DE4333500C2 - Verfahren zur Herstellung eines im Querschnitt gestuften Bleches mit unterschiedlichen Wandstärken sowie Verwendung eines Paares stranggepreßter Profile - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines im Querschnitt gestuften Bleches mit unterschiedlichen Wandstärken sowie Verwendung eines Paares stranggepreßter Profile

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines im Querschnitt gestuften und ein Vollprofil aufweisenden Bleches mit unterschiedlichen Wanddicken sowie eine Verwendung eines Paares stranggepreßter Profile gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 6.
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 aufwei­ sende Halbzeug zur Herstellung des Bleches ist an den späteren Stufen des aus dem Halbzeug zu walzenden Bleches bereits gestuft ausgebildet und weist ebenfalls bereits unterschiedliche Wand­ stärken auf. Das Verhältnis der Wandstärken zugehöriger Bereiche des Halbzeuges und des fertigen Bleches entsprechen einander; d. h. die Wandstärken der dickeren Bereiche des Halbzeuges werden beim Walzen des Halbzeuges zu dem Blech um etwa den gleichen Fak­ tor verringert wie die Wandstärken der dünneren Bereiche. Zum Walzen des Bleches wird das Halbzeug zwischen zwei Walzen einge­ legt, wobei die der einen Seite des Halbzeuges bzw. Bleches zuge­ ordnete Walze eine ebene Walzfläche aufweist, während die der anderen Seite des Halbzeuges bzw. Bleches zugeordnete Walze eine gestufte Walzfläche aufweist.
Aus der DE-OS 23 43 579 ist ein weiteres Verfahren und eine Vor­ richtung zur Formung eines Bleches mit gestuftem Querschnitt und unterschiedlichen Materialstärken bekannt. Auch nach der Lehre dieser Schrift werden zum Herstellen des Bleches vorgeformte Halbzeuge verwendet, wobei vorgeschlagen wird, das Halbzeug durch prägendes Walzen, Gesenkbearbeitung, Längsschweißen an den Rän­ dern von Blechstreifen unterschiedlicher Dicke, Schneiden, Fräsen oder eine sonstige spanabhebende Bearbeitungsweise herzustellen. Die Gesenkbearbeitung ist allerdings nur bei in Walzrichtung ver­ hältnismäßig kurzen Halbzeugen sinnvoll, während das Längs­ schweißen insbesondere bei Leichtmetallen und die spanabhebenden Bearbeitungsweise recht aufwendig 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 apparativen und energetischen Aufwand verbunden. So ist insbesondere bei dem Walzen des Halbzeuges der auf zubringende 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 Maschinen­ steuerung recht aufwendig, da u. a. die Winkelgeschwindigkeit der die dünneren Wandstärken aufweisenden Abschnitte des Bleches walzenden Bereiche der gestuften Walze geringer sein muß, als die die dickeren Abschnitte walzenden Bereiche dieser Walze. Diese unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten sind daher notwendig, damit die Tangentialgeschwindigkeit dieser einen unterschiedlichen 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 ver­ zweigungsfrei in sich zurückkehrende Wandung auf. Bei diesem Ver­ fahren wird aus einem als Rohling verwendeten Blechband gleich­ mäßigen Querschnittes ein Halbzeug gewalzt, dessen Querschnitts­ verlauf gestuft ist und dessen unterschiedliche Wandstärken bereits den gewünschten Wandstärken des daraus zu bildenden Bau­ teiles entspricht. Der Querschnittsverlauf des Halbzeuges ist hierbei derart gewählt, daß aus diesem Halbzeug das Bauteil gebo­ gen werden kann, wobei die Bereich größerer Wandstärke an denje­ nigen Stellen des Bauteiles angeordnet sind, die der höheren Be­ anspruchung unterliegen. Zuletzt werden dann die freien, anein­ ander gestoßenen Längsränder des Halbzeuges miteinander ver­ schweißt.
Aus der DE-AS 11 32 080 ist die Verwendung eines Hohlprofils zur Herstellung eines dünnwandigen Rohres, also weiterhin eines Hohl­ profils, bekannt, das zur Herstellung von dünnwandigen Rohren flachgedrückt, in dem flachen Zustand ausgewalzt und anschließend die Wandung wieder auseinandergedrückt wird, wodurch das gewollte dünnwandige Rohr gebildet wird.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung eines im Quer­ schnitt gestuften Bleches mit unterschiedlichen Wanddicken zu vereinfachen, wobei das herzustellende Blech zumindest auf einer Seite eine für eine Außenseite bspw. einer Kfz-Karosserie geeig­ nete Oberflächengüte aufweisen soll.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch 1 und durch die Verwendung eines stranggepreßten Profils mit unterschiedlichen Wandstärken gemäß dem Anspruch 6 ge­ löst.
Durch die Verwendung eines stranggepreßten Profils, dessen Wandungen im Prinzip denen eines daraus herzustellenden Halb­ zeuges entsprechen, ist zumindest der Teilprozeß der Herstellung des Halbzeuges vereinfacht und zwar dadurch, daß die strangge­ preßten Profile nur formschlüssig aufeinandergelegt werden müssen und anschließend mit zylindrischen Walzen weiter verformt werden können. Insbesondere ist dies bei Blechen aus Leichtmetallen gün­ stig, da u. a. hier die Technik des Strangpressens sehr weit ent­ wickelt 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 erreicht, wobei durch das Walzen gleichzeitig noch eine gute Maßhaltigkeit des Bleches gewährleistet ist.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unter­ ansprüchen entnehmbar. Im übrigen wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen im folgen­ den 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 Wanddic­ kenverlauf 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 (8)

1. Verfahren zur Herstellung eines im Querschnitt gestuften und ein Vollprofil aufweisenden Bleches mit unterschiedlichen Wandstärken, bei dem zunächst ein Halbzeug hergestellt wird, dessen Querschnitt zu dem Querschnitt des Bleches in Dickenrichtung ähnlich ist, und bei welchem 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, 16, 17) aufgetrennt und zu dem Halbzeug umgeformt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Komplementär-Profile aufeinandergelegt werden, daß zu­ vor zumindest eine der profilierten Berührungsseiten der Komplementär-Profile mit einem Trennmittel versehen wird, und daß die beiden Komplementär-Profile gleichzeitig mit zylindri­ schen, d. h. mit ungestuften Walzen ausgewalzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Komplementär-Profile als Teilwandungsbereiche (6, 7, 8, 9) zugleich in einem gemeinsamen Hohlprofil (4, 5) strang­ gepreßt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Komplementär-Profile vor dem Walzen an zwei ge­ genüberliegenden Mantellinien (14, 15, 16, 17) getrennt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling aus einem Leichtmetall, insbesondere aus Alu­ minium stranggepreßt wird.
6. Verwendung eines Paares gleicher stranggepreßter Profile (1),
  • - die jeweils in Querrichtung eine unterschiedlich dicke Wandstärke aufweisen und
  • - die spiegelbildlich flach in der Weise aufeinandergelegt sind, daß die nach außen weisenden Flachseiten plan und parallel zueinander angeordnet sind,
zum Walzen von flachliegenden vollprofilierten Blechen.
7. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilpaar (1, 2) ein Hohlprofil (3, 4, 5) ist, das im Querschnitt einen sich verändernden Wanddickenverlauf aufweist, wobei das Hohlprofil (3, 4, 5) vor dem Walzen flachgestreckt wird.
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