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 ProfileInfo
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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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