Sterker nog, dit onderdeel ziet er helemaal niet uit alsof het van plaatstaal is gemaakt. Sommige profielen hebben een reeks inkepingen of groeven waardoor het onderdeel eruitziet alsof het heet gesmeed of geëxtrudeerd is, maar dit is niet het geval. Dit is een profiel dat is gemaakt met behulp van een koudvervormingsproces op een rolvormmachine, een technologie die de Europese ondernemingen van Welser Profile in de VS en andere landen hebben geperfectioneerd en gepatenteerd. In 2007 vroeg hij zijn eerste patent aan.
“Welser heeft patenten voor het verdikken, verdunnen en koudvormen van groeven in profielen”, aldus Johnson. “Het is geen verspanen, het is geen thermovormen. Zeer weinig mensen in de VS doen het, of proberen het zelfs maar.”
Omdat profilering een zeer volwassen technologie is, verwachten velen op dit gebied geen verrassingen. Bij FABTECH® glimlachen en schudden mensen hun hoofd als ze extreem krachtige fiberlasers zien die met een razendsnelle snelheid snijden of geautomatiseerde buigsystemen zien die materiaalmismatches corrigeren. Met alle vooruitgang in deze productietechnologieën van de afgelopen jaren verwachtten ze een aangename verrassing. Ze hadden niet verwacht dat rolvormen hen zou verrassen. Maar zoals de uitspraak van de ingenieurs 'laat me bloemen zien' suggereert, overtreft profilering nog steeds de verwachtingen.
In 2018 betrad Welser de Amerikaanse markt met de overname van Superior Roll Forming in Valley City, Ohio. Johnson zei dat de stap strategisch is, niet alleen om de aanwezigheid van Welser in Noord-Amerika uit te breiden, maar ook omdat Superior Roll Forming veel van Welsers culturele en strategische visies deelt.
Beide bedrijven streven ernaar om gespecialiseerde gebieden van de koudwalsmarkt met weinig concurrenten te veroveren. Beide organisaties werken er ook aan om tegemoet te komen aan de behoefte van de industrie aan lichter gewicht. Onderdelen moeten meer doen, sterker zijn en minder wegen.
Superior richt zich op de automotive sector; Terwijl beide bedrijven een breed scala aan klanten bedienen, richt Welser zich op andere industrieën, zoals de bouw, landbouw, zonne-energie en rekken. Lichtgewicht in de auto-industrie heeft zich altijd gericht op materialen met een hoge sterkte, wat ook een voordeel is van Superior. De relatief eenvoudige geometrie van een gebogen profiel blijft onopgemerkt totdat ingenieurs de sterkte van het gebogen materiaal zien. Superieure ingenieurs ontwikkelen vaak onderdelenprogramma's met materialen met een treksterkte van 1400 of zelfs 1700 MPa. Dat is bijna 250 KSI. In Europa hebben de ingenieurs van Welser Profile ook het probleem van de lichtheid aangepakt, maar naast het gebruik van materialen met hoge sterkte, hebben ze dit ook aangepakt met complex gietwerk.
Het gepatenteerde koudvormproces van Welser Profile is geschikt voor materialen met een lage sterkte, maar de geometrie die door de rolvormmachine wordt gecreëerd, helpt het gewicht van het gehele samenstel te verminderen. Dankzij de geometrie kan het profiel meerdere functies uitvoeren, terwijl het aantal onderdelen wordt verminderd (om nog maar te zwijgen van het geld dat aan de productie wordt besteed). Geprofileerde groeven kunnen bijvoorbeeld in elkaar grijpende verbindingen creëren die lassen of bevestigingsmiddelen overbodig maken. Of de vorm van het profiel kan de hele constructie stijver maken. Misschien wel het belangrijkste is dat Welser profielen kan maken die op sommige plaatsen dikker en op andere dunner zijn, waardoor ze sterkte bieden waar dat nodig is en het totale gewicht wordt verminderd.
Traditionele vormgevingsingenieurs en ontwerpers volgen een tien jaar durende verwerkbaarheidsregel: vermijd kleine radiussen, korte takken, bochten van 90 graden, diepe interne geometrieën, enz. "Natuurlijk hebben we altijd moeilijke jaren 90 gehad", zei Johnson.
Het profiel ziet eruit als een extrusie, maar is in werkelijkheid koudgevormd door Welser Profile.
Natuurlijk eisen ingenieurs dat rolvormmachines deze regels van maakbaarheid overtreden, en dit is waar de gereedschaps- en technische capaciteiten van de walserij een rol gaan spelen. Hoe verder ingenieurs het proces kunnen bevorderen (het vormen van dichtere 90 graden, diepere interne geometrieën) terwijl de gereedschapskosten en procesvariabiliteit worden geminimaliseerd, hoe competitiever een rolvormmachine zal zijn.
Maar zoals Johnson uitlegt, is koudvervormen in een walserij veel meer dan dat. Met dit proces kunt u onderdeelprofielen verkrijgen die de meeste ingenieurs niet eens zouden overwegen om profilering te gebruiken. “Stel je een strook plaatmetaal voor die het walsproces heeft doorlopen, misschien 0,35 centimeter dik. Middenonder in dit profiel kunnen we een T-gleuf maken. moet warmgewalst of machinaal bewerkt worden, afhankelijk van toleranties en andere onderdeelvereisten, maar we kunnen deze geometrie gemakkelijk walsen.”
De details achter het proces zijn eigendom van het bedrijf en Welser maakt het bloemenpatroon niet bekend. Maar Johnson schetst de grondgedachte voor verschillende processen.
Laten we eerst eens kijken naar de reliëfbewerking op een stempelpers. “Als je comprimeert, rek je ook uit of comprimeer je. U rekt het materiaal dus uit en verplaatst het naar verschillende delen van het gereedschap [oppervlak], net zoals u radii op een gereedschap invult. Maar [bij profilering] Dit koude vormingsproces] is als voor het vullen van radii op steroïden.”
Koud bewerken versterkt het materiaal op bepaalde gebieden, dit kan in het voordeel van de ontwerper worden ontworpen. De profileermachine moet echter ook rekening houden met deze veranderingen in materiaaleigenschappen. “Je kunt een aanzienlijke prestatieverbetering zien, soms tot wel 30 procent”, zegt Johnson, eraan toevoegend dat deze toename vanaf het allereerste begin in de applicatie moet worden ingebouwd.
Het koudvervormen van Welser Profile kan echter extra bewerkingen met zich meebrengen, zoals naaien en lassen. Net als bij conventioneel profileren kan het doorboren vóór, tijdens of na het profileren worden gedaan, maar de gebruikte gereedschappen moeten tijdens het hele proces rekening houden met de effecten van koudverwerken.
Het koudgevormde materiaal in de Europese fabriek van Welser Profile is lang niet zo sterk als het gewalste, zeer sterke materiaal in de fabriek in Superior, Ohio. Afhankelijk van de toepassing kan het bedrijf koudvervormingsmateriaal produceren bij drukken tot 450 MPa. Maar het gaat niet alleen om het kiezen van een materiaal met een bepaalde treksterkte.
“Dat kun je niet doen met materialen met een hoge sterkte en een lage legering,” zei Johnson, en voegde eraan toe: “We gebruiken vaak graag micro-gelegeerde materialen, die breuk helpen voorkomen. Materiaalkeuze is uiteraard een belangrijk onderdeel.”
Om de basisprincipes van het proces te illustreren, beschrijft Johnson het ontwerp van de telescopische buis. De ene buis wordt in de andere gestoken en kan niet draaien. Daarom heeft elke buis een geribbelde groef op een specifieke locatie rond de omtrek. Dit zijn niet zomaar verstijvingen met radiussen, ze veroorzaken enige rotatiespeling wanneer de ene buis de andere binnendringt. Deze buizen met nauwe tolerantie moeten nauwkeurig en soepel met weinig rotatiespeling worden ingebracht en teruggetrokken. Bovendien moet de buitendiameter van de buitenbuis exact gelijk zijn, zonder bekistingsuitsteeksels op de binnendiameter. Daartoe zijn deze buizen voorzien van echte groeven die op het eerste gezicht geëxtrudeerd lijken, maar dat niet zijn. Ze worden geproduceerd door koudvervormen op rolvormmachines.
Om groeven te vormen, verdunt het walsgereedschap het materiaal op specifieke punten langs de omtrek van de buis. De ingenieurs hebben het proces zo ontworpen dat ze nauwkeurig de materiaalstroom van deze “dunne” groeven naar de rest van de omtrek van de buis konden voorspellen. De materiaalstroom moet nauwkeurig worden gecontroleerd om een constante buiswanddikte tussen deze groeven te garanderen. Als de buiswanddikte niet constant is, zullen de componenten niet goed nestelen.
Dankzij het koudvervormingsproces in de Europese rolvormfabrieken van Welser Profile kunnen sommige onderdelen dunner worden gemaakt, andere dikker, en kunnen de groeven op andere plaatsen worden geplaatst.
Nogmaals, een ingenieur kijkt naar een onderdeel en zou kunnen denken dat het extrusie of heet smeden is, en dat is een probleem met elke productietechnologie die de conventionele wijsheid tart. Veel ingenieurs overwogen niet om een dergelijk onderdeel te ontwikkelen, omdat ze dachten dat het te duur of onmogelijk zou zijn om te vervaardigen. Op deze manier verspreiden Johnson en zijn team niet alleen het woord over de mogelijkheden van het proces, maar ook over de voordelen van het vroeg in het ontwerpproces betrekken van Welser Profile-ingenieurs bij het profileren.
Ontwerp- en walsingenieurs werken samen aan de materiaalkeuze, het strategisch selecteren van de dikte en het verbeteren van de korrelstructuur, deels gedreven door gereedschap, en precies daar waar koudvervorming (dat wil zeggen verdikking en dunner worden) plaatsvindt in de bloemvorming. compleet profiel. Dit is een veel complexere taak dan het simpelweg verbinden van de modulaire onderdelen van een rollend gereedschap (het Welser-profiel maakt vrijwel uitsluitend gebruik van modulaire gereedschappen).
Met meer dan 2.500 werknemers en meer dan 90 rolvormlijnen is Welser een van de grootste familiebedrijven ter wereld, met een groot personeelsbestand dat zich toelegt op gereedschappen en ingenieurs die dezelfde gereedschappen gebruiken die tot nu toe zijn gebruikt. al vele jaren Die bibliotheek. Profilering van meer dan 22.500 verschillende profielen.
“We hebben momenteel meer dan 700.000 [modulaire] rolgereedschappen op voorraad”, aldus Johnson.
"De fabrieksbouwers wisten niet waarom we om bepaalde specificaties vroegen, maar ze voldeden aan onze eisen", zei Johnson, eraan toevoegend dat deze "ongebruikelijke aanpassingen" in de fabriek Welser hielpen het koudvervormingsproces te verbeteren.
Hoe lang is Welzer al actief in de staalsector? Johnson glimlachte. “O, bijna altijd.” Hij maakte maar een half grapje. De oprichting van het bedrijf dateert uit 1664. “Eerlijk gezegd zit het bedrijf in de staalsector. Het begon als een gieterij en begon eind jaren vijftig met walsen en vormen, en is sindsdien blijven groeien.”
De familie Welser leidt het bedrijf al 11 generaties. “De CEO is Thomas Welser”, zei Johnson. “Zijn grootvader startte een profileringsbedrijf en zijn vader was eigenlijk een ondernemer die de omvang en reikwijdte van het bedrijf uitbreidde.” Tegenwoordig bedraagt het jaarinkomen wereldwijd meer dan $700 miljoen.
Johnson vervolgde: “Terwijl de vader van Thomas het bedrijf in Europa aan het opbouwen was, hield Thomas zich vooral bezig met internationale verkoop en bedrijfsontwikkeling. Hij heeft het gevoel dat dit zijn generatie is en dat het tijd is dat hij het bedrijf wereldwijd gaat brengen.”
De overname van Superior was onderdeel van deze strategie, het andere deel was de introductie van koudwalstechnologie in de VS. Op het moment dat wij dit schrijven vindt het koudvervormingsproces plaats in de Europese faciliteiten van Welser Profile, van waaruit het bedrijf producten naar de wereldmarkten exporteert. Er zijn geen plannen aangekondigd om de technologie naar de VS te brengen, althans nog niet. Johnson zei dat de walserij, net als al het andere, van plan is de capaciteit uit te breiden op basis van de vraag.
Het bloemenpatroon van het traditionele rolprofiel toont de stadia van materiaalvorming terwijl het door het walsstation gaat. Omdat de details achter het koudvormproces van Welser Profile bedrijfseigen zijn, worden er geen bloemmotieven geproduceerd.
Welser Profile en haar dochteronderneming Superior bieden traditionele profilering aan, maar zijn beide gespecialiseerd in gebieden waar specificatie niet vereist is. Voor Superior is dit een materiaal met hoge sterkte, voor Welser Profile is het vormstuk een complexe vorm die in veel gevallen niet concurreert met andere walsmachines, maar met extruders en andere speciale productieapparatuur.
Johnson zei zelfs dat zijn team een strategie voor aluminiumextruders volgt. “Begin jaren tachtig kwamen de aluminiumbedrijven op de markt en zeiden: 'Als je het kunt dromen, kunnen wij het eruit persen.' Ze waren erg goed in het geven van opties aan de ingenieurs. Als je er alleen maar van kunt dromen, betaal je een kleine vergoeding voor de tooling. Tegen een vergoeding kunnen wij het produceren. Dit geeft ingenieurs de vrijheid, omdat ze letterlijk alles kunnen tekenen. Nu doen we iets soortgelijks – alleen nu met profilering.
Tim Heston is senior redacteur van FABRICATOR Magazine en is sinds 1998 werkzaam in de metaalproductie-industrie. Hij begon zijn carrière bij het Welding Magazine van de American Welding Society. Sindsdien heeft hij het hele proces van metaalproductie verzorgd, van stampen, buigen en snijden tot slijpen en polijsten. Sinds oktober 2007 werkt hij bij The FABRICATOR.
FABRICATOR is het toonaangevende tijdschrift voor stempelen en metaalbewerking in Noord-Amerika. Het magazine publiceert nieuws, technische artikelen en succesverhalen waarmee fabrikanten hun werk efficiënter kunnen doen. FABRICATOR is al sinds 1970 actief in de sector.
Volledige digitale toegang tot The FABRICATOR is nu beschikbaar, waardoor u eenvoudig toegang krijgt tot waardevolle industriële bronnen.
Volledige digitale toegang tot Tubing Magazine is nu beschikbaar, waardoor u eenvoudig toegang heeft tot waardevolle bronnen uit de sector.
Volledige digitale toegang tot The Fabricator en Español is nu beschikbaar, waardoor u eenvoudig toegang krijgt tot waardevolle industriële bronnen.
Sinds de oprichting van de Detroit Bus Company in 2011 is Andy Didoroshi zonder onderbrekingen blijven opereren...
Posttijd: 22 augustus 2023