Beschreibung
Als Folge der inhomogenen Formänderungen beim Walzprofilieren entstehen im Profilstrang Eigenspannungen. Diese sind verantwortlich für Form- und Maßabweichungen in allen sich anschließenden Weiterverarbeitungsschritten. In einem Vorläuferprojekt (P 151) konnte die grundsätzliche Eignung der Überlagerung mechanischer Schwingungen zum Abbau von Eigenspannungen in walzprofilierten Kaltprofilen aus Stahl nachgewiesen werden. Da aber die Gesamtqualität eines Profils seinen technisch/wirtschaftlichen Wert bestimmt, war das Ziel des hier behandelten, weiterführenden Forschungsvorhabens die Erfassung der Zusammenhänge zwischen Eigenspannungen, Formabweichungen und Werkstoffeigenschaften nach Eigenspannungsreduzierung durch Schwingungsüberlagerung.
Die Untersuchungen wurden an U-Profilen aus Baustahl mit verschiedenen Blechdicken durchgeführt. Mit Hilfe der Bohrlochmethode wurde eine umfassende Bestimmung der Eigenspannungen entlang der Profilabwicklung vorgenommen. Die Schwingungsüberlagerung erwies sich insbesondere bei Profilen mit kleinem Verhältnis von Schenkellänge zu Blechdicke als geeignet, eine umfassende Homogenisierung des Eigenspannungszustandes, insbesondere im bandkantennahen Bereich, zu erzielen. Wesentliche Formabweichungskriterien lassen sich gezielt verbessern; bei formabweichungsoptimierender Parametereinstellung werden auch immer eigenspannungsreduzierte Profile gefertigt, so daß aufwendige Eigenspannungsmessungen in der Praxis entfallen können.
Die Schwingfestigkeit wird im betriebsfestigkeitsrelevanten Bereich nur unbedeutend vermindert. Durch zyklische Kaltverfestigung bei Schwingungsüberlagerung konnte bei allen untersuchten Blechdicken eine Anhebung der durchschnittlichen Gesamtstreckgrenze von 6 bis 10 % erzielt werden. Das entwickelte Verfahren – Integration eines einfachen, mechanischen Schwingungserregers – ermöglicht durch Überlagerung mechanischer Schwingungen eine gezielte Verbesserung der Profilqualität. Es ist darüber hinaus zur Kompensation von Formabweichungen einsetzbar , die durch Reduzierung der Umformstufenzahl entstehen.
In dem nachfolgenden Forschungsbericht werden die Erkenntnisse so dokumentiert, daß eine eigenständige Verfahrenseinführung bei einfachen Profilen bzw. durch Weiterentwicklung der Schwingerkinematik auch bei komplizierten Profilen in den stahlverarbeitenden Unternehmen möglich ist.
Studiengesellschaft Stahlanwendung e. V.
Veröffentlichung:
1992
Autoren:
Prof. Dr.-Ing. D. Schmoeckel, Dipl.-Ing. D. Busse
