Grundlagen der Prozessauslegung für das maßhaltige Walzprofilieren asymmetrischer Profilgeometrien
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen dieses Projektes wurden Zusammenhänge zwischen der Längsdehnungsverteilung und auftretenden Profilfehlern bei Hut- und U-Hutprofilen untersucht. Hierzu wurde ein analytisches Modell entwickelt, mit dem auf Basis von gegebenen Krümmungen und Verdrehungen eines Profils auf die im Profilquerschnitt vorliegende Längsdehnungsverteilung geschlossen werden kann. Das Modell kann durch die Vorgabe eines Längsdehnungsverlaufs auch zur Vorhersage von Krümmungen und Verdrehungen genutzt werden. Es wurde mithilfe von Simulationen validiert. Die analytisch berechneten Längsdehnungsverteilungen und vorhergesagten Krümmungen und Verdrehungen bei gegebenem Längsdehnungsverlauf zeigen eine gute Übereinstimmung mit den Simulationsergebnissen. Die zur Validierung des analytischen Modells verwendeten Simulationen wurden aufgebaut, um den Einfluss verschiedener Prozessparameter auf die Ausprägung der Krümmungen und Verdrehung zu untersuchen. Untersucht wurden die Parameter Rollenabstand, Rollendurchmesser, Walzspalt und Materialstreckgrenze. Hierbei zeigte sich, dass alle untersuchten Parameter einen Einfluss auf die Ausprägung von Profilfehlern haben. Allerdings ist kein Parameter dazu geeignet, alle Profilfehler gleichzeitig positiv zu beeinflussen. Die Simulationen wurden experimentell validiert, wobei nur geringe Abweichungen zwischen Experimenten und Simulationen auftraten. Die Abweichungen der Experimente werden auf die nicht perfekt einstellbare Rollformanlage zurückgeführt. Des Weiteren wurden verschiedene Strategien zum maßhaltigen Profilieren von asymmetrischen Profilen numerisch untersucht. Diese umfassten unter anderem eine horizontale oder vertikale Verschiebung oder das Verdrehen des letzten Profiliergerüsts, die Reduzierung des Walzspalts des letzten Profiliergerüsts sowie verschiedene Überbiege- und Rückbiegeoperationen. Hierbei zeigte sich, dass keine der untersuchten Richtmaßnahmen dazu geeignet ist, alle Profilfehler gleichzeitig zu richten. Die besten Ergebnisse konnten mit einem Verdrehen des letzten Profiliergerüsts erreicht werden. Zur Bestimmung des optimalen Verdrehwinkels des letzten Profiliergerüsts wurde eine Simulation mit einem Optimierungsalgorithmus gekoppelt. Das Ziel der Optimierung ist es, die Verdrehung des Profils zu minimieren. Durch die Kombination von Simulation und Optimierungsalgorithmus konnte die erforderliche Anzahl an Simulationen und die Dauer bis zum Erreichen eines Optimums im Vergleich zum konventionellen Vorgehen deutlich reduziert werden. Zuletzt wurde experimentell nachgewiesen, dass ein Verdrehen des letzten Profiliergerüsts zu einer deutlichen Reduzierung der Verdrehung von asymmetrischen Profilen führt und sich das Verfahren somit zum Richten der Verdrehung eignet.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Reduktion der Krümmung bei rollgeformten Profilen/Improved straightness for roll-formed profiles - Reduced profile defects due to partial rolling. wt Werkstattstechnik online, 111(10), 723-728.
Güngör, Burcu; Kilz, Johannes & Groche, Peter
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Längsdehnungsbasiertes Richten durch partielles Auswalzen, 12. Fachtagung Walzprofilieren, 2023.
Güngör, B. & Kilz, J.
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Straight roll formed profiles through partial rolling. CIRP Annals, 72(1), 229-232.
Groche, Peter; Güngör, Burcu & Kilz, Johannes
