EP1847334A1 - Verfahren zur Dickenreduzierung von einstückigem Walzgut - Google Patents

Verfahren zur Dickenreduzierung von einstückigem Walzgut Download PDF

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EP1847334A1
EP1847334A1 EP07105761A EP07105761A EP1847334A1 EP 1847334 A1 EP1847334 A1 EP 1847334A1 EP 07105761 A EP07105761 A EP 07105761A EP 07105761 A EP07105761 A EP 07105761A EP 1847334 A1 EP1847334 A1 EP 1847334A1
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rollers
rolling
rolling stock
roller
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Armin Herb
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Hilti AG
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Hilti AG
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/06—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles
    • B21D5/08—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles making use of forming-rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21D35/00—Combined processes according to or processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00
    • B21D35/002—Processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00
    • B21D35/005—Processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00 characterized by the material of the blank or the workpiece
    • B21D35/006—Blanks having varying thickness, e.g. tailored blanks

Definitions

  • the invention relates to a method for reducing the thickness of one-piece rolling, the type mentioned in the preamble of claim 1, and a rolling device for carrying out the method.
  • a profile does not necessarily have to have a constant material thickness or material thickness over its circumference.
  • the material thickness can be partially reduced.
  • a partial reduction in thickness by a single-stage rolling by cold rolling on a strip-shaped rolling stock is not useful because due to the friction across the roller and the stiffness of the flat rolled material, the thickness reduction is converted only in one stretch in the longitudinal direction or rolling direction and a material consolidation. This leads to internal stresses and strong distortions of the strip-shaped rolling stock.
  • a method for forming thickness-profiled one-piece rolling stock in which, in order to form a reduced-thickness region, the starting material is shaped in the width direction by means of rollers which penetrate different depths into the starting material over the width of the rolling stock.
  • a disadvantage of the known solution is that depending on the width of the area reduced in thickness, five or more forming stages must be provided. These must be due be arranged in order of size before a standard profiling or the Abwalzungen must be prepared separately in a separate rolling process in advance. Such measures increase the cost of production, so that the economic benefit is not given despite the reduction in thickness created.
  • the object of the invention is to provide a method for reducing the thickness of one-piece rolling, in which a regional reduction in thickness can be achieved with a small additional effort in a profiling of the rolling stock.
  • the rolling stock in a first step, is provided with at least two bends extending at a distance parallel to the longitudinal extension and in a further step by means of two oppositely arranged rollers each having at least one embossing area arranged obliquely to the axis of rotation of the rollers Area between bends is reduced in thickness.
  • the bent turning areas of the rolling stock are advantageously bent at an angle to the area between the turning areas of 15 ° to 150 °.
  • the displaced material flow without great resistance to the outside without the regional reduction in thickness leads to internal stresses and strong distortions of the rolling stock.
  • the rolling stock is formed band-shaped, which is subsequently formed into a plurality of profile shapes.
  • the strip-shaped rolling stock forms, for example, a sheet-metal strip which is provided with at least one thickness-reduced area by means of the method according to the invention.
  • the thickness reduction takes place on the rolling stock at the same time with the formation of a profile preform, which enables economical production.
  • the formation of the profile preform is hardly hampered by the rolling to reduce the thickness and the resulting lateral flow of the displaced material portion.
  • the thick profiled sheet metal strip is formed into a C-shaped mounting rail.
  • C-shaped mounting rails represent a material-intensive profile, so that by means of the inventive method, the manufacturing costs for such a profile due the reduction in thickness and the resulting savings in material can be significantly reduced.
  • the thickness of the bottom section between openings arranged therein and also the thickness of the side walls can be partially reduced, these thickness reductions being only insignificantly influenced by the static behavior of the C-shaped mounting rail.
  • a rolling device for carrying out the reduction in thickness has two rolls arranged opposite one another, each of which has at least one embossing region arranged obliquely to the axis of rotation of the rolls, wherein the embossing regions are aligned parallel to one another on the rolls arranged opposite one another.
  • each roller has at least two obliquely arranged Abgarge Suitee, whereby two areas of the rolling can be reduced simultaneously.
  • the at least two obliquely arranged Abgarge Schemee a roller are arranged at an angle to each other, which additionally any resulting internal stresses or occurring distortions of the rolling stock can be prevented.
  • the rollers are profiling rollers for creating a profile preform.
  • the rolling stock can be formed into a profile preform, which is subsequently shaped into the desired profile.
  • the formation of the profile preform is hardly hampered by the rolling to reduce the thickness and the resulting lateral flow of the displaced material portion.
  • FIGS. 1 and 2 schematically show the method and a first rolling device 11.
  • the rolling device 11 has a first roller 12 and an oppositely disposed second roller 16.
  • the first roller 12 has an obliquely arranged to the rotational axis 13 Abgarge Scheme 14.
  • the second roller 16 has an obliquely arranged to the rotation axis 17 Abgarge Scheme 18.
  • the Abgarge Schemee 14 and 18 are aligned parallel to each other and include with their respective axes of rotation 13 and 17, an angle A and B of about 45 °.
  • the rolling stock 21 is strip-shaped and has a thickness D.
  • the rolling stock 21 is provided before the thickness reduction with two, at a distance from each other parallel to the longitudinal extent extending bends 25 for forming two turning areas 22.
  • the turning areas 22 were bent at an angle of 80 ° to the region 23 lying between the bends 25.
  • the area 23 between the turning areas 22 is reduced to the thickness E. Due to the different peripheral speeds on the rollers 12 and 16 in the region of their Abgarge Schemee 14 and 18 results in a longitudinal slip, which eliminates the frictional resistance of the rollers 12 and 16 transversely to the strip-shaped rolling stock 21 and the reduction of the thickness D by broadening of the rolling material 21 in the direction the arrows 24 compensates. By the previously bent not to be reduced in the thickness D turning areas 22 of the rolling stock 21, the displaced material can flow without greater resistance to the outside.
  • FIGS. 4 and 5 schematically show a method for producing a C-shaped mounting rail 40.
  • the rolling stock 41 is formed band-shaped and provided with a plurality of bends 44.
  • the edge regions 45 were bent before the thickness reduction.
  • the rolling device 31 has a first roller 32 and an oppositely disposed second roller 36.
  • the first roller 32 has two obliquely arranged to the rotational axis 33 Abgarge Schemee 34 and 35, which are arranged at an obtuse angle to each other.
  • the second roller 36 also has two obliquely arranged to the rotation axis 37 Abgarge Scheme 38, which are arranged at an obtuse angle to each other.
  • the Abgarge Schemee 34 and 38, as well as the Abgarge Schemee 35 and 39 are each aligned parallel to each other.
  • the rollers 32 and 36 are a part of profiling rollers for creating a profile preform, which is then converted to the C-shaped mounting rail 40.
  • the bead 48 is flat-rolled in the region 46 of the sheet-metal strip 41 with a rolling roller 51 and a counter-roller 52, wherein the wall portions 49 of the mounting rail 40 are aligned simultaneously perpendicular to the bottom portion 47.
  • the rolling roller 51 may be formed as a punch and the counter roller 52 as a counter punch, wherein the punch for flattening the bead 48 is moved in the direction of the arrow 53.
  • the counter punch or the stamp and the counter punch can be moved simultaneously to flattening the bead 48.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dickenreduzierung von einstückigem Walzgut (21), bei dem das Ausgangsmaterial mittels über die Walzgutbreite unterschiedlich tief in das Ausgangsmaterial eindringende Walzen (12, 16) in Breitenrichtung umgeformt wird. In einem ersten Schritt wird das Walzgut (21) mit zumindest zwei, in einem Abstand zueinander parallel zur Längserstreckung verlaufenden Abbiegungen (25) versehen. In einem weiteren Schritt wird mittels der zwei einander gegenüberliegend angeordneten Walzen (12, 16), die jeweils zumindest einen schräg zur Rotationsachse (13, 17) der Walzen (12, 16) angeordneten Abprägebereich (14, 18) aufweisen, der Bereich (23) zwischen den Abbiegungen (25) in der Dicke (D) reduziert wird. Die Erfindung betrifft weiter eine Walzeinrichtung (11) zur Dickenreduzierung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dickenreduzierung von einstückigem Walzgut, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, sowie eine Walzeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Aus Walzgut hergestellte Profile sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Bei materialintensiven Profilen, wie sie beispielsweise C-förmige Montageschienen darstellen, liegt der Anteil der Materialkosten gegenüber den gesamten Herstellungskosten bei über 70%. Somit führen Einsparungen beim Material zu einer wesentlichen Reduktion der Herstellungskosten.
  • Aus statischen Gründen muss ein Profil nicht zwingend über seinen Umfang eine konstante Materialdicke beziehungsweise Materialstärke aufweisen. So kann in den weniger belasteten Abschnitten eines Profils die Materialdicke partiell reduziert werden.
  • Eine partielle Dickenreduktion durch ein einstufiges Abwalzen durch Kaltwalzen an einem bandförmigen Walzgut, wie z. B. einem Blechstreifen, ist nicht sinnvoll, da aufgrund der Reibung quer zur Walze und der Steifigkeit des flachen Walzgutes die Dickenreduktion nur in eine Streckung in Längserstreckung beziehungsweise Walzrichtung und eine Materialverfestigung umgewandelt wird. Dies führt zu inneren Spannungen und starken Verwerfungen des bandförmigen Walzgutes.
  • Aus der DE 101 13 610 A1 ist ein Verfahren zum Ausbilden von dickenprofiliertem einstückigem Walzgut bekannt, bei dem zur Ausbildung eines dickenreduzierten Bereichs das Ausgangsmaterial mittels über die Walzgutbreite unterschiedlich tief in das Ausgangsmaterial eindringenden Walzen in Breitenrichtung umgeformt wird.
  • Nachteilig an der bekannten Lösung ist, dass je nach Breite des in der Dicke reduzierten Bereichs fünf oder mehr Umformstufen vorgesehen werden müssen. Diese müssen aufgrund ihrer Grössenordnung vor einer Standardprofilieranlage angeordnet werden oder die Abwalzungen muss in einem eigenen Abwalzvorgang getrennt vorab hergestellt werden. Solche Massnahmen verteuern die Herstellkosten, so dass der wirtschaftliche Nutzen trotz der geschaffenen Dickenreduktion nicht gegeben ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Dickenreduktion von einstückigem Walzgut zu schaffen, bei dem eine bereichsweise Dickenreduzierung mit einem geringen zusätzlichen Aufwand in einer Profilieranlage für das Walzgut erzielt werden kann.
  • Die Aufgabe ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.
  • Gemäss der Erfindung wird in einem ersten Schritt das Walzgut mit zumindest zwei, in einem Abstand zueinander parallel zur Längserstreckung verlaufenden Abbiegungen versehen und in einem weiteren Schritt mittels zwei einander gegenüberliegend angeordneten Walzen, die jeweils zumindest einen schräg zur Rotationsachse der Walzen angeordneten Abprägebereich aufweisen, der Bereich zwischen den Abbiegungen in der Dicke reduziert wird.
  • Die abgebogenen Abbiegebereiche des Walzgutes werden vorteilhaft in einem Winkel zu dem Bereich zwischen den Abbiegebereichen von 15°bis 150° abgebogen. Damit kann beim Reduzierwalzen zwischen den Abprägebereichen der Walzen das verdrängte Material ohne grösseren Widerstand nach aussen fliessen, ohne dass die bereichsweise Dickenreduktion zu inneren Spannungen und starken Verwerfungen des Walzgutes führt.
  • Bevorzugt ist das Walzgut bandförmig ausgebildet, das anschliessend in eine Vielzahl von Profilformen umformbar ist. Das bandförmige Walzgut bildet beispielsweise einen Blechstreifen aus, der mittels des erfindungsgemässen Verfahren mit zumindest einem dickenreduzierten Bereich versehen wird.
  • Vorzugsweise erfolgt die Dickenreduzierung am Walzgut gleichzeitig mit einer Ausbildung einer Profilvorform, was eine wirtschaftliche Herstellung ermöglicht. Die Ausbildung der Profilvorform wird durch das Abwalzen zur Dickenreduktion und das daraus resultierende seitliche Fliessen des verdrängten Materialanteils kaum behindert.
  • Vorzugsweise wird der dickenprofilierte Blechstreifen zu einer C-förmigen Montageschiene umgeformt. C-förmige Montageschienen stellen ein materialintensives Profil dar, so dass mittels des erfindungsgemässen Verfahrens die Herstellkosten für ein solches Profil infolge der geschaffenen Dickenreduktion und der daraus resultierenden Materialersparnis massgeblich gesenkt werden kann. Bei einer C-förmigen Montageschiene können die Dicke des Bodenabschnitts zwischen in diesem angeordneten Öffnungen und auch die Dicke der Seitenwände partiell reduziert werden, wobei diese Dickenreduktionen auf das statische Verhalten der C-förmigen Montageschiene nur unwesentlich beeinflusst wird.
  • Eine Walzeinrichtung zur Durchführung der Dickenreduzierung weist zwei einander gegenüberliegend angeordneten Walzen auf), die jeweils zumindest einen schräg zur Rotationsachse der Walzen angeordneten Abprägebereich aufweisen, wobei die Abprägebereiche an den einander gegenüberliegend angeordneten Walzen parallel zueinander ausgerichtet sind.
  • Aufgrund der schräg zur Rotationsachse der Walzen angeordneten Abprägebereiche weisen diese Walzen entlang dieser Abprägebereiche unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten auf, was beim Abwalzen einen so genannten Längsschlupf bewirkt. Dieser Längsschlupf hebt den Reibungswiderstand der Walze quer zur Laufrichtung des Walzgutes auf, wobei die Dickenreduzierung durch eine Verbreiterung des Walzgutes ausgeglichen wird.
  • Vorzugsweise weist jede Walze zumindest zwei schräg angeordnete Abprägebereiche auf, wodurch zwei Bereiche des Walzgutes gleichzeitig reduziert werden können.
  • Bevorzugt sind die zumindest zwei schräg angeordneten Abprägebereiche einer Walze in einem Winkel zueinander angeordnet, wodurch zusätzlich allfällig entstehende innere Spannungen oder auftretende Verwerfungen des Walzgutes verhindert werden kann.
  • Vorzugsweise sind die Walzen Profilierungswalzen zum Erstellen einer Profilvorform. Mittels der zumindest zwei, in einem Abstand zueinander parallel zur Längserstreckung verlaufenden Abbiegungen kann das Walzgut in eine Profilvorform umgeformt werden, das anschliessend zu dem gewünschten Profil umgeformt wird. Die Ausbildung der Profilvorform wird durch das Abwalzen zur Dickenreduktion und das daraus resultierende seitliche Fliessen des verdrängten Materialanteils kaum behindert.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    Ein bandförmiges Walzgut vor der Dickenreduktion mit einem erfindungsgemässen Walzverfahren in schematischer Darstellung;
    Fig. 2
    das in Fig. 1 gezeigte bandförmige Walzgut bei der Dickenreduzierung;
    Fig. 3
    das bandförmige Walzgut nach dem in Fig. 2 dargestellten Abwalzvorgang;
    Fig. 4 - 5
    zwei Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Herstellen einer C-förmigen Montageschiene in schematischen Darstellungen.
  • Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In den Figuren 1 und 2 ist schematisch das Verfahren sowie eine erste Walzeinrichtung 11 gezeigt. Die Walzeinrichtung 11 weist eine erste Walze 12 und eine gegenüberliegend angeordnete zweite Walze 16 auf. Die erste Walze 12 weist einen schräg zu deren Rotationsachse 13 angeordneten Abprägebereich 14 auf. Die zweite Walze 16 weist einen schräg zu deren Rotationsachse 17 angeordneten Abprägebereich 18 auf. Die Abprägebereiche 14 und 18 sind parallel zueinander ausgerichtet und schliessen mit ihren jeweiligen Rotationsachsen 13 bzw. 17 einen Winkel A bzw. B von etwa 45° ein.
  • Das Walzgut 21 ist bandförmig ausgebildet und weist eine Dicke D auf. In einem ersten Schritt wird das Walzgut 21 vor der Dickenreduzierung mit zwei, in einem Abstand zueinander parallel zur Längserstreckung verlaufenden Abbiegungen 25 zur Ausbildung von zwei Abbiegebereichen 22 versehen. Die Abbiegebereiche 22 wurden in einem Winkel von 80° zu dem zwischen den Abbiegungen 25 liegenden Bereich 23 abgebogen.
  • Zwischen dem Abprägebereich 14 der Walze 12 und dem Abprägebereich 18 der Walze 16 wird der Bereich 23 zwischen den Abbiegebereichen 22 bis auf die Dicke E reduziert. Aufgrund der unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten an den Walzen 12 und 16 im Bereich ihrer Abprägebereiche 14 bzw. 18 entsteht ein Längsschlupf, welcher den Reibungswiderstand der Walzen 12 und 16 quer zum bandförmigen Walzgut 21 aufhebt und die Reduzierung der Dicke D durch eine Verbreiterung des Walzgutes 21 in Richtung der Pfeile 24 ausgleicht. Durch die zuvor abgebogenen nicht in der Dicke D zu reduzierenden Abbiegebereiche 22 des Walzgutes 21 kann das verdrängte Material ohne grösseren Widerstand nach aussen fliessen.
  • In den Figuren 4 und 5 ist schematisch ein Verfahren zum Herstellen einer C-förmigen Montageschiene 40 dargestellt. Das Walzgut 41 ist bandförmig ausgebildet und mit mehreren Abbiegungen 44 versehen. Die Randbereiche 45 wurden vor der Dickenreduktion umgebogen. Der Bereich 46 des Walzgutes 41, der den Bodenabschnitt 47 der Montageschiene 40 ausbildet, wurde vorgängig mit einer Sicke 48 versehen.
  • Die Walzeinrichtung 31 weist eine erste Walze 32 und eine gegenüberliegend angeordnete zweite Walze 36 auf. Die erste Walze 32 weist zwei schräg zu deren Rotationsachse 33 angeordnete Abprägebereiche 34 und 35 auf, die in einem stumpfen Winkel zueinander angeordnet sind. Die zweite Walze 36 weist ebenfalls zwei schräg zu deren Rotationsachse 37 angeordneten Abprägebereich 38 auf, die in einem stumpfen Winkel zueinander angeordnet sind. Die Abprägebereiche 34 und 38 sind wie auch die Abprägebereiche 35 und 39 jeweils parallel zueinander ausgerichtet. Die Walzen 32 und 36 sind ein Teil von Profilierungswalzen zum Erstellen einer Profilvorform, welche anschliessend zu der C-förmigen Montageschiene 40 umgeformt wird.
  • Zwischen den Abprägebereichen 34 und 35 der Walze 32 und den Abprägebereichen 38 und 39 der Walze 36 werden gleichzeitig zwei zwischen den Abbiegungen 44 und den Randbereichen 45 liegende Bereiche 43 an dem Walzgut 41 dickenreduziert, wobei das verdrängte Material das Walzgut 41 verbreitert.
  • Anschliessend wird mit einer Walzrolle 51 und einer Gegenrolle 52 die Sicke 48 im Bereich 46 des Blechstreifens 41 flachgewalzt, wobei die Wandabschnitte 49 der Montageschiene 40 gleichzeitig senkrecht zum Bodenabschnitt 47 ausgerichtet werden. Alternativ kann die Walzrolle 51 als ein Stempel und die Gegenrolle 52 als Gegenstempel ausgebildet sein, wobei der Stempel zum Flachdrücken der Sicke 48 in Richtung des Pfeils 53 bewegt wird. Weiter kann auch der Gegenstempel oder der Stempel und der Gegenstempel gleichzeitig zum Flachdrücken der Sicke 48 verfahren werden.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Dickenreduzierung von einstückigem Walzgut (21; 41), bei dem das Ausgangsmaterial mittels über die Walzgutbreite unterschiedlich tief in das Ausgangsmaterial eindringende Walzen (12, 16; 32, 36) in Breitenrichtung umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
    in einem ersten Schritt das Walzgut (21; 41) mit zumindest zwei, in einem Abstand zueinander parallel zur Längserstreckung verlaufenden Abbiegungen (25; 44) versehen wird und
    in einem weiteren Schritt mittels zwei einander gegenüberliegend angeordneten Walzen (12, 16; 32, 36), die jeweils zumindest einen schräg zur Rotationsachse (13, 17; 33, 37) der Walzen (12, 16; 32, 36) angeordneten Abprägebereich (14, 18; 34, 35, 38, 39) aufweisen, der Bereich (23; 43) zwischen den Abbiegungen (25; 44, 45) in der Dicke (D) reduziert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzgut (21; 41) bandförmig ausgebildet ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dickenreduzierung gleichzeitig mit einer Ausbildung einer Profilvorform erfolgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das bandförmige Walzgut (41) zu einer C-förmigen Montageschiene (40) umgeformt wird.
  5. Walzeinrichtung zur Durchführung der Dickenreduzierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch zwei einander gegenüberliegend angeordneten Walzen (12, 16; 32, 36), die jeweils zumindest einen schräg zur Rotationsachse (13, 17; 33, 37) der Walzen (12, 16; 32, 36) angeordneten Abprägebereich (14, 18; 34, 35, 38, 39) aufweisen, wobei die Abprägebereiche (14, 18; 34, 38 bzw. 35, 39) an den einander gegenüberliegend angeordneten Walzen (12, 16; 32, 36) parallel zueinander ausgerichtet sind.
  6. Walzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Walze (32, 36) zumindest zwei schräg angeordnete Abprägebereiche (34, 35 bzw. 38, 39) aufweist.
  7. Walzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden schräg angeordneten Abprägebereiche (34, 35 bzw. 38, 39) einer Walze (32, 36) in einem Winkel zueinander angeordnet sind.
  8. Walzeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen (12, 16; 32, 36) Profilierungswalzen zum Erstellen einer Profilvorform sind.
EP07105761A 2006-04-18 2007-04-05 Verfahren zur Dickenreduzierung von einstückigem Walzgut Withdrawn EP1847334A1 (de)

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