EP2208555B1 - Procédé de laminage et dispositif de laminage pour la fabrication d'une bande de métal ayant une épaisseur variant en largeur - Google Patents

Procédé de laminage et dispositif de laminage pour la fabrication d'une bande de métal ayant une épaisseur variant en largeur Download PDF

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EP2208555B1
EP2208555B1 EP09012186A EP09012186A EP2208555B1 EP 2208555 B1 EP2208555 B1 EP 2208555B1 EP 09012186 A EP09012186 A EP 09012186A EP 09012186 A EP09012186 A EP 09012186A EP 2208555 B1 EP2208555 B1 EP 2208555B1
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metal strip
roll
forming
groove
roller
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Frank Bertram
Hans-Peter Grether
Erwin Karle
Ralf Kummle
Thomas Krückels
Anatolij Rerich
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Dreistern GmbH and Co KG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H8/00—Rolling metal of indefinite length in repetitive shapes specially designed for the manufacture of particular objects, e.g. checkered sheets

Definitions

  • the invention relates to a rolling method and a rolling apparatus for producing a metal strip having a width varying over its width from a flat metal strip by means of a number of groups of roll forming tools arranged in line one behind another according to the preambles of claims 1 and 7.
  • a group of roll forming tools comprises at least one forming roller which generates at least one first recess on at least one surface of the metal strip in which the thickness of the strip is reduced.
  • Metal sheets or sheet metal parts made from metal strips are used in many fields of engineering such as the automobile industry, household and consumer goods industry and the like. Depending on the field of application, the sheets or sheet metal parts are formed into profiles, in which case roll profiling methods are to be mentioned in particular which produce metal profiles by means of profiling machines with a plurality of roll forming tools made of metal strips.
  • Sheet metal, sheet metal parts and profiles with load-adapted thickness structure were previously often produced by welding techniques.
  • sheet metal parts of different thicknesses are butt welded together, or reinforcing plates are welded onto particularly stressed areas of a component that is too thin in itself.
  • this approach is not optimal in several ways. Because the additional welding process generates significant additional costs. Furthermore, a weld always represents a weak spot in the component due to the thermal structural changes produced during welding.
  • a metal strip with, for example, a thinned central region and two thicker edge regions, which can be cut into blanks, for example, or further processed into profiles having load-adapted material thicknesses. From this prior art, the present invention is based.
  • the present invention is therefore based on the object to further simplify or improve a rolling process and a rolling device of the type mentioned in relation to the problems described.
  • the core of the present invention is therefore to be seen in the fact that the metal strip is bent out of its original direction of movement at least at the first puncture along a rolling on the metal strip surface of a roll forming tool involved in the puncture. Since the axis of the roll forming tool is necessarily transverse to the direction of movement of the metal strip, this results in a bending of the metal strip to a surface thereof, namely around the axis of the roll forming tool in a predetermined radius. This radius can be chosen so small that the metal strip is bent beyond its yield point, resulting in advantageous microstructural changes in the material. This is not necessary. In any case, the bend running transversely to the metal strip lowers the spreading resistance and leads to a slight flow of material of the material displaced during the penetration in the width direction. The attachment of a longitudinal auxiliary bend is unnecessary hereby.
  • top and bottom being the two directions corresponding to the normal on the surfaces of the metal strip
  • change in the direction of movement of the metal strip according to the invention when piercing upwards and downwards is effected by at least part of the roll forming tools and / or or deflection rollers are arranged so alternately above and / or below the original direction of movement of the metal strip, that the direction of movement of the metal strip changes alternately upwards, in the original direction of movement and / or downwards.
  • the metal strip can thus be guided by alternately up and down offset roll forming tools or pulleys so that it also alternately changes its direction;
  • the metal strip in each case passes two above and then two arranged below the original direction of movement punctures or pulleys, so that it each bent at the first of the two equally high punctures in the original direction of movement and the second of these punctures then is bent down or up. It is only important in each case that the metal strip according to the invention changes its direction of movement when puncturing.
  • Such an arrangement may, in the context of the present invention, be such that the roll forming tools participating in the punctures are arranged in groups above and below the original direction of movement of the metal strip.
  • these are each a forming roll and a counter roll, which form a nip between them, and which together form the groups of roll forming tools of a recess.
  • one group consisting of a form roller and an opposing roller can thus be arranged one behind the other, offset up and down, relative to one another.
  • the roll forming tools are arranged in the manner of a straightening machine, that is, the roll forming tools are arranged offset in the working direction alternately above and / or below the original direction of movement of the metal strip and each roll forming with the two adjacent Rollformwerkmaschineen each form a nip.
  • a straightening machine arrangement is easy to store and the forces occurring in it are easy to control;
  • Rollformwerkmaschine radii can be selected, which bend the metal strip beyond the yield strength of his material out - at least initially - so that there is also a straightening effect for the metal strip, with the corresponding benefits, such as flatness and stress reduction of the final partially reduced thickness metal strip.
  • FIG. 1 shows a total of six pairs of roll forming tools, each consisting of a forming roller 1 and a counter-roller 2, which each form a nip 3 between them.
  • Each pair of roll forming tools 1, 2 forms a group a, b, c ... of roll forming tools through which a metal strip (not shown) is passed.
  • the direction of movement 4 of this metal band lies in the plane of the drawing and is directed from left to right.
  • the metal strip is deflected downwards, guided along the counter-roller 2, while it is deflected upwards in the group b, here guided by the forming roller 1. This is repeated periodically over the further groups c ff ,
  • FIG. 2 is an arrangement of the roll forming tools 1, 2 illustrated by the "straightening machine principle".
  • an upper row of forming rollers 1 and a lower row of counter rollers 2 constitute the individual groups a, b, c ... of roll forming tools, each group being formed by two counter rollers 2 and a forming roller 1.
  • the form roles of the middle groups b, c ... thus each belong to two groups.
  • the (not shown here again) metal strip is guided as in a straightening machine along each roll forming tool 1, 2 and thereby deflected in each case in the formed between the roll forming tools 3 columns.
  • FIG. 3 A variation of this straightening machine arrangement is in FIG. 3 shown.
  • the gaps 3 between the forming rollers 1 and the counter rollers 2 of each individual group a, b, c... Of roll forming tools have different widths, so that the gap 3 passed first between the forming roll 1 and the metal strip (again not shown here) first counter-roller 2 is larger than the gap 3 'between the forming roller 1 and the second counter-roller 2' of the group a, which subsequently passes from the metal belt.
  • the puncture of the forming roller 1 of this first group a in the surface of the metal strip thus takes place in two stages, in the first gap 3 initially only up to a certain depth, which is a fraction of the desired depth, and then in the second gap 3 'completely up to the desired depth ,
  • This geometry continues in the following groups b, c, d ..., so that each puncture takes place in two stages.
  • FIG. 4 A further variation of an inventive arrangement of Rollformwerk-witnesses 1, 2 shows FIG. 4 , Here are four pairs of forming rollers 1 and counter rollers 2, which each form a nip 3 between them, arranged one behind the other, as usual in the prior art such that the roll nips 3 are arranged horizontally in the same plane.
  • the inventive Deflection of the (here again not shown) metal strip is effected by between the groups a, b, c, d of roll forming tools 1, 2 deflection rollers 9. Because in order to get from the nip 3 of the first Rollformtechnikmaschinemaschine a to the nip 3 of the second Rollformtechnikmaschinemaschine b, the metal strip must be guided around the bottom guide roller 9 or below. This causes the metal strip in each nip 3 to be deflected either upwards or downwards, with a bending radius corresponding to the radius of either the forming roll 1 or the counter roll 2.
  • FIG. 5 shows the arrangement of roll forming tools 1, 2, already in FIG. 1 is shown, in a schematic perspective view, in which case a metal strip 5, which passes through the individual rolling nips 3 of Rollformwerkmaschinemaschine a, b, c, is shown.
  • a special feature of a preferred embodiment of the present invention is illustrated, which then occurs when the forming rollers 1 and counter rollers 2 have a smaller width than the metal strip 5:
  • a first puncture in the metal strip 5 is generated, by a molded onto the forming roller 1 pressing ring 7.
  • This push ring 7 presses into the metal strip 5 and generates a groove 8 of 7 'and 7 "of the Rollformwerkmaschinemaschine b and c Subsequently, successively expanded to a portion of the metal strip 5 with reduced thickness.
  • FIG. 7 shows a direct comparison of the effect of the invention, in this case offset in height arrangement of Rollformwerkmaschine a, b and c, here the roll forming tool group b set lower and thus the formed there nip 3 below the original plane of movement of the metal strip 5, while the Rollformwerkmaschine a and c are set higher. Since the forming rollers 1 and the counter rollers 2 are less wide than the metal strip 5, this staggered arrangement of Rollformwerkmaschine a, b, c to fold down or fold up the free, non-guided areas 6 of the metal strip 5, which is the width flow of in the Groove 8 displaced material in addition to inventively provided change of direction of the metal strip 5 in the nip 3 facilitates.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)

Claims (12)

  1. Procédé de laminage pour la fabrication, à partir d'un feuillard métallique plat (5), d'un feuillard métallique ayant une épaisseur variant sur sa largeur, avec un certain nombre de groupes (a, b, c...), disposés en ligne les uns à la suite des autres, d'outils de roulage (1, 2) à travers lesquels passe successivement le feuillard métallique (5), sachant que dans un groupe (a) d'outils de roulage (1, 2), au moins une première entaille (8), dans laquelle l'épaisseur du feuillard (5) est réduite, est produite au moyen d'un rouleau de formage (1) sur au moins une surface du feuillard métallique (5), sachant que dans des groupes suivants (b, c, d...) d'outils de roulage, cette première entaille (8) est élargie par d'autres entailles (8) produites par d'autres rouleaux de formage (1) pour former une zone amincie du feuillard métallique (5), et sachant que le feuillard métallique (5), au moins au niveau de la première entaille (8), modifie sa direction de déplacement le long d'une surface d'un outil de roulage (1, 2) participant à la formation de l'entaille (8) qui roule sur le feuillard métallique (5),
    caractérisé en ce que le feuillard métallique (5) est dirigé entre des outils de roulage (1, 2) disposés alternativement au-dessus et/ou en dessous de sa direction de déplacement initiale (4) de telle sorte que sa direction de déplacement change alternativement entre vers le haut, dans la direction de déplacement initiale (4) et/ou vers le bas.
  2. Procédé de laminage pour la fabrication, à partir d'un feuillard métallique plat (5), d'un feuillard métallique ayant une épaisseur variant sur sa largeur, avec un certain nombre de groupes (a, b, c...), disposés en ligne les uns à la suite des autres, d'outils de roulage (1, 2) à travers lesquels passe successivement le feuillard métallique (5), sachant que dans un groupe (a) d'outils de roulage (1, 2), au moins une première entaille (8), dans laquelle l'épaisseur du feuillard (5) est réduite, est produite au moyen d'un rouleau de formage (1) sur au moins une surface du feuillard métallique (5), sachant que dans des groupes suivants (b, c, d...) d'outils de roulage, cette première entaille (8) est élargie par d'autres entailles (8) produites par d'autres rouleaux de formage (1) pour former une zone amincie du feuillard métallique (5), et sachant que le feuillard métallique (5), au moins au niveau de la première entaille (8), modifie sa direction de déplacement le long d'une surface d'un outil de roulage (1, 2) participant à la formation de l'entaille (8) qui roule sur le feuillard métallique (5),
    caractérisé en ce que le feuillard métallique (5) est dirigé à travers les groupes (a, b, c, d...) d'outils de roulage, dont les emprises de laminage (3) sont disposées horizontalement dans le même plan, ainsi qu'autour de rouleaux de renvoi (9) qui sont disposés entre les groupes individuels (a, b, c, d...) d'outils de roulage (1, 2), de telle sorte que sa direction de déplacement change alternativement vers le bas et/ou vers le haut d'un groupe (a) d'outils de roulage au rouleau de renvoi suivant (9) puis au groupe suivant (b) d'outils de roulage puis au rouleau de renvoi (9) suivant ce groupe, et ainsi de suite.
  3. Procédé de laminage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la modification de la direction de déplacement s'effectue avec un rayon de courbure qui produit une courbure du feuillard métallique (5) au-delà de sa limite d'élasticité.
  4. Procédé de laminage selon l'une des revendications 1 ou 3 en combinaison avec la revendication 1, caractérisé en ce que le feuillard métallique (5) est dirigé à travers un agencement d'outils de roulage qui comprend, à la manière d'une redresseuse, des outils de roulage (1, 2) décalés dans la direction de travail (4), disposés alternativement au-dessus et/ou en dessous de la direction de déplacement initiale (4) du feuillard métallique.
  5. Procédé de laminage selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un rouleau de formage (1) coopère respectivement avec deux rouleaux opposés (2, 2'), et en ce qu'une entaille (8) dotée seulement d'une partie de la profondeur prévue est produite entre le rouleau de formage (1) et le premier rouleau opposé (2) franchi par le feuillard métallique (5), entaille qui est ensuite approfondie jusqu'à la totalité de la profondeur prévue entre le rouleau de formage (1) et le deuxième rouleau opposé (2') franchi par le feuillard métallique (5).
  6. Procédé de laminage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, comme outil de roulage (1, 2) le long de la surface duquel est dirigé le feuillard métallique (5) au niveau de l'entaille (8), on utilise un outil de roulage (1, 2) dont la surface ne roule sur le feuillard métallique (5) que dans une zone d'entaille limitée autour de l'entaille (8), tandis que les zones (6) du feuillard métallique (5) situées sur le côté de la zone d'entaille ne sont pas soutenues ou dirigées par cet outil de roulage (1, 2).
  7. Dispositif de laminage pour la fabrication, à partir d'un feuillard métallique plat, d'un feuillard métallique ayant une épaisseur variant sur sa largeur, en particulier pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, avec un certain nombre de groupes (a, b, c...), disposés en ligne les uns à la suite des autres, d'outils de roulage (1, 2) à travers lesquels passe successivement le feuillard métallique (5), sachant qu'un groupe (a) d'outils de roulage (1, 2) comprend au moins un rouleau de formage (1) qui produit au moins une première entaille (8) dans une surface du feuillard métallique (5), afin d'y réduire l'épaisseur du feuillard métallique (5), sachant qu'au moins quelques groupes suivants (b, c, d...) d'outils de roulage (1, 2) contiennent d'autres rouleaux de formage (1) qui, par d'autres entailles (8), élargissent successivement la première entaille (8) pour former une zone amincie du feuillard métallique (5), et sachant que le feuillard métallique (5), au moins au niveau de la première entaille (8), est dirigé le long d'une surface d'un outil de roulage (1, 2) participant à la formation de l'entaille (8) qui roule sur le feuillard métallique (5), et modifie ainsi sa direction de déplacement au niveau de l'entaille (8),
    caractérisé en ce qu'au moins une partie des outils de roulage (1, 2) est disposée alternativement au-dessus et/ou en dessous de la direction de déplacement initiale (4) du feuillard métallique (5) de telle sorte que la direction de déplacement du feuillard métallique (5), pendant l'exploitation, change alternativement entre vers le haut, dans la direction de déplacement initiale (4) et/ou vers le bas.
  8. Dispositif de laminage pour la fabrication, à partir d'un feuillard métallique plat, d'un feuillard métallique ayant une épaisseur variant sur sa largeur, en particulier pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, avec un certain nombre de groupes (a, b, c...), disposés en ligne les uns à la suite des autres, d'outils de roulage (1, 2) à travers lesquels passe successivement le feuillard métallique (5), sachant qu'un groupe (a) d'outils de roulage (1, 2) comprend au moins un rouleau de formage (1) qui produit au moins une première entaille (8) dans une surface du feuillard métallique (5), afin d'y réduire l'épaisseur du feuillard métallique (5), sachant qu'au moins quelques groupes suivants (b, c, d...) d'outils de roulage (1, 2) contienent d'autres rouleaux de formage (1) qui, par d'autres entailles (8), élargissent successivement la première entaille (8) pour former une zone amincie du feuillard métallique (5), et sachant que le feuillard métallique (5), au moins au niveau de la première entaille (8), est dirigé le long d'une surface d'un outil de roulage (1, 2) participant à la formation de l'entaille (8) qui roule sur le feuillard métallique (5), et modifie ainsi sa direction de déplacement au niveau de l'entaille (8),
    caractérisé en ce que des rouleaux de renvoi (9) qui sont disposés entre les groupes individuels (a, b, c, d...) d'outils de roulage (1, 2), dont les emprises de laminage (3) sont disposées horizontalement dans le même plan, et en ce que ces rouleaux de renvoi sont disposés au-dessus et/ou en dessous de la direction de déplacement initiale (4) du feuillard métallique (5) de telle sorte que la direction de déplacement du feuillard métallique (5), pendant l'exploitation, change alternativement vers le bas et/ou vers le haut d'un groupe (a) d'outils de roulage au rouleau de renvoi suivant (9) puis au groupe suivant (b) d'outils de roulage puis au rouleau de renvoi (9) suivant ce groupe, et ainsi de suite.
  9. Dispositif de laminage selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'au moins une partie des outils de roulage (1, 2) est regroupée en un agencement d'outils de roulage qui comprend, à la manière d'une redresseuse, des outils de roulage (1, 2) décalés dans la direction de travail, disposés alternativement au-dessus et/ou en dessous de la direction de déplacement initiale (4) du feuillard métallique (5).
  10. Dispositif de laminage selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'un rouleau de formage (1) coopère respectivement avec deux rouleaux opposés (2, 2'), et en ce que l'emprise (3) entre le rouleau de formage (1) et le premier rouleau opposé (2), franchi en premier par le feuillard métallique (5), est plus grande que l'emprise (3') entre le rouleau de formage (1) et le deuxième rouleau opposé (2'), franchi ensuite par le feuillard métallique (5).
  11. Dispositif de laminage selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'au moins une partie des groupes (a, b, c...) d'outils de roulage (1, 2) sont disposés par groupes alternativement au-dessus et/ou en dessous de la direction de déplacement initiale (4) du feuillard métallique (5) de telle sorte que la direction de déplacement du feuillard métallique (5) change alternativement entre vers le haut, dans la direction de déplacement initiale (4) et/ou vers le bas.
  12. Dispositif de laminage selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que les groupes (a, b, c...) d'outils de roulage sont respectivement constitués d'un rouleau de formage (1) et d'au moins un rouleau opposé (2), qui forment respectivement entre eux une emprise de laminage (3).
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