erforderlichen Streckzug unterworfen wird. In diesem
Zusammenhang lehrt die Erfindung mit selbständiger Bedeutung,
daß mit dem Zugreckrollenpaar etwa 5%-25% des maximalen
Streckzuges für die plastische Reckung und mit dem Bremsrol
lensatz und Zugrollensatz 75%-95% des maximalen Streckzu
ges für die elastische Reckung des Bandes erzeugt werden. -
Im Rahmen der Erfindung wird, also nunmehr durch den Brems
rollensatz und den Zugrollensatz jener Streckzug erzeugt,
welcher für die elastische Verformung des durchlaufenden Ban
des erforderlich ist. Den Rollen des Bremsrollensatzes und
des Zugrollensatzes kommt also ein verhältnismäßig hoher
Streckzuganteil zu. Das stört jedoch deshalb nicht, weil das
Band im Zuge seiner elastischen Verformung keine bleibenden
Queränderungen erfährt. Dagegen erfolgt die plastische Ver
formung des Bandes im Zuge des Reckvorganges lediglich im Be
reich des Zugreckrollenpaares, dem der restliche und verhält
nismäßig niedrige Streckzuganteil zukommt. Es wird also der
für die gewünschte Reckung des Bandes erforderliche Streckzug
auf einerseits den Bremsrollensatz und Zugrollensatz für die
elastische Reckung und andererseits auf das Zugreckrollenpaar
für die plastische Reckung des betreffenden Bandes aufge
teilt. In diesem Zusammenhang geht die Erfindung von der Er
kenntnis aus, daß für die Reckung im plastischen Bereich,
also um die Streck- bzw. Fließgrenze des Bandmaterials zu er
reichen und ggf. geringfügig zu überschreiten, lediglich ein
niedriger Spannungsanteil erforderlich ist. Daraus resultiert
bei durch das Bandmaterial vorgegebenem Elastizitätsmodul ei
ne entsprechend geringe Querdehnung. Daraus wiederum resul
tiert eine verhältnismäßig gleichmäßige Spannungsverteilung
über die Bandbreite, so daß die Mittenschüsseln praktisch
nicht mehr auftreten und unterschiedlich lange Bandseiten
nach Bandlängsteilung nicht mehr zu befürchten sind. Folglich
steht ein einwandfreies Produkt selbst für lithographische
Zwecke zur Verfügung.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Zugreckanlage, welche
zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens besonders ge
eignet ist und in ihrem grundsätzlichen Aufbau einen Brems
rollensatz und einen Zugrollensatz aufweist. Diese Zugreckan
lage ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Bremsrol
lensatz und dem Zugrollensatz ein Zugreckrollenpaar angeord
net ist. Die Verspannung von Bremsrollensatz, Zugreckrollen
paar und Zugrollensatz kann in bekannter Weise erfolgen. Um
Bandqueränderungen im Zuge des plastischen Reckens und folg
lich im Bereich des Zugreckrollenpaares auch durch eine ge
eignete Rollenausbildung zu minimieren, sieht die Erfindung
vor, daß die Zugreckrollen metallische Rollenmäntel aufwei
sen, deren Oberfläche gehärtet oder hart beschichtet und
feinstbearbeitet ist. Dadurch wird die Reibung zwischen dem
betreffenden Band und dem Zugreckrollenpaar so minimiert, daß
sich nicht länger aufgrund von Reibungseinflüssen vom Band
rand zur Bandmitte hin wachsende Querspannungen aufbauen,
sondern vielmehr eine im wesentlichen gleichmäßige Spannungs
verteilung über die Bandbreite erreicht wird. In diesem Zu
sammenhang sieht die Erfindung vor, daß die Rollenmäntel der
Zugrollen aus einer Metallegierung mit niedrigem Reibungsko
effizienten wie z. B. aus austenitischem Gußeisen mit Lamel
len- oder Kugelgraphit, Bronze-Legierungen od. dgl. bestehen.
Dadurch wird zugleich ein Gleiten ohne Freßneigung ermög
licht. Der Gleiteffekt läßt sich dadurch weiter optimieren,
daß die Zugreckrollen vorzugsweise mit einem Gleitmittel, z. B.
einer Öl-Emulsion beaufschlagbar sind, die zugleich das
Anbacken loser Partikel verhindert. - Zweckmäßigerweise ist
der Durchmesser der Zugreckrollen 1500 mal größer als die
maximale Banddicke, damit die an der plastischen Zugreckung
noch beteiligte Biegung auf den Zugreckrollen nur geringen
Einfluß auf die Längskrümmung bzw. Planlage hat.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein
Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert;
es zeigen
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Zugreckanlage in schematischer
Aufsicht mit einer hydraulischen Verspannung,
Fig. 2 den Gegenstand nach Fig. 1 in Seitenansicht ohne die
Verspannung,
Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Metallband auf einer Rolle
mit elastischem Rollenmantel und daraus resultierendem
Spannungsaufbau im Zuge des Reckvorganges,
Fig. 4 einen Querschnitt durch ein Metallband auf einer er
findungsgemäßen Zugreckrolle mit gleitfreundlichem
Rollenmantel und erfindungsgemäßem Spannungsaufbau im
Zuge des Reckvorganges und
Fig. 5 eine abgewandelte Ausführungsform des Gegenstandes
nach Fig. 1.
In den Figuren ist eine Zugreckanlage zum kontinuierlichen
Zugrecken von dünnen Metallbändern M aus insbesondere Stahl,
Aluminium od. dgl. mit einer Banddicke zwischen 0,05 mm und
0,5 mm dargestellt. Diese Zugreckanlage weist in ihrem grund
sätzlichen Aufbau einen Bremsrollensatz A mit Bremsrollen
1, 2, 3, 4 und einen Zugrollensatz B mit Zugrollen 7, 8, 9,
10 auf. Zwischen dem Bremsrollensatz A und dem Zugrollensatz
B ist ein Zugreckrollenpaar C mit Zugreckrollen 5, 6 ange
ordnet. Zumindest die Zugreckrollen 5, 6 weisen metallische
Rollenmäntel 11 auf, deren Oberfläche gehärtet oder hart be
schichtet und feinstbearbeitet ist. Im einzelnen kann es sich
bei den Rollenmänteln 11 um eine Metallegierung mit niedrigem
Reibungskoeffizienten wie z. B. aus austenitischem Gußeisen
mit Lamellen- oder Kugelgraphit, Bronze-Legierungen od. dgl.
handeln. Die Zugreckrollen 5, 6 können mit einem Gleitmittel
beaufschlagbar sein. Der Durchmesser der Zugreckrollen 5, 6
ist 1500 mal größer als die maximale Banddicke gewählt. - Im
Rahmen der Erfindung können der Bremsrollensatz A und der
Zugrollensatz B grundsätzlich zwei oder mehr Brems- bzw. Zug
rollen aufweisen. Die Verspannung kann in bekannter Weise er
folgen.
Es sei angenommen, daß der für die gewünschte Zugreckung er
forderliche Streckzug 16 t beträgt. Ferner sei bei einem
Streckzug von 16 t die Streckgrenze bzw. Fließgrenze des
Bandmaterials erreicht, also
16 t = 100% σ s .
Es sei σ s = 20 kp/mm2 und der Elastizitätsmodul E = 6900 kp/
mm2 für beispielsweise Al als Bandmaterial. Die Streckzugver
teilung bei einer herkömmlichen Zugreckanlage, also ohne Zwi
schenschaltung eines Zugreckrollenpaares C sei die folgende:
In diesem Fall ergeben sich die folgenden Längs- und Querdeh
nungen:
Rolle 4/5 Δ S z = 8 t ≃ 50% σ S = 10 kp/mm²
Längsdehnung ε₁ = = 0,00145
Querdehnung ε q = 0,000435
bei μ = 0,3
Längenänderung/1000 mm Δ L = 1,45
Breitenänderung/1000 mm Δ B = 0,435 mm
Längsdehnung ε₁ = = 0,00145
Querdehnung ε q = 0,000435
bei μ = 0,3
Längenänderung/1000 mm Δ L = 1,45
Breitenänderung/1000 mm Δ B = 0,435 mm
Nach der Erfindung mit zwischengeschaltetem Zugreckrollenpaar
C:
Rolle 5/6 Δ S z = 0,8 t = 5% σ s = 1 kp/mm²
Längsdehnung ε₁ = = 0,00145
Querdehnung ε q = 0,0000435
bei μ = 0,3
Längenänderung/1000 mm Δ L = 0,145
Breitenänderung/1000 mm Δ B = 0,0435 mm
Längsdehnung ε₁ = = 0,00145
Querdehnung ε q = 0,0000435
bei μ = 0,3
Längenänderung/1000 mm Δ L = 0,145
Breitenänderung/1000 mm Δ B = 0,0435 mm
Dieses Beispiel macht unmittelbar deutlich, daß die Querdeh
nung pro 1000 mm Bandbreite bei der herkömmlichen Zugreckan
lage um den Faktor 10 größer als bei der erfindungsgemäßen
Ausführungsform ist. Tatsächlich wird bei der erfindungsge
mäßen Ausführungsform die Querdehnung um den Faktor redu
ziert, weil das Band in dem zwischen dem Bremsrollensatz A
und dem Zugrollensatz B zwischengeschalteten Zugreckrollen
paar C lediglich dem zu seiner Reckung im plastischen Bereich
erforderlichen Streckzug unterworfen wird, nämlich etwa
5%-25% des maximalen Streckzuges für die plastische Reckung,
während mit dem Bremsrollensatz und Zugrollensatz 75%-95%
des maximalen Streckzuges jedoch lediglich für die elastische
Reckung des Bandes erzeugt werden.
In Fig. 5 ist eine Zugreckanlage dargestellt, welcher selb
ständige erfinderische Bedeutung zukommt. Bei dieser Zugreck
anlage arbeiten auf die Bremsrollen 1, 2, 3, 4 zuggeregelte
Bremsantriebe 12 und auf die Zugrollen 7, 8, 9, 10 zuggere
gelte Zugantriebe 13 und auf die Zugreckrollen 5, 6 ein ge
schwindigkeitsgeregelter Reckantrieb 14, und zwar unter Zwi
schenschaltung eines Überlagerungsgetriebes 15. Auf eine der
Zugrollen 7 arbeitet ein geschwindigkeitsgeregelter Hauptmo
tor 16 als Speedmaster für den Zugrollensatz B. Bei dieser
Zugreckanlage sind also der Bremsrollensatz A und der Zug
rollensatz B zuggeregelt, während das Zugreckrollenpaar C
über ein Differentialgetriebe verbunden ist und der Reckan
trieb 14 als Verspannungsmotor den jeweils gewünschten Reck
grad durch Geschwindigkeitsregelung erzeugt. Wenn der Reckan
trieb 14 arbeitet, erfolgt also plastische Reckung. Entspre
chend dem Rollendurchmesser und den Getriebeübersetzungen
wird der Reckantrieb 14 mit dem prozentualen Anteil der Dreh
zahl des Hauptmotors 16 eingestellt, so daß der Reckantrieb
14 über den gesamten Geschwindigkeitsbereich eine gleichmäßi
ge Zugreckung bewirkt. Das Überlagerungsgetriebe 15 besteht
im wesentlichen aus einem Planetengetriebe und einer Kegel
rad-Verbindungswelle, über welche sich die Zugreckrollen 5, 6
abstützen.
Claims (9)
1. Verfahren zum kontinuierlichen Zugrecken von dünnen Bän
dern, insbesondere von metallischen Bändern aus Stahl, Alumi
nium od. dgl. Metallen mit einer Banddicke zwischen 0,05 mm
und 0,5 mm, wonach das jeweilige Band einen Bremsrollensatz
und einen Zugrollensatz durchläuft und zwischen beiden Rol
lensätzen im Zuge seiner Reckung im plastischen Bereich einem
Streckzug unterworfen wird, welcher der Streckgrenze des
Bandmaterials entspricht oder diese Streckgrenze geringfügig
übersteigt, dadurch gekennzeichnet,
daß das Band in einem zwischen dem Bremsrollensatz und dem
Zugrollensatz zwischengeschalteten Zugreckrollenpaar dem zu
seiner Reckung im plastischen Bereich erforderlichen Streck
zug unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit
dem Zugreckrollenpaar etwa 5%-25% des Streckzuges für die
plastische Reckung und mit dem Bremsrollensatz und Zugrollen
satz 75%-95% des Streckzuges für die elastische Reckung
des Bandes erzeugt werden.
3. Zugreckanlage zur Durchführung des Verfahrens nach An
spruch 1 oder 2, mit einem Bremsrollensatz und einem Zugrol
lensatz, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Bremsrol
lensatz (A) und dem Zugrollensatz (B) ein Zugreckrollenpaar
(C) angeordnet ist.
4. Zugreckanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zugreckrollen (5, 6) metallische Rollenmäntel aufweisen,
deren Oberfläche gehärtet oder hart beschichtet und feinstbe
arbeitet ist.
5. Zugreckanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Rollenmäntel der Zugreckrollen (5, 6) aus einer
Metallegierung mit niedrigem Reibungskoeffizienten wie z. B.
aus austenitischem Gußeisen mit Lamellen- oder Kugelgraphit,
Bronze-Legierungen od. dgl. bestehen.
6. Zugreckanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zugreckrollen (5, 6) mit einem Gleit
mittel, z. B. einer Öl-Emulsion, beaufschlagbar sind.
7. Zugreckanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Zugreckrollen (5, 6)
1500 mal größer als die maximale Banddicke ist.
8. Zugreckanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 7 und unab
hängig davon, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Bremsrollen
(1, 2, 3, 4) zuggeregelte Bremsantriebe (12) und auf die Zug
rollen (7, 8, 9, 10) zuggeregelte Zugantriebe (13) und auf
die Zugreckrollen (5, 6) ein geschwindigkeitsgeregelter Reck
antrieb (14) unter Zwischenschaltung eines Überlagerungsge
triebes (15) arbeiten.
9. Zugreckanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
auf eine der Zugrollen (7) ein geschwindigkeitsgeregelter
Hauptmotor (16) als Speedmaster für den Zugrollensatz (B) ar
beitet.
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