DE4333500A1 - Verwendung eines vorzugsweise geschlossenen, stranggepreßten Profils, sowie Hohlprofil, sowie Verfahren zur Herstellung eines im Querschnitt gestuften Bleches mit unterschiedlichen Wandstärken - Google Patents

Verwendung eines vorzugsweise geschlossenen, stranggepreßten Profils, sowie Hohlprofil, sowie Verfahren zur Herstellung eines im Querschnitt gestuften Bleches mit unterschiedlichen Wandstärken

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Description

Die Erfindung betrifft eine Verwendung eines vorzugsweise ge­ schlossenen, stranggepreßten Profils, eine Ausgestaltung eines Hohlprofils, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines im Querschnitt gestuften Bleches mit unterschiedlichen Wanddicken, wobei das Profil, bzw. das Hohlprofil zum Walzen des Bleches vor dem Walzen flachgestreckt wird.
Aus der US-PS 1 915 084 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bleches bekannt, welches Blech im Querschnitt gestuft ist und unterschiedliche Wandstärken aufweist. Das vorgefertigte und eine oder mehrere in Walzrichtung verlaufende Einplattungen aufweisende Halbzeug zur Herstellung des Bleches ist an den späteren Stufen des aus dem Halbzeug zu walzenden Bleches be­ reits gestuft ausgebildet und weist ebenfalls bereits unter­ schiedliche Wandstärken auf. Das Verhältnis der Wandstärken zugehöriger Bereiche des Halbzeuges und des fertigen Bleches entsprechen einander; d. h. die Wandstärken der dickeren Be­ reiche des Halbzeuges werden beim Walzen des Halbzeuges zu dem Blech um etwa den gleichen Faktor verringert wie die Wandstär­ ken der dünneren Bereiche. Zum Walzen des Bleches wird das Halbzeug zwischen zwei Walzen eingelegt, wobei die der einen Seite des Halbzeuges bzw. Bleches zugeordnete Walze eine ebene Walzfläche aufweist, während die der anderen Seite des Halbzeuges bzw. Bleches zugeordnete Walze eine gestufte Walz­ fläche aufweist.
Aus der DE-OS 23 43 579 ist ein weiteres Verfahren und eine Vorrichtung zur Formung eines Bleches mit gestuftem Querschnitt und unterschiedlichen Materialstärken bekannt. Auch nach der Lehre dieser Schrift werden zum Herstellen des Bleches vorge­ formte Halbzeuge verwendet, wobei vorgeschlagen wird, das Halbzeug durch prägendes Walzen, Gesenkbearbeitung, Längs­ schweißen an den Rändern von Blechstreifen unterschiedlicher Dicke, Schneiden, Fräsen oder eine sonstige spanabhebende Be­ arbeitungsweise herzustellen. Die Gesenkbearbeitung ist aller­ dings nur bei in Walzrichtung verhältnismäßig kurzen Halbzeugen sinnvoll, während das Längsschweißen insbesondere bei Leicht­ metallen und die spanabhebenden Bearbeitungsweise recht auf­ wendig sind. Das prägende Walzen eines als Metallblock (Bramme) ausgebildeten Rohlings zu dem Halbzeug ist ebenso wie das Formwalzen des Halbzeuges zu dem Blech mit einem hohen appara­ tiven und energetischen Aufwand verbunden. So ist insbesondere bei dem Walzen des Halbzeuges der aufzubringende Druck und/oder der Energiebedarf zur Temperierung des Metalls des Rohlings beim Walzen sehr hoch. Des weiteren haben derartige Walzstraßen einen hohen Platzbedarf auf. Auch ist die Maschinensteuerung recht aufwendig, da u. a. die Winkelgeschwindigkeit der die dünneren Wandstärken aufweisenden Abschnitte des Bleches wal­ zenden Bereiche der gestuften Walze geringer sein muß, als die die dickeren Abschnitte walzenden Bereiche dieser Walze. Diese unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten sind daher notwendig, damit die Tangetialgeschwindigkeit dieser einen unterschied­ lichen Durchmesser aufweisenden Walzenbereich etwa gleich ist.
Aus der DE-OS 14 52 646 ist ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen, insbesondere von geschlossenen Hohlträgern bekannt, deren Wanddicken entsprechend ihrer Beanspruchung variieren.
Des weiteren weist der Hohlträger nur eine in Umfangsrichtung verzweigungsfrei in sich zurückkehrende Wandung auf. Bei diesem Verfahren wird aus einem als Rohling verwendeten Blechband gleichmäßigen Querschnittes ein Halbzeug gewalzt, dessen Quer­ schnittsverlauf gestuft ist und dessen unterschiedliche Wand­ stärken bereits den gewünschten Wandstärken des daraus zu bil­ denden Bauteiles entspricht. Der Querschnittsverlauf des Halb­ zeuges ist hierbei derart gewählt, daß aus diesem Halbzeug das Bauteil gebogen werden kann, wobei die Bereiche größerer Wand­ stärke an denjenigen Stellen des Bauteiles angeordnet sind, die der höheren Beanspruchung unterliegen. Zuletzt werden dann die freien, aneinander gestoßenen Längsränder des Halbzeuges mit­ einander verschweißt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung eines im Querschnitt gestuften Bleches mit unterschiedlichen Wanddicken zu vereinfachen. Des weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, daß das hergestellte Blech zumindest auf einer Seite eine für eine Außenseite bspw. einer Kfz-Karosserie geeignete Oberflächengüte aufweisen soll.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung eines stranggepreßten Profils mit unterschiedlichen Wandstärken gemäß dem Anspruch 1, durch ein rohrförmiges Hohlprofil gemäß dem Anspruch 2 und durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch 10 ge­ löst. Durch die Verwendung eines stranggepreßten Profils, des­ sen Wandungen im Prinzip denen eines daraus herzustellenden Halbzeuges entsprechen, ist zumindest der Teilprozeß der Her­ stellung des Halbzeuges vereinfacht. Insbesondere ist dies bei Blechen aus Leichtmetallen günstig, da u. a. hier die Technik des Strangpressens sehr weit entwickelt ist. Des weiteren ist der Schmelzpunkt von Leichtmetallen gegenüber Eisen oder Stahl gering, weshalb auch die benötigte Energiemenge beim Strangpressen verhältnismäßig gering ist. Durch das Walzen des Halbzeuges wird eine hohe Oberflächengüte des Bleches wird er­ reicht, wobei durch das Walzen gleichzeitig noch eine gute Maßhaltigkeit des Bleches gewährleistet ist.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind den Un­ teransprüchen entnehmbar. Im übrigen wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt eines stranggepreßtes Profils zum Walzen eines Bleches mit einer Stufe und zwei ver­ schiedenen Wanddicken,
Fig. 2 einen Querschnitt eines weiteren stranggepreßten Pro­ fils zum Walzen eines Bleches mit zwei Stufen und ebenfalls zwei verschiedenen Wanddicken,
Fig. 3 einen Querschnitt eines rohrförmigen Hohlprofils zur Herstellung zweier unterschiedlicher Halbzeuge ent­ sprechend den Profilen nach Fig. 1 und 2 für zwei unterschiedliche Bleche,
Fig. 4 zwei komplementär zueinander aufeinandergelegte Profile entsprechend Fig. 1 mit dazwischen angeordnetem Trennmittel zum Walzen zwischen zylindrischen Walzen,
Fig. 5 einen Querschnitt eines stranggepreßten Hohlprofils mit zwei sich gegenüberliegenden, Komplementär-Profile bildenden Teilwandungsbereichen und
Fig. 6 einen Querschnitt eines weiteren stranggepreßten Hohl­ profils mit zwei sich fluchtend gegenüberliegenden, komplementären und ausschließlich auf seiner Innen­ oberfläche profilierten Teilwandungsbereichen.
In Fig. 1 ist ein Querschnitt eines stranggepreßten Profils 1 zum Walzen eines Bleches mit einer Stufe und zwei verschiedenen Wanddicken dargestellt. Zur Herstellung des Bleches wird dieses vorzugsweise aus Aluminium gefertigte Profil 1 in eine gestufte Walzenanordnung eingelegt, in welcher die unterschiedlichen Wanddicken des Profils 1 um etwa den gleichen Faktor reduziert werden. Die Verwendung derartiger Profile 1, wie auch der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele, ist insbeson­ dere im Karosseriebau von Kraftfahrzeugen sinnvoll, da hier das Gewicht der Karosserie insbesondere aus Verbrauchsgründen ver­ ringert bzw. der Massenzuwachs reduziert werden soll. Durch die Verwendung dieser Profile 1 zum Walzen der gestuften Bleche, ist dies insbesondere an dickenreduzierenden Übergangsstellen der Karosserie in kostengünstiger und verfahrensvereinfachender Weise ermöglicht, da diese Stellen nicht mehr durch Ver­ schweißungen oder spanabhebende Maßnahmen oder aufwendigen und langwierigen Walzverfahren hergestellt werden müssen.
In Fig. 2 ist ein Querschnitt eines weiteren stranggepreßten Profils 2 zum Walzen eines Bleches dargestellt, das ebenfalls zwei verschiedenen Wanddicken, aber im Gegensatz zu dem Profil 1 nach Fig. 1 zwei Stufen aufweist. Die Herstellung und die Verwendung dieses Profils 2 sind, bis auf die den unterschied­ lichen Querschnitt des Profils 2 vorgebende Maske, ähnlich de­ nen des Profils 1 nach Fig. 1, weshalb hier nicht weiter dar­ auf eingegangen wird.
Zur Fertigung der Profile 1 und 2 nach Fig. 1 und 2 sind in herkömmlicher Weise zwei unterschiedliche Masken und auch eine getrennte Lagerhaltung notwendig. Dies kann mittels eines rohrförmigen Hohlprofils 3, dessen Querschnitt in Fig. 3 dar­ gestellt ist, verbessert werden. Das Hohlprofil 3 nach Fig. 3 weist einen kreisähnlichen Querschnitt auf, wobei die eine Hälfte seiner Wandung dicker als deren andere Hälfte ausgebil­ det ist. Zur Herstellung des Profils 1 nach Fig. 1 wird der Mantel des Hohlprofils 3 entlang einer Mantellinie 12, die entlang des Sprunges der Wanddicke der Wandung angeordnet ist, insbesondere durch Schneiden aufgetrennt und anschließend in eine Ebene zu einem dem Profil 1 nach Fig. 1 entsprechenden Halbzeug umgeformt und der Walzenanordnung zum Walzen des Bleches übergeben. Zur Herstellung eines Profils 2 nach Fig. 2 wird der Mantel des Hohlprofils 3 entlang der Mantellinie 13 aufgetrennt, ebenfalls umgeformt und gewalzt.
In Fig. 4 sind zwei komplementär zueinander aufeinandergelegte Profile 1 entsprechend Fig. 1 dargestellt, zwischen denen ein Trennmittel angeordnet ist. Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß diese aufeinandergelegten Profile 1 gleichzeitig und ge­ meinsam gewalzt werden können. Insbesondere ist dies sinnvoll, da hierbei in einem einzigen Walzvorgang zwei Bleche fertig­ gestellt werden, wobei dies günstigerweise auch noch mit ein­ fachen, unabgestuften zylindrischen Walzen in einem einfach zu beherrschenden Walzvorgang möglich ist.
Ein die vorangegangene Bearbeitungsweise bevorzugendes Hohl­ profil 4 ist in Fig. 5 dargestellt. Das im Querschnitt darge­ stellte, stranggepreßte und an seiner äußeren Oberfläche pro­ filierte Hohlprofil 4 weist in Umfangsrichtung einen Wanddicken­ verlauf auf, bei dem eine bestimmte Gesetzmäßigkeit, im folgenden Teilwandungsbereich 6, 7 genannt, periodisch und zwar zweimal wiederkehrt. Insbesondere sind die sich gegenüberlie­ genden Teilwandungsbereiche 6, 7 Komplementär-Profile bildend angeordnet, wobei jeder Querschnitt eines Teilwandungsbereiches 6, 7 einen Querschnitts aufweist, der ähnlich dem des später daraus zu bildenden Halbzeuges, im vorliegenden Fall dem Profil 1 gemäß Fig. 1, ausgebildet ist. Durch diese Ausbildung des stranggepreßten Hohlprofils 4 werden die beiden die Profile bildenden Teilwandungsbereiche 6, 7 zugleich in einem einzigen Arbeitsschritt stranggepreßt. Die beiden Teilwandungsbereiche 6, 7 sind entlang ihrer Längsränder durch in Umfangsrichtung liegende Wandungspartien 10 verbunden, wobei die Wandungspar­ tien 10 eine Wandstärke aufweisen, die geringer ist als die kleinste Wandstärke der Teilwandungsbereiche 6, 7. Des weiteren sind die Wandungspartien 10 nach außen gebogen, damit gewähr­ leistet ist, daß sie bei einem Aneinanderpressen der beiden Teilwandungsbereiche 6, 7 aus deren Anlagebereich verdrängt werden.
Um eine günstige Herstellung des Bleches zu ermöglichen, ist es hierbei sinnvoll, die beiden Teilwandungsabschnitte 6, 7 vor dem Walzen unter Beseitigung der beiden Wandungspartien 10 an zwei gegenüberliegenden Mantellinien 14, 15 zu trennen, wobei aller­ dings ein Abtrennen der beiden Wandungspartien 10 prinzipiell auch erst nach erfolgtem Walzen möglich ist. Um eine Trennung der beiden gemeinsam gewalzten Teilwandungsbereiche 6, 7 zu er­ möglichen, ist es zweckmäßig zwischen dem ersten Teilwandungs­ bereich 6 und dem gegenüberliegende zweiten Teilwandungsbereich 7 eine Trennmittel anzuordnen.
Ein für einen gemeinsamen Walzvorgang mit zylindrischen ungestuften Walzen geeignetes Hohlprofil 5 ist im Querschnitt in Fig. 6 dargestellt. Das Hohlprofil 5 nach Fig. 6 ist aus­ schließlich auf seiner Innenoberfläche 18 profiliert ausgebil­ det, wobei die zwei komplementär zueinander angeordneten Teil­ wandungsbereiche 16, 17 fluchtend einander gegenüberliegen. Da­ durch ist das Zusammenpressen der Teilwandungsbereiche 16, 17 unter Zwischenfügung eines Trennmittels vereinfacht. Ebenso reduziert sich der Aufwand beim anschließenden Walzen.

Claims (14)

1. Verwendung eines vorzugsweise geschlossenen, stranggepreßten Profils (1, 2), insbesondere Hohlprofils (3, 4, 5), mit unter­ schiedlich dicken Wandstärken als Ausgangsmaterial zum Walzen dickenunterschiedlicher Bleche, wobei das Profil (1, 2) bzw. das Hohlprofil (3, 4, 5) vor dem Walzen flachgestreckt wird.
2. Rohrförmiges Hohlprofil mit nur einer in Umfangsrichtung verzweigungsfrei in sich zurückkehrenden Wandung zur Herstel­ lung eines Bleches mit unterschiedlichem Wanddickenverlauf, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung an unterschiedlichen Umfangsstellen unter­ schiedlich dick ist.
3. Hohlprofil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wanddickenverlauf in Umfangsrichtung derart ausgebildet ist, daß eine bestimmte Gesetzmäßigkeit - Teilwandungsbereich (6, 7, 8, 9) - periodisch wiederkehrt, insbesondere zweimal vor­ handen ist.
4. Hohlprofil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Teilwandungsbereich (6, 8) einem zweiten Teil­ wandungsbereich (7, 9) gegenüberliegt und daß die beiden Teil­ wandungsbereiche (6, 7, 8, 9) komplementär zueinander ausgebildet sind.
5. Hohlprofil nach Abspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (8) und der zweite Teilwandungsbereich (9) aus­ schließlich auf der Innenoberfläche (18) des Hohlprofils (5) profiliert sind.
6. Rohling nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Teilwandungsbereich (6, 8) und dem ge­ genüberliegende zweiten Teilwandungsbereich (7, 9) ein Trenn­ mittel angeordnet ist.
7. Rohling nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilwandungsbereiche (6, 7, 8, 9) durch in Um­ fangsrichtung liegende Wandungspartien (10, 11) verbunden sind, die eine Wandstärke aufweisen, die geringer ist als die klein­ ste Wandstärke der Teilwandungsbereiche (6, 7, 8, 9).
8. Rohling nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungspartien (10, 11) des Hohlprofils (3, 4, 5) nach außen gebogen sind.
9. Rohling nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil (1, 2) bzw. Hohlprofil (3, 4, 5) aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium gefertigt ist.
10. Verfahren zur Herstellung eines im Querschnitt gestuften Bleches mit unterschiedlichen Wandstärken, bei dem zunächst ein Halbzeug hergestellt wird, dessen Querschnitt zu dem Quer­ schnitt des Bleches in Dickenrichtung ähnlich ist, und bei welchem Verfahren aus dem Halbzeug das Blech gewalzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß für die Herstellung des Halbzeuges ein Hohlprofil (3, 4, 5) mit am Umfang verteilten, dem gewünschten Wanddickenverlauf des Halbzeuges entsprechendem Wanddickenverlauf stranggepreßt wird, und daß das Hohlprofil (3, 4, 5) entlang einer Mantellinie (12, 13, 24, 25, 16, 17) aufgetrennt und zu dem Halbzeug umgeformt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Komplementär-Profile aufeinandergelegt werden, daß zuvor zumindest eine der profilierten Berührungsseiten der Komplementär-Profile mit einem Trennmittel versehen wird, und daß die beiden Komplementär-Profile gleichzeitig mit zylin­ drischen, d. h. mit ungestuften Walzen ausgewalzt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Komplementär-Profile als Teilwandungsbereiche (6, 7, 8, 9) zugleich in einem gemeinsamen Hohlprofil (4,5) stranggepreßt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Komplementär-Profile vor dem Walzen an zwei ge­ genüberliegenden Mantellinien (14, 15, 16, 17) getrennt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling aus einem Leichtmetall, insbesondere aus Alu­ minium stranggepreßt wird.
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