Betriebsforschungsinstitut VDEh-I nstitut für angewandte Forschung GmbH

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"Richtvorrichtung und Richtverfahren für ein Metallband"

Die Erfindung betrifft eine Richtvorrichtung und ein Richtverfahren für ein Metallband und nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2006 006 530.1 in Anspruch.

Bei der Endbearbeitung von Metallbändern, beispielsweise von Feinblech werden in der Praxis regelmäßig zwei Prozessstufen eingesetzt. Zum einen der sogenannte Dressierwalzprozess und zum anderen der Streckbiegerichtprozess. Beim Dressieren werden die mechanischen Eigenschaften für ein möglicherweise nach der Endbearbeitung erfolgendes Tiefziehen eingestellt, wie beispielsweise der sogenannte n-Wert und die Streckgrenze. Ferner wird im Dressierprozess die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit eingestellt. Mit dem Streckbiegerichtprozess wird dann abschließend die gewünschte Planheit des Bandes hergestellt.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Endbearbeitung von Metallbändern zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, dass das Einstellen mechanischer Eigenschaften, wie es bisher in dem sogenannten Dressierwalzprozess erfolgt ist, auch in einem Richtprozess, beispielsweise einem Streckbiegerichtvorgang, eingestellt werden kann. Dafür wird eine Richtvorrichtung vorgesehen, bei der zu den herkömmlichen Richtrollen zusätzlich zumindest eine Druckwalze vorgesehen wird, die einer Richtrolle gegenüberliegend angeordnet ist und mit der eine einseitige Druckverformung des Metallbands bewirkt werden kann.

Erfindungsgemäß wird der Spannungszustand im Metallband im Moment seiner Biegung über die Richtrolle ausgenutzt. Durch die Biegung wird ein Längszugspannungsverlauf über den Metallbandquerschnitt eingestellt, dessen maximaler Wert im Bereich der der Richtrolle gegenüberliegenden Oberfläche des Metallbands anliegt.

Indem nun diese Oberfläche mit einer Druckwalze belastet wird und damit zumindest der oberflächennahe Bereich mit einer zusätzlichen Spannung beaufschlagt wird, kann zumindest in diesem Bereich ein Spannungszustand eingestellt werden, der oberhalb der Fließgrenze liegt, so dass die gewünschten mechanischen Eigen- schatten, z. B. der n-Wert oder die Streckgrenze, aber auch die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit eingestellt werden können.

Die erfindungsgemäße Richtvorrichtung weist mindestens eine erste und eine zweite Richtrolle auf, über die das zu richtende Metallband in der für das Biege- richten typischen mäandernden Bandführung geführt werden kann. Das Metallband wird unter teilweiser Umschlingung über die erste Richtrolle und dann unter teilweiser Umschlingung über die zweite Richtrolle geführt, wobei die erste Richtrolle mit einer ersten Oberfläche des Metallbands in Kontakt kommt und die zweite Richtrolle mit der dieser Oberfläche gegenüberliegenden Oberfläche des Metallbands in Kontakt kommt. Um den Grad der Biegung des Metallbands einstellen zu können, können die Richtrollen angestellt werden, also in Radialrichtung verlagert oder beispielsweise um eine senkrecht zur Längsachse stehenden Schwenkachse verschwenkt werden.

Erfindungsgemäß ist mindestens eine Druckwalze vorgesehen, die zu einer Richtrolle als Gegenwalze angeordnet ist und mit der eine einseitige Druckverformung des Metallbands bewirkt werden kann. Um den für die Einstellung der gewünschten mechanischen Eigenschaften bzw. der gewünschten Oberflächenbeschaffenheit notwendigen Spannungszustand auf der durch die Druckwalze belasteten Seite des Metallbands einstellen zu können, ist die Druckwalze einstellbar ausgebildet und weist insbesondere einen Wirkelement auf, mit dem die Druckwalze mit einem vorbestimmten Druck auf das Metallband gedrückt werden kann. Ergänzend oder alternativ können Stützwalzen vorgesehen sein, die die Druckwalze abstützen. Grundsätzlich kann der aus Dressiergerüsten bekannte Aufbau der Abstützung einer Druckwalze für die Abstützung der Druckwalze in der erfindungsgemäßen Richtvorrichtung vorgesehen sein.

Als einseitige Druckverformung wird insbesondere eine Druckverformung des

Metallbands verstanden, die im Gegensatz zum Walzen nicht das Metallband über seinen gesamten Querschnitt druckverformt. Insbesondere bevorzugt wird unter

einer einseitigen Druckverformung eine Druckverformung verstanden, die von der mit der Druckwalze beaufschlagten Oberfläche eine Eindringtiefe von ca. 75% des Metallbandquerschnitts aufweist, insbesondere bevorzugt 50% des Metallbandquerschnitts. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Druckverformung auf den Bereich der Oberfläche beschränkt, auf die die Druckwalze einwirkt. Dieser oberflächennahe Bereich weist insbesondere mindestens die Tiefe der sogenannten Lüdersbänder auf. Als oberflächennaher Bereich wird insbesondere ein Bereich mit einer Eindringtiefe von maximal 10% des Metallbandquerschnitts, insbesondere bevorzugt 1% des Metallbandquerschnitts verstanden.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Druckwalze eine glatte Oberfläche auf bzw. weisen bei mehreren eingesetzten Druckwalzen die Druckwalzen eine glatte Oberfläche auf. Dies erlaubt es, eine glatte Oberfläche zu erzeugen. Alternativ oder ergänzend kann eine Druckwalze oder können mehrere Druckwalzen eine texturierte Oberfläche aufweisen. Damit ist es möglich, eine Texturierung in die

Metallbandoberfläche einzubringen. Unter einer texturierten Oberfläche wird insbesondere eine Oberfläche verstanden, auf der einzelne Erhebungen oder Vertiefungen vorgesehen sind. Insbesondere kann einer der Oberflächentypen Shotblast, EDT, EBT (deterministisch oder pseudostochastisch), Lasertex und Topochrom vor- gesehen sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform können ferner eine erste Druckwalze mit einer glatten Oberfläche und eine zweite Druckwalze mit einer texturierten Oberfläche vorgesehen sein. Dies ermöglichst es, auf der einen Seite des Metallbands eine texturierte Oberfläche einzuprägen, während auf der gegenüberliegenden Seite des Metallbands eine glatte Oberfläche erzeugt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die erste und/oder die zweite Richtrolle eine texturierte Oberfläche auf.

In einer bevorzugten Ausführungsform können die Richtrollen und die Druckwalzen den gleichen Durchmesser aufweisen. Alternativ können die Druckwalzen größere oder kleinere Durchmesser als die Richtrollen aufweisen.

In einer bevorzugten Ausführungsform können eine oder mehrere Richtrollen oder

Druckrollen als Messrolle ausgeführt werden. Insbesondere wird durch diese Messrolle die Temperatur-, Schubspannungs- und/oder Druckverteilung gemessen.

Das erfindungsgemäße Richtverfahren sieht vor, dass das über eine Richtrolle gebogene Metallband auf der der Richtrolle gegenüberliegenden Oberfläche ein-

seitig druckverformt wird. Insbesondere bevorzugt erfolgt diese Druckverformung nur im Bereich der Oberfläche des Metallbands.

Insbesondere bevorzugt wird in dem Metallband durch das Biegen über die Richt- rolle eine Längszugspannungsverlauf über den Metallbandquerschnitt eingestellt, bei dem die an der der Richtrolle gegenüberliegenden Oberfläche des Metallbands anliegende Längszugspannung geringer ist als die Fließgrenze des Metallbands und dass durch eine auf diese Oberfläche einwirkende Druckwalze eine zusätzliche

Spannung erzeugt wird, so dass das Metallband im Bereich dieser Oberfläche mit einer Gesamtspannung oberhalb der Fließgrenze belastet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Richtvorrichtung werden insbesondere bevorzugt in einem Streckbiegerichtprozess eingesetzt. Insbesondere bevorzugt sind den Richtrollen vor- bzw. nachgeordnet Brems- und Treibrollengruppen vorgesehen. Alternativ können das erfindungsgemäße Richtverfahren und die erfindungsgemäße Richtvorrichtung im Rahmen einer Form- schlussbiegemaschine eingesetzt werden.

Insbesondere bevorzug wird das erfindungsgemäße Richtverfahren und die erfin- dungsgemäße Richtvorrichtung zum Richten von sogenannten Kohlenstoffstählen verwendet, die eine ausgeprägte Streckgrenze aufweisen und damit bei Zugverformung Lüdersbänder zeigen.

Insbesondere bevorzugt wird das Richtverfahren unter Nutzung einer Messrolle angewendet. Diese Messrolle wird verwendet, um insbesondere die mechanischen

Eigenschaften und die Planheit der verarbeiteten Bänder einzustellen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Richtrolle und die der Richtrolle gegenüberliegen angeordnete Druckwalze der erfindungsgemäßen Richtvorrichtung in einer schematischen Seitenansicht und

Fig. 2 den in dem Metallband durch das Biegen über die Richtrolle eingestellten

Längszugspannungsverlauf über den Metallbandquerschnitt.

Die Richtvorrichtung dieses Ausführungsbeispiels weist mindestens zwei Richtrollen mit ihnen gegenüberliegen angeordneten Druckwalzen auf, von denen in der Fig. 1 nur die erste Paarung aus Richtrolle 1 und Druckwalze 2 dargestellt ist. Das zu

richtende Metallband 3 ist über die Richtrolle 1 gebogen geführt und mit Längszugspannungen F _z beaufschlagt. Die der Richtrolle 1 gegenüberliegende Druckwalze 2 bewirkt eine einseitige Druckverformung des Metallbands 3.

In Fig. 2 ist der Längszugspannungsverlauf über den Querschnitt des Metallbands dargestellt. Zu erkennen ist, dass die Längszugspannung im Bereich der der Richtrolle 1 gegenüberliegenden Oberfläche am größten ist. In dem in diesem Bereich durch eine auf die Oberfläche einwirkende Druckwalze eine zusätzliche Spannung erzeugt wird, wird das Spannungsniveau in diesem Bereich über das dargestellte Längszugspannungsniveau erhöht und über die Fließgrenze angehoben, so dass die Einstellung von mechanischen Eigenschaften oder Oberflächenbeschaffenheiten erreicht werden kann.