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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein rollenförmiges
Metallprofil aus Dünnblech,
dessen Festigkeit und/oder Verformungseigenschaften sich in seiner
Längsrichtung
teilweise verändern
(siehe bsp. GB-A-800 780).
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Die Zufriedenheit mit dem Material
der heute erhältlichen
rollenförmigen
Profile äußert sich
in einer konstanten Festigkeit und/ oder von Verformungseigenschaften
in seiner Längsrichtung.
Diese im Stand der Technik bekannten Profile haben demgemäss eine
Festigkeit, die entlang ihrer Gesamtlänge konstant ist, was für die meisten
Anwendungen als solches nicht nachteilig ist. In den Bereichen,
wo bsp. das Gewicht der Profile von Wichtigkeit sein kann, bsp.
bei der Luftfahrt- und Kraftfahrzeugindustrie, ist dies jedoch ein
Nachteil, da es für
das Profil nicht erforderlich ist, die gleiche Festigkeit und Verformungseigenschaften
entlang ihrer Länge
zu haben. In diesen Fällen
wäre es
stattdessen ausreichend, wenn das Profil entsprechend der berechneten
Belastung oder Festigkeit eine genügende Festigkeit hätte. Es hat
sich auch als schwierig erwiesen, wenn die rollenförmigen Profile
aus einem Stahl von höchster
Festigkeit bestehen, später
irgendeine bestimmte Verformung durchzuführen, bsp. ein Einprägen an der Oberfläche des
Profils, sein Biegen oder die Durchführung eines nachfolgenden Stanzens
des Materials.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, ein rollenförmiges
Metallprofil der oben erwähnten
Art bereitzustellen, bei welchem die oben aufgezählten Nachteile eliminiert
worden sind. Die Merkmale, welche die Erfindung kennzeich nen, sind in
dem Anspruch 1 angegeben. Die abhängigen Ansprüche beschreiben
bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung.
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Dank der Erfindung ist jetzt ein
rollenförmiges
Metallprofil aus Dünnblech
bereitgestellt worden, das in einer ausgezeichneten Art und Weise
seinen Zweck erfüllt
und zusätzlich
dazu einfach und billig herzustellen ist. Durch Verwendung des Profils
gemäss
der Erfindung wird es möglich,
die Breite des flachen Rohlings, aus welchem das Profil hergestellt wird,
auf die relevante Festigkeit abzustimmen. Auf diese Art und Weise
kann das Gewicht unter Beibehaltung seiner Biegebruchfestigkeit
verringert werden. Das Profil gemäss der Erfindung kann sowohl als
I-Träger
wie auch als Rohre mit einem kreisförmigen oder quadratischen Querschnitt
hergestellt werden. In solchen Belastungsfällen, wo das Profil an seinem
einen Ende festgeklemmt wird und die Kraft an dem anderen Ende zum
Ansatz gebracht ist, befindet sich die größere Materialfläche an dem
festgeklemmten Ende. Wenn das Profil zwischen zwei Abstützpunkten
belastet wird, sollte die größere Querschnittsfläche des
Materials in der Mitte sein. Um eine abschließende Formgebung oder Bearbeitung des
Profils zu erleichtern, wird der Rohling, aus welchem das Profil
hergestellt wird, oder das fertige Profil einer teilweisen Erwärmung auf
oberhalb 300°C unterworfen,
wodurch eine verbleibende Verringerung der Bruch- und Zuggrenze des Profilmaterials erzeugt
wird.
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Einige ausgewählte bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung werden nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnung
beschrieben, in welcher
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1 einen
Profilrohling zeigt, der eine wechselnde Breite aufweist und zur
Erzeugung eines Profils in der Form eines Rohres gemäss der Erfindung
verwendet wird,
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2 zeigt
ein fertiges Rohr oder einen Pfosten gemäss der Erfindung, der aus dem
Profilrohling der 1 hergestellt
ist, wobei vier unterschiedliche Querschnitte durch das Rohr dargestellt sind,
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3 zeigt
eine alternative Ausführungsform
eines Rohlings für
ein Profil, welches durch einen I-Träger gebildet ist,
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4 zeigt
an vier unterschiedlichen Querschnitten ein rollenförmiges Profil
in der Form eines I-Träger,
hergestellt von dem Rohling in 3,
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5 zeigt
einen Querschnitt durch ein Profil, welches gemäss der Erfindung eine rohrförmige Ausbildung
erhalten hat, und
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6 zeigt
in einer kompakten Art und Weise die Stufen zur Ausbildung der Rollen,
wobei von einem Rohling ausgegangen wird, der eine wechselnde Breite
aufweist und das in 5 gezeigte
Profil erzeugt.
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Wie es in größerem Detail aus der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich
ist, ist man hier von einem flachen Rohling 1 mit einer
veränderlichen
Breite ausgegangen, was beabsichtigt ist, um eine Übereinstimmung mit
den Festigkeitseigenschaften zu erhalten, die für das vervollständigte Profil 2 gewünscht werden,
das im Detail und in 2 im
Querschnitt dargestellt ist. Dieses Profil 2 ist zur Ausbildung
eines Pfostens oder eine Strebe bsp. für ein Fahrzeug beabsichtigt,
und der flache Rohling 1 des Profils 2 hat an
seiner Basis 3 eine Breite größer als diejenige an seinem
oberen Bereich 4. Auf diese Art und Weise wird der vervollständigte Pfosten
oder das Rohr seine größte Festigkeit
an dem unteren Bereich oder dem Befestigungsbereich haben, wo die
Beanspruchung am höchsten ist,
für den
Fall, dass der Pfosten oder die Strebe dazu benutzt wird, um bsp.
ein Straßenschild
zu tragen, oder als eine Strebe in einem Fahrzeug od. dgl. Der obere
Bereich 4 des Profils 2, wo die Beanspruchungen
nicht so hoch sind, ist schwächer
ausgeführt worden.
Auf diese Art und Weise ist ein Profil 2 bereitgestellt
worden, das ein geringeres Gewicht hat und bei dem auch der Materialverbrauch
geringer ist im Vergleich zu den herkömmlichen Profilen, die ein gleichmäßiges Querschnittsprofil
haben.
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Die 3 und 4 stellen eine alternative
Ausführungsform
in Bezug auf einen Rohling 7 und sein Profil 5 dar,
welches einen I-Träger
bildet, der in der Rückenstütze eines
Kraftfahrzeugsitzes zu verwenden ist, bei welchem die höchste Beanspruchung
in dem Profil 5 an dem Befestigungsende 6 vorhanden ist.
Die 5 und 6 zeigen eine alternative
Ausführungsform,
bei welcher der Rohling 11 für das Profil 10 rohrförmig ist
und nach innen gefaltete Bereiche 8, 9 aufweist,
deren Verlängerung
in der Querrichtung des Profils 10 sich in der Längsrichtung
verändert. Auch
bei dieser Ausführungsform
wird folglich Material eingespart, wobei die Festigkeit des Profils 5, 10 an
den Orten am höchsten
ist, wo es den Kräften
am meisten ausgesetzt ist. Bei den vorerwähnten rohrförmigen Profilen 2, 5, 10,
die einen nicht linearen Materialanteil haben, hat man so ein niedrigeres
Gewicht erreicht, welches vollständig
oder teilweise die Festigkeit gegen Biegebeanspruchungen beibehält. Wenn
das Profil 2, 5, 10 hergestellt wird,
dann wird es, ausgehend von einem flachen Metallrohling 1, 7, 11,
zu langen gewalzten Streifen geformt, die vorher oder nachher nach
der Ausbildung eines Rollenprofils zugeschnitten werden. Das Profil 2, 5, 10 kann auch
aus zuvor gestanzten Rohlingen eines Formatbleches hergestellt werden.
Wenn die Rollenprofilierung von einem Streifen aus startet, dann
kann dessen Breite in einer nicht linearen Art und Weise derart gewechselt
werden, dass das Material durch ein Zuschneiden, Stanzen, Nibbeln
oder durch andere Abschermethoden abgetrennt wird. Wenn das Rollenprofilieren von
Rohlingen aus startet, dann kann deren Breite gemäss den oben
beschriebenen Verfahren geändert
werden.
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Rollenförmige Profile 2, 5, 10 aus
einem Stahl höchster
Beanspruchung mit einer Zugfestigkeit von mehr als bsp. 700 N/mm2 müssen
teilweise eine größere plastische
Verformung erhalten als diejenige, welche das Ausgangsmaterial ohne
einen Bruch toleriert. Gemäss
der Erfindung kann dies dadurch erreicht werden, dass der Rohling
oder das vollendete Profil teilweise auf mehr als 300°C erwärmt wird,
was in einer verbleibenden Verringerung der Bruch- und Zuggrenzen
resultiert, wodurch eine nachfolgende Formgebung erleichtert wird.
Diese Formgebung kann bsp. bestehen aus einem Biegen des Profils
oder in einem Stanzen oder Prägen
des Materials, welches Verfahren dann erleichtert wird. Das Erwärmen kann
mit verschiedenen Verfahren durchgeführt werden, bsp. einer Induktionserwärmung, einer
Lasererwärmung
oder unter Verwendung von heißen
Formen. In bestimmten Fällen könnte es
auch passend erscheinen, Bereiche des vollendeten Profils 2, 5, 10 zu
erwärmen,
um eine Verringerung der Bruch- und Zuggrenzen bei der Vorbereitung
einer nachfolgenden Behandlung zu erreichen.
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In der Kraftfahrzeuge herstellenden
Industrie muss der Dickenunterschied zwischen stumpf miteinander
zu verschweißenden
Platten nicht zu groß sein.
Das Dickenverhältnis
1 : 2 ist passend. Bei der Verwendung von Blechen aus einem Material
von höchster
Festigkeit mit einer Zuggrenze von mehr als 700 N/mm2 ist
der kritische Parameter nicht die Dicke, sondern doch eher die Festigkeit
des Materials. Der Grund dafür
ist, dass solche Bleche eine Festigkeit von etwa dem 6fachen Wert
von derjenigen eines gewöhnlichen
weichen Bleches haben. Um einen sanften Übergang zwischen den Materialien
zu erhalten, kann man ein Stahlblech höchster Festigkeit an dem Übergang
zu dem gewöhnlichen
weichen Blech auf eine Temperatur von mehr als 300°C an Orten entlang
der gesamten Kante erwärmen,
welche an dem weichen Blech befestigt ist. Diese teilweise Erwärmung wird
deshalb einerseits angewendet, um eine nachfolgende Behandlung des
Stahls höchster Festigkeit
zu erleichtern und um andererseits einen weichen Übergang
in der Schweißnaht
zwischen ihm und einem gewöhnlichen
weichen Blech zu erhalten. Wenn diese Behandlung nicht durchgeführt wird,
wird die Schweißnaht
als Folge der unterschiedlichen Festigkeitseigenschaften der beiden
Materialen brechen.
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Ein teilweises Erwärmen des
Bleches höchster
Festigkeit wird auch durchgeführt
in solchen Bereichen des Bleches, die dafür angepasst sind, als Verformungszonen
bsp. in Fahrzeugen zu dienen. Dies wird ausgeführt, um Schäden zu verringern, die sonst
bei einer Kollision auftreten würden,
nämlich wenn
bestimmte exponierte Bereiche eines Fahrzeuges leichter verformt
werden als andere Bereiche, die ebenfalls aus diesem Material höchster Festigkeit
bestehen.