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Spezifische Richttechniken sorgen für spannungsfreie und planebene Bleche

30.09.2008
Hochfeste Werkstoffe und immer enger werdende Toleranzen sind große Herausforderungen für die Blech verarbeitende Industrie. Zusätzlich wird die aktuelle Situation durch schwankende Materialqualitäten erschwert. All diese Umstände zusammen wirken sich auch auf die Anforderungen an die Anlagentechnik für die Blechindustrie aus. Die Richttechnik ist dabei ein elementarer Bestandteil der Prozesskette.

Richtmaschinen sollen Bleche und Blechbänder eben machen. In der Richttechnik werden generell zwei Arten von Richtmaschinen unterschieden: die Teile-Richtmaschinen und die Band-Richtmaschinen. Teilerichtmaschinen richten Blechteile, wie beispielsweise Blechtafeln, aber auch Stanz-, Laser- und Brennteile. Band-Richtmaschinen hingegen sind für das Richten von Coilmaterial ausgelegt.

Band-Richtmaschinen stehen in Linie und sind Teil einer Prozesskette. Sie bereiten das Coil für weitere Prozesse, wie beispielsweise für die Umformung durch Pressen und Profilieren, oder für Schneidscheren vor. Richtmaschinen beseitigen Coildefekte, damit die Folgeprozesse konstant optimal ablaufen können. Der am häufigsten auftretende Coildefekt ist die Coilkrümmung.

Richtmaschinen entfernen Spannungen aus Blechen

Dabei ist das Band durch den Aufwickelprozess in Längsrichtung gekrümmt. Besonders bei breiten Blechen treten zusätzliche Ebenheitsdefekte wie Randwellen, einseitige und Mittenwellen auf. Diese Defekte können durch verschiedene Einflüsse während des Walzprozesses verur-sacht werden. Dadurch gelangen Spannungen in das Material, werden dort eingeschlossen und sorgen für Verformungen. Richtmaschinen entfernen diese Spannungen aus Blechen und erzeugen dadurch Ebenheit.

Unebenheiten bei Teilen können die Folge von Defekten im Vormaterial sein. Außerdem gelangen durch thermische Einwirkungen beim Laser- und Brennschneiden, aber auch durch den Umformprozess (Zuschneiden, Stanzen) Spannungen in die Blechteile. Ziel des Richtvorgangs ist es, diese Spannungen im Material zu entfernen und dadurch die Teile eben zu machen.

Wechselbiegungen beim Walzenrichten sorgen für eine plane Oberfläche

Beim Walzenrichten durchläuft das Material mehrere Wechselbiegungen. Diese Wechselbiegungen werden durch die versetzt angeordneten Richtwalzen erzeugt. Das Blech wird dabei über seine Streckgrenze hinaus plastisch verformt, sodass sich eine einheitliche Faserlänge im Werkstoff herausbildet. Am Einlauf in die Richtmaschine muss über die gesamte Breite des Richtgutes eine Krümmung erzeugt werden, die größer ist als die im unplanen Blech vorherrschende größte Krümmung. Die Umformintensität in der Maschine nimmt zum Auslauf hin konstant ab, sodass das Richtgut beim Verlassen der Richtmaschine in den planen Zustand zurückfedern kann. Nach diesem Grundprinzip funktionieren alle Walzen-Richtmaschinen.

Moderne Richtmaschinen in Blockbauweise konstruiert

Moderne Richtmaschinen müssen stets präzise Ergebnisse bei gleichzeitig größer werdenden Anforderungen liefern. Daher müssen sie verschiedene Kriterien erfüllen. Kleine Walzendurchmesser, eine gute Abstützung und kleine Abstände zwischen den Richtwalzen sind wichtig für konstant gute Richtergebnisse. Moderne Richtmaschinen sind in Blockbauweise konstruiert. Diese Bauweise erhöht die Steifigkeit der Maschine und ermöglicht somit höhere Belastungen. Die stabile Abstützung der Richtwalzen ist entscheidend für eine konstante Richtqualität.

Bei einfachen Richtmaschinen sind die Richtwalzen nicht abgestützt. Bei großen Richtkräften geben diese dann nach, wodurch sich die Richtergebnisse verschlechtern können. Je nach Einsatzgebiet sind verschiedene Richtmaschinen-Konzepte im Einzelfall unterschiedlich gut geeignet. Die sorgfältige Auswahl der geeigneten Richtmaschine ist sehr wichtig und diese kann am besten durch ausführliche Richtversuche mit dem zu richtenden Material ermittelt werden.

Band-Richtmaschinen müssen besondere Anforderungen erfüllen. Sie stehen in Linie und bereiten das Band für Folgeprozesse vor. Pressen und Profilieranlagen zum Beispiel, haben bestimmte Anforderungen an die Ebenheit des Ausgangsmaterials. Wenn ein Coil uneben in die Presse eingeführt wird, kann das Werkzeug beschädigt werden oder vermehrt Ausschuss produzieren. Band-Richtmaschinen liefern Prozesssicherheit. Dafür müssen sie zuverlässig und konstant gute Richtergebnisse erzeugen.

Moderne Richtmaschinen können darüber hinaus die Verfügbarkeit steigern. Der Arku Compact-Feed (geschütztes Warenzeichen) ist eine Richtmaschine für Pressenvorschubanlagen in Kurzbauform. Diese Richtmaschine hat ein aufklappbares Richtaggregat. Dadurch verringern sich die Zeiten für das Einfädeln von Coils und die Reinigungszeiten sind deutlich kürzer. Moderne Band-Richtmaschinen liefern Zusatznutzen, indem sie Stillstandszeiten minimieren, durch einfache Reinigung und einen hohen Automatisierungsgrad. Der Arku Compact-Feed kann zusätzlich mit einer Zig-Zag-Verfahrung ausgestattet werden. Durch seitliches Verfahren der Richtmaschine wird ein versetztes Stanzbild erzeugt und die Bandausnutzung optimiert. Gerade bei runden Stanzteilen kann eine Materialersparnis von über 10% erzielt werden.

Hochleistungs-Richtmaschinen haben zwischen 17 und 21 Richtwalzen

Die Anforderungen an Ebenheit und Oberflächengüte in Querteilanlagen sind besonders hoch. Querteilanlagen schneiden Tafeln von meist breiten und dünnen Bändern zu. Diese Tafeln werden anschließend beispielsweise für die Karosserieaußenhaut von Fahrzeugen oder für den Heizungs- und Lüftungsbau verwendet. Für diese besonderen Ebenheitsanforderungen werden Hochleistungs-Richtmaschinen eingesetzt. Diese Richtmaschinen haben zwischen 17 und 21 Richtwalzen und kleine Walzendurchmesser. Durch vielfältige Verstellmöglichkeiten können alle gängigen Coildefekte beseitigt werden. Hochleistungs-Richtmaschinen können unter anderem seitlich gekippt werden (Tilting) und die Richtwalzen können gezielt durchgebogen werden (Bombage). Innovative Antriebskonzepte steigern die Leistungsfähigkeit moderner Richtmaschinen.

Die Arku Hi-Cap-Baureihe zum Beispiel hat das patentierte Antriebskonzept Eco-Plan, das 30% mehr Leistung bei gleichem Energiebedarf liefert. Zusätzlich wird Schlupf verhindert, sodass keine Markierungen auf der Blechoberfläche entstehen. Für weiteren Oberflächenschutz sorgen Zwischenwalzen (in sogenannten 6-Hi-Richtmaschinen). Dadurch werden die Richtkräfte gleichmäßig auf die Richtwalzen und damit auch auf das Richtgut verteilt. Moderne Hochleistungs-Richtmaschinen decken den Dickenbereich von zwei Richtmaschinen ab. Durch ein Kassettenwechselsystem können Kassetten mit unterschiedlichen Walzendurchmessern eingesetzt werden. Dadurch kann ein deutlich größerer Blechdickenbereich abgedeckt werden als mit konventionellen Richtmaschinen.

Hydraulische Richtmaschinen packen auch dicke Teile

Hydraulische Teile-Richtmaschinen sind besonders leistungsstark und werden daher häufig für dicke Teile eingesetzt. Lohnbetriebe, die Laser- und Brennzuschnitte machen, müssen immer höhere Ebenheitsanforderungen ihrer Endkunden erfüllen, während die Ausgangsqualität ihres Materials unregelmäßig ist. Der Einsatz von Richtmaschinen soll dabei den Ausschuss senken, indem Folgeprozesse, wie beispielsweise Abkanten und Schweißen, prozesssicher werden. Die hydraulische Zustellung der Maschine erzeugt hohe Richtkräfte.

Dicke und hochfeste Materialien können mit solchen Maschinen konstant gut gerichtet werden. Außerdem verfügen moderne Teile-Richtmaschinen über eine hydraulische Richtspaltregelung. Das System erkennt Veränderungen im Richtspalt und passt diesen in Sekundenbruchteilen an. Damit können auch schwierige Teile mit variierenden Querschnitten, also Teile mit Ausschnitten oder runde Teile wie Sägeblätter, konstant gut gerichtet werden. Besonders beim Richten dicker Blechteile besteht bei falscher Einstellung der Maschine die Gefahr einer Überbelastung. Eine hydraulische Zustellung des Richtaggregats ermöglicht hier einen effektiven Überlastschutz. Im Hinblick auf die Verfügbarkeit, bieten moderne Teilerichtmaschinen kurze Reinigungs- und Rüstzeiten.

Arku Flat-Master mit integriertem Schnellwechselsystem

Der Arku Flat-Master zum Beispiel hat ein integriertes Schnellwechselsystem. Dadurch lassen sich die Richtwalzen innerhalb weniger Minuten ausbauen und das Richtaggregat kann gründlich gereinigt werden. Die Reinigung des Richtaggregats ist bei Teile-Richtmaschinen besonders wichtig, da hier unterschiedliche Materialien gefahren werden. Materialrückstände von angerosteten und verschmutzten Teilen hinterlassen Rückstände, die die Qualität der Richtprozesse beeinträchtigen und die Richtwalzen beschädigen können. Moderne Richtmaschinen haben außerdem eine bedienerfreundliche Steuerung. Eine Darstellung per Grafikdisplay mit Wertevorschlagswesen und Wertespeicher ist zeit-gemäß.

Hochfeste Materialien werden immer häufiger für unterschiedlichste Produkte verwendet. In der Automobilindustrie werden hochfeste Stähle unter anderem für Strukturteile der Karosserie eingesetzt. Bei Blechteilen sind Sägeblätter ein gutes Beispiel. Moderne Präzisions-Richtmaschinen sind für diese Herausforderung gerüstet. Eine kompakte Bauweise sowie beste Abstützung der Richtwalzen sind angesichts der steigenden Maschinenbelastung erforderlich. Kleine Walzendurchmesser sind wichtig, um einen hohen Umformgrad zu erzeugen. Die hohe Zugfestigkeit neuer Werkstoffe verkleinert den richtbaren Dickenbereich der Richtmaschine.

Daher haben moderne Hochleistungs-Richtmaschinen Kassettenwechselsysteme, um das Bearbeitungsspektrum zu erweitern. Aufgrund der steigenden Belastungen der Maschine brauchen Richtmaschinen außerdem einen starken Antrieb. Innovative Antriebskonzepte zeichnen moderne Präzisions-Richtmaschinen aus. Welche spezielle Richtmaschine sich für einen vorhandenen Werkstoff eignet, kann nur im praktischen Richtversuch herausgefunden werden.

Sascha Becker ist Leiter Marketing bei der Arku Maschinenbau GmbH in Baden-Baden.

Sascha Becker | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/umformtechnik/articles/146384/

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