DE10012974C1

DE10012974C1 - Production of a hollow profile used in the automobile industry comprises a cold forming a hollow profile green body, heating to a temperature above the austenite temperature

Info

Publication number: DE10012974C1
Application number: DE2000112974
Authority: DE
Inventors: Matthias Schroeder
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2000-03-16
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2001-03-15
Anticipated expiration: 2020-03-17

Abstract

Production of a hollow profile (1) comprises a cold forming a hollow profile green body made of hardened steel using an inner high pressure into its final mold corresponding to the engraving (7) of the deforming tool divided into an upper and lower tool; heating to a temperature above the austenite temperature; and directly quenching in a closed die (8) under a fluidic inner pressure to prevent shrinking of the profile and converting the original austenitic structure into a martensitic or bainite structure and annealing to a temperature of 200-300 deg C. Preferred Features: The hollow profile is inductively heated.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofiles.The invention relates to a method for producing a Hollow profile.

Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofiles sind in mannigfal tiger Weise bekannt. Darunter zeigt die WO 99/27142 A1 ein Ver fahren, bei dem das Hohlprofil aus einem härtbaren Stahl gebil det ist. Dabei wird das Hohlprofil auf eine Härtungstemperatur erhitzt und dann in einem gekühlten Innenhochdruck-Umformwerk zeug angeordnet. Dannach soll eine Umformung mittels eines in das Hohlprofil eingeleiteten Druckfluides stattfinden, die so schnell erfolgt, daß das Hohlprofil keine Zeit hat, durch den Kontakt mit dem Druckfluid gehärtet zu werden. Anschließend wird das umgeformte Hohlprofil noch einige Zeit im Werkzeug be lassen, so daß durch den Kontakt mit der Druckflüssigkeit die Härtung des Hohlprofiles abfolgen kann. Beim Einlegen in das gekühlte Innenhochdruck-Umformwerkzeug erfolgt über den Kontakt des heißen Hohlprofiles mit dem Werkzeug eine rasche Wärmeab leitung, so daß das Hohlprofil schnell abkühlt. Dadurch resul tiert ein vorzeitiges Härten des Hohlprofiles, bevor die Umfor mung durch Innenhochdruck stattfinden konnte. Gehärtete Hohl profile insbesondere mit hohen Umformgraden innenhochdruckumzu formen ist prozeßsicher quasi unmöglich, da das erreichte harte martensitische Gefüge sehr spröde ist und durch die niedere Streckgrenze schlechte Dehneigenschaften besitzt, wodurch bei Ausüben eines Innenhochdruckes Risse am Hohlprofil auftreten. Die schnelle Abkühlung wird durchaus zusätzlich durch die Druckflüssigkeit erfolgen und damit den Härtevorgang uner wünscht fördern. Dabei muß das Hohlprofil erst mit der Druck flüssigkeit befüllt und dann der Druck aufgebaut werden, was einem ausreichend großen Wärmeabfluß genügend Zeit entgegen bringt. Die längere Umformzeit bei Umformungen mit hohen Um formgraden sei dazu auch noch angemerkt. Dem Wärmeabfluß über die Druckflüssigkeit kann über eine Temperierung der Flüssig keit entgegnet werden. Zum einen ist dies werkzeugtechnisch recht aufwendig, um den Temperaturgradienten von Hohlprofil zur Druckflüssigkeit möglichst klein zu halten. Zum anderen erhält man durch den unterschiedlich hohen Wärmeabfluß über das Werk zeug und über die temperierte Flüssigkeit einen ungleichmäßigen Härtungseffekt im Hohlprofil, was den späteren Einsatz des Hohlprofils aufgrund seiner bezüglich mechanischer Beanspru chung ungewissen Eigenschaften in Frage stellt.Processes for producing a hollow profile are manifold known way. Among them, WO 99/27142 A1 shows a ver drive, in which the hollow profile gebil from a hardenable steel det. The hollow profile is at a hardening temperature heated and then in a cooled hydroforming unit arranged stuff. Then a reshaping using a in the hollow profile initiated pressure fluid take place so quickly happens that the hollow profile has no time through which Contact with the pressurized fluid to be hardened. Subsequently the formed hollow profile will be in the tool for some time leave so that the contact with the hydraulic fluid Can follow hardening of the hollow profile. When inserting it into the cooled internal high pressure forming tool takes place via the contact the hot hollow profile with the tool a quick heat line so that the hollow profile cools quickly. Thereby resul tiert a premature hardening of the hollow profile before the Umfor high pressure could take place. Hardened hollow profiles in particular with high degrees of forming Shaping is virtually impossible in a process-reliable manner, since the hard one achieved martensitic structure is very brittle and due to the lower Yield point has poor stretch properties, which means that Applying internal high pressure cracks occur on the hollow profile. The rapid cooling is also made possible by the Hydraulic fluid take place and thus the hardening process wishes to promote. The hollow profile must first with the pressure liquid filled and then the pressure build up what enough time to counteract a sufficiently large heat flow brings. The longer forming time for forming with high Um degrees of form should also be noted. The heat flow over the hydraulic fluid can be controlled by tempering the fluid countered. On the one hand, this is tool technology quite complex to the temperature gradient from hollow profile to To keep hydraulic fluid as small as possible. The other receives one through the different levels of heat flow through the plant test and an uneven over the tempered liquid Hardening effect in the hollow profile, what the later use of the Hollow profile due to its mechanical stress uncertainty properties.

Des weiteren ist aus der WO 98/54370 A1 das Verfahren des Blas formens bekannt, das auf ein Hohlprofil aus einem härtbaren Stahl angewendet wird, wobei der Hohlprofilrohling auf eine Austenittemperatur aufgeheizt in ein geteiltes Blaswerkzeug eingelegt wird und anschließend durch ein unter hohem Druck stehendes heißes Gas nach Art der superplastischen Umformung entsprechend der Kontur der Gravur des Werkzeuges aufgeweitet wird. Die Gravur wird gleichzeitig geheizt. Schließlich wird das umgeformte Hohlprofil abgeschreckt, in dem ein gasförmiges Kühlmedium durch das Hohlprofil hindurchgeleitet und die Gravur wassergekühlt wird. Abgesehen davon, daß die Umformung mit Gas aufgrund dessen Kompressibilität unter Sicherheitsaspekten sehr bedenklich ist und hohe Anforderungen an eine apparative Ge währleistung dieser Sicherheit stellt, ist Gas ein sehr schlechter Wärmeleiter, so daß das Abschrecken zum einen rela tiv langsam abläuft und dadurch nicht oder nur teilweise zu den gewünschten harten Gefügen Martensit und/oder Bainit führt. Zum anderen ist auch hier dadurch das Abschrecken der Außenseite und der Innenseite des umgeformten heißen Hohlprofiles unter schiedlich, so daß das Hohlprofil in radialer Richtung unkon trolliert unterschiedlich gehärtet wird und ein Gefügegemisch entsteht, in dem Zug- und Druckspannungen gleichzeitig auftre ten. Das so erzeugte Hohlprofil dürfte die gestellten hohen me chanischen Festigkeiten im Automobilbau nicht erfüllen können. Furthermore, WO 98/54370 A1 describes the blowing process known form that on a hollow profile from a curable Steel is used, the hollow profile blank on a Austenite temperature heated in a split blow mold is inserted and then by a high pressure standing hot gas in the manner of superplastic forming expanded according to the contour of the engraving of the tool becomes. The engraving is heated at the same time. Eventually quenched the formed hollow profile, in which a gaseous Cooling medium passed through the hollow profile and the engraving is water cooled. Apart from that, the forming with gas because of its compressibility from a security perspective is questionable and high demands on an apparatus Ge To ensure this security, gas is a very poor heat conductor, so that the quenching rela tiv runs slowly and therefore not or only partially to the desired hard structure leads to martensite and / or bainite. To the another is the quenching of the outside and the inside of the formed hot hollow profile below different, so that the hollow profile in the radial direction uncon trolls is hardened differently and a structural mixture arises in which tensile and compressive stresses occur simultaneously The hollow profile produced in this way should be the high me cannot meet the mechanical strengths of the automotive industry.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofiles aufzuzeigen, mittels dessen sich in relativ einfacher Weise und prozeßtechnisch sicher ein Hohl profil mit einheitlich hochfesten Eigenschaften auch bei für komplexe Bauteile typische hohen Umformgraden erzeugen läßt.The invention has for its object a method for Show production of a hollow profile, by means of which a hollow in a relatively simple manner and in terms of process technology profile with uniform high strength properties also for complex components can produce typical high degrees of deformation.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patent anspruches 1 gelöst.The object of the invention is through the features of the patent Claim 1 solved.

Dank der Erfindung wird zuerst die Kaltumformung mittels flui dischem Innenhochdruck (< 800 bar) betrieben, wodurch sich das Hohlprofil auch mit hohen Umformgraden (< 60% größere Aufweitung bezüglich der urpünglichen rohrförmigen Ausgangsform) bei spielsweise für komplexe Bauteile wie die Säulen einer Rahmen struktur einer Fahrzeugkarosserie gestalten läßt. Das Hohlpro fil erreicht in diesem ersten Schritt in einfacher Weise schon bezüglich seines Querschnittes und seiner Außenkontur seine Endform. Erst nach der Umformung erfolgt die Härtung, in dem das Hohlprofil auf eine Temperatur oberhalb der Austenittempe ratur aufgeheizt wird und anschließend abrupt, d. h. in einer Zeit von 9-28 Sekunden auf mindestens 200°C in einem geschlos senen Gesenk abgekühlt, also abgeschreckt. Die Abschreckung wird einerseits durch Kühlung des Gesenkes mittels eines Flui des beispielsweise durch Wasser, das durch feine gravurnah ver laufende Kanäle hindurchgeleitet wird, und andererseits und ei ne Flüssigkeit, die das Hohlprofil durchströmt, erreicht. Die Kühlflüssigkeiten sollten in ihrer Wärmeleitfähigkeit zumindest ähnlich sein, so daß eine gleichmäßige Abkühlung und somit - abgesehen von der anfänglichen Abkühlung des heißen Hohlpro files durch Körperkontakt mit dem Gesenk - eine relativ gleich mäßige Härtung erfolgen kann. Auch wenn es durch das erfin dungsgemäße Verfahren geringe Härteunterschiede im Hohlprofil infolge der angesprochenen anfänglichen einseitigen Abkühlung auftreten, so ist dies für das gesamte Verfahren hinsichtlich der Prozeßsicherheit dahingehend wenig erheblich, daß nach dem Härten keine weitere formändernde innendruckbestimmte Umformung erfolgt, die aufgrund der härtebedingt ungleichen Fließfähig keit des Hohlprofilmaterials über das Hohlprofil hinweg gesehen zu ungleichmäßigen Aufweitungen und eventuell zu Rissen führen würde. Beim Abschrecken wird die Kühlflüssigkeit innerhalb des Hohlprofiles unter hohem Druck, der jedoch kleiner als ein Um formdruck ist, gehalten, so daß einem abkühlungsbedingten Schrumpfen des Hohlprofiles und somit einer unerwünschten maß lichen Veränderung entgegengewirkt wird. Es ist zwar denkbar, daß nach eine Versuchsreihe die Schrumpfrate ermittelt wird und diese dann bei der Rohlingsauslegung des Hohlprofiles maßlich berücksichtigt wird, so daß auf die Druckerzeugung während des Abschreckens innerhalb des Hohlprofiles verzichtet werden kann. Versuchsreihen sind jedoch aufwendig, insbesondere vor dem Hin tergrund der Herstellung unterschiedlich geformter und aus un terschiedlichen Werkstoffen bestehender Hohlprofile, bei denen mit unterschiedlichen Schrumpfvorgängen zu rechnen ist. Ab schließend wird das gehärtete Hohlprofil, das nun rein marten sitisch oder bainitisch bzw. eine Mischform beider Gefüge auf weist auf eine Temperatur zwischen 200°C und 300°C angelassen und somit vergütet, so daß die der Festigkeit des Hohlprofiles gegenüber mechanischen Beanspruchungen unzuträglichen Gefüge spannungen zumindest reduziert, wenn nicht gar gänzlich besei tigt werden. Hierbei sinkt die Härte in nur unwesentlichem Aus maß. Als besonders geeignetes Material für die Ausbildung hoch fester Hohlprofile hat sich Bor-Stahl erwiesen.Thanks to the invention, the cold forming by means of flui the internal high pressure (<800 bar) operated, which the Hollow profile also with high degrees of deformation (<60% larger expansion with regard to the original tubular initial shape) for example for complex components like the pillars of a frame structure of a vehicle body can be designed. The hollow pro fil already achieves this in a simple way with regard to its cross section and its outer contour Final shape. The hardening takes place only after the forming the hollow profile to a temperature above the austenite temperature is heated and then abruptly, d. H. in a Time from 9-28 seconds to at least 200 ° C in one closed cooled its die, so quenched. The deterrent is achieved by cooling the die using a flui of, for example, by water that ver by fine gravurn running channels is passed through, and on the other hand and ei ne liquid that flows through the hollow profile is reached. The Cooling liquids should at least have thermal conductivity be similar, so that a uniform cooling and thus - apart from the initial cooling of the hot Hohlpro files through body contact with the die - a relatively the same moderate hardening can take place. Even if it was invented Process according to the invention, slight differences in hardness in the hollow profile as a result of the aforementioned one-sided cooling occur, this is with regard to the entire procedure the process security little significant in that after Do not harden any further shape-changing deformation determined by internal pressure takes place due to the uneven flow due to hardness speed of the hollow profile material seen across the hollow profile lead to uneven expansion and possibly to cracks would. When quenched, the coolant is inside the Hollow section under high pressure, but smaller than one order Form pressure is kept, so that a cooling-related Shrinkage of the hollow profile and thus an undesirable dimension counteracted change. It is conceivable that after a series of tests the shrink rate is determined and this then dimensionally when the hollow profile is designed is taken into account, so that the pressure generation during the Quenching can be dispensed with within the hollow profile. However, test series are complex, especially before the outward journey Background of the production of differently shaped and from un different materials of existing hollow profiles, where different shrinking processes can be expected. From finally the hardened hollow profile becomes pure marten sitic or bainitic or a mixture of the two indicates a temperature between 200 ° C and 300 ° C and thus compensated, so that the strength of the hollow profile structure which is intolerable to mechanical loads tensions at least reduced, if not completely absent be done. The hardness drops only insignificantly measured High as a particularly suitable material for training solid hollow profiles have proven to be boron steel.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung gemäß Anspruch 2 erfolgt das Erhitzen des Hohlprofiles innerhalb des Innenhochdruck- Umformwerkzeuges. Dies ist zum einen mit verfahrenstechnisch reduziertem Aufwand verbunden, da das ungeformte Hohlprofil nicht aus dem Werkzeug entnommen und einer Heizvorrichtung zu geführt werden muß. Des weiteren bleibt aufgrund des Verblei bens in der gleichen Umformgravur das Hohlprofil beim Erhitzen verzugfrei und formbeständig. Des weiteren ist die Integrierung der Heizvorrichtung in das Innenhochdruck-Umformwerkzeug sehr platzsparend und kompakt. Infolge der direkten Anlage der Au ßenkontur des Hohlprofiles an der Gravur des Umformwerkzeuges bleibt eine Reaktion des Materials mit Luftsauerstoff unter der Hitzewirkung aus, so daß eine Verzunderung, die nachträglich umständlich vom Hohlprofil beispielsweise mit Sand oder Korund abgestrahlt werden müßte, der Oberfläche vermieden wird.After an expedient training according to claim 2 heating the hollow profile within the internal high pressure Forming tool. On the one hand, this is procedural reduced effort because the unshaped hollow profile not removed from the tool and to a heater must be performed. Furthermore remains due to the lead bens in the same forming engraving the hollow profile when heated distortion-free and dimensionally stable. Another is integration the heater into the hydroforming tool very much space-saving and compact. As a result of the direct investment of the Au External contour of the hollow profile on the engraving of the forming tool remains a reaction of the material with atmospheric oxygen below the Heat effect, so that a scaling that is added awkward from the hollow profile, for example with sand or corundum should be blasted, the surface is avoided.

In einer weiteren vortielhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 erfolgt das Erhitzen des Hohlprofiles innerhalb des Werkzeuges auf eine Temperatur oberhalb der Austenittempe ratur induktiv. Hierbei kann das Magnetfeld gezielt auf das Hohlprofil gerichtet werden, so daß eine Aufheizung im wesent lichen nur das Hohlprofil betrifft und kaum Wärmeenergie auf das Umformwerkzeug übertragen wird. Eine aufwendige Temperie rung des Werkzeuges auf sehr hohe Temperaturen, bei denen das Werkzeug selbst aufgrund des Wärmeverzuges Schaden zu nehmen droht, entfällt. Des weiteren wird bei der induktiven Heizung der gesamte Querschnitt des Hohlprofiles erfaßt, so daß jede Stelle des Hohlprofiles gleichzeitig erhitzt wird und somit ei nerseits das Hohlprofil gleichmäßig erhitzt und andererseits die Aufheizzeit verkürzt wird, was wiederum Produktionszeit einspart.In a further advantageous embodiment of the invention according to claim 3, the heating of the hollow profile takes place within of the tool to a temperature above the austenite temperature rature inductive. Here, the magnetic field can be targeted to the Hollow profile are directed so that heating up in essence Lichen only affects the hollow profile and hardly any thermal energy the forming tool is transferred. An elaborate temperament die at very high temperatures, at which the The tool itself due to the heat distortion threatens, does not apply. Furthermore, with inductive heating the entire cross section of the hollow profile is covered, so that each Place of the hollow profile is heated simultaneously and thus egg on the one hand the hollow profile is heated uniformly and on the other hand heating time is shortened, which in turn increases production time saves.

In einer weiteren zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 wird das erhitzte Hohlprofil in einer formentspre chenden Gesenkgravur über Wärmeleitung durch Kühlen der Gravur und durch einen durch das Hohlprofil hindurchgeleiteten Volu menstrom eines flüssigen Kühlmediums abgeschreckt. Hierbei wer den außerhalb und innerhalb des Hohlprofiles in etwa gleiche Wärmeleitungsbedingungen geschaffen, so daß die auftretende Härtung gleichmäßig verläuft und sich somit im Hohlprofil die gewünschte Gefügeart gleichmäßig einstellt. Dadurch werden dem Hohlprofil überall die gleichen Festigkeitseigenschaften gege ben.In a further expedient development of the invention Claim 4 is the heated hollow profile in a mold spre appropriate die engraving via heat conduction by cooling the engraving and through a volu passed through the hollow profile flow of a liquid cooling medium is quenched. Here who approximately the same outside and inside the hollow profile Thermal conduction conditions created so that the occurring Hardening runs evenly and thus in the hollow profile sets the desired structure evenly. This will make the Hollow profile against the same strength properties everywhere ben.

In werkzeugtechnisch günstiger Weise erfolgt nach Anspruch 5 das Abschrecken und das Erhitzen im gleichen Gesenk. Zwar ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, nach dem Erhitzen für das Abschrecken ein anderes Gesenk zu verwenden, eventuell, wenn die Materialkosten des Werkzeuges einen wesentlichen Faktor für die Entscheidung über eine Verwendung des Verfahrens darstel len, da ein Material, das dauerhaft thermisch hoch wechselbe lastbar ist, relativ teuer ist. Bei dem angesprochenen Werk zeugwechsel können dann für die einzelnen Werkzeuge preiswerte re Werkstoffe verwendet werden, da sie den vorgenannten Ansprü chen nicht genügen müssen. Hieraus können sich relativ hohe Standzeiten der einzelnen Werkzeuge ergeben, da sie nur in je weils einer bestimmten Hinsicht belastet sind. Jedoch wird dort der Vorteil des bauraumsparenden Herstellungsverfahrens, den der Anspruch 5 aufzeigt, genommen. Des weiteren vorteilhaft bei der Verwendung eines einzigen Werkzeuges ist der fehlende Hand lings- und Transportaufwand von einer Arbeitsstation zur ande ren. Das Hohlprofil verbleibt somit in der gleichen Gravur und die einzelnen Prozesse Erhitzen und Abschrecken folgen nachein ander ab ohne zwischenzeitliches Öffnen des Gesenkes. Besonders günstig, weil aufwand- und bauraumsparend ist das Erhitzen und Abschrecken des Hohlprofiles direkt im Innenhochdruckumform werkzeug, wobei ein Werkzeugwechsel entfällt. Zudem vorteilhaft ist die Aussicht auf Erhaltung der aus dem vorigen Umform schritt erhaltenen Gestaltungsform, falls im Umformwerkzeug nur eine einzige Gravur vorgesehen ist, in der dann alle drei Pro zesse nacheinander ablaufen. Hierbei ist es günstig, mittels Innenhochdruck der kühlungsbedingten Schrumpfung des Hohlpro files entgegenzuwirken, da die Umformgravur sich nicht verän dert, so daß die Formidentität des Hohlprofils gewahrt bleibt.According to claim 5, this is done in a technically advantageous manner quenching and heating in the same die. Is it is conceivable within the scope of the invention, after heating for the Put off using another die, possibly if the material cost of the tool is an essential factor for the decision to use the method len, as a material that is permanently thermally highly changeable is resilient, is relatively expensive. At the mentioned work Tool changes can then be inexpensive for the individual tools re materials are used because they meet the aforementioned claims need not suffice. This can result in relatively high The service life of the individual tools is given, as they can only be because of a certain aspect. However there is the advantage of the space-saving manufacturing process the claim 5 shows, taken. Furthermore advantageous at using a single tool is the missing hand effort and transport from one workstation to another ren. The hollow profile thus remains in the same engraving and the individual processes of heating and quenching follow one after the other other without opening the die in the meantime. Especially inexpensive, because heating and saving space and space Quenching the hollow profile directly in the internal high pressure forming tool, whereby a tool change is not necessary. Also advantageous is the prospect of preserving that from the previous forming step obtained design, if only in the forming tool a single engraving is provided, in which then all three Pro processes run one after the other. It is convenient to use Internal high pressure of the cooling-related shrinkage of the hollow pro counteract files, since the forming engraving does not change changes, so that the shape identity of the hollow profile is preserved.

In einer speziellen bauraumsparenden und von den Werkzeugmate rialkosten her preiswerten Weiterbildung der Erfindung nach An spruch 6 erfolgt das Abschrecken und das Innenhochdruckumformen gleichzeitig und in zwei separaten Gravuren des Gesenkes, wozu eine Anpassung der Prozesstakte bezüglich der einzelnen Verfah ren Innenhochdruckumformen, Erhitzen, Abschrecken aneinander erforderlich ist. Hierbei ist es gegebenenfalls notwendig, nach dem Prozeß der Innenhochdruckumformung einen Puffer in den ge samten Prozeßablauf einzugliedern, um die Gleichzeitigkeit der beiden obigen Einzelprozesse zu gewährleisten. Das Werkzeugma terial des Gesenkes muß aufgrund der fehlenden Erhitzung in nur unwesentlichem Maße Temperaturschwankungen aushalten, so daß preiswerte Werkstoffe verwendet werden können. Infolge der zeitlichen Parallelität der verschiedenen Bearbeitungsabläufe der Hohlprofile in den verschiedenen Werkzeugen ist es auch denkbar, eine kürzere Gesamtprozeßzeit und damit aufgrund der höheren Effizienz geringere Produktionskosten zu erhalten als bei der sequentiellen Abfolge der drei Prozesse im Innenhoch druckumformwerkzeug. In diesem schlägt nämlich produktionszeit verlängernd zu Buche, daß der Aufheizprozeß und der Abkühlvor gang für jedes Werkstück von neuem in Gang gebracht werden muß. Dies entfällt weitgehend bei der oben genannten synchronen Be arbeitung.In a special space-saving and from the tool mat rialkosten forth inexpensive development of the invention according to saying 6, quenching and hydroforming are carried out at the same time and in two separate engravings of the die an adjustment of the process cycles with regard to the individual process high pressure forming, heating, quenching each other is required. Here it may be necessary to: the process of hydroforming a buffer in the ge to integrate the entire process flow in order to ensure the simultaneity of the to guarantee both above individual processes. The tool measure material of the die has to be due to the lack of heating in only Withstand insignificant temperature fluctuations, so that inexpensive materials can be used. As a result of temporal parallelism of the various machining processes the hollow profiles in the various tools are too conceivable, a shorter overall process time and therefore due to higher efficiency to get lower production costs than in the sequential order of the three processes in the inner high pressure forming tool. Production time beats in this prolonging to the book that the heating process and the cooling process must be started again for each workpiece. This largely does not apply to the above-mentioned synchronous loading work.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach An spruch 7, bei der eine Integrierung einer Heizvorrichtung auf grund einer dann auftretenden mangelnden Stabilität des Werk zeugs nicht möglich ist oder komplexe Werkzeuge beispielsweise aufgrund von Wartungserschwernissen nicht gewünscht sind oder bei der Konturveränderungen des Bauteils während des Gesamtpro zeßablaufes für das Endprodukt keine Rolle spielen, wird das kaltumgeformte Hohlprofil aus dem Innenhochdruck-Umformwerkzeug entnommen und einem Ofen zugeführt, in dem das Hohlprofil durch Wärmestrahlung oder induktiv erhitzt wird. Das erhitzte Hohl profil wird dann in einer formentsprechenden Gesenkgravur über Wärmeleitung durch Kühlen der Gravur und durch einen durch das Hohlprofil hindurchgeleiteten Volumenstrom eines flüssigen Kühlmediums abgeschreckt.In an advantageous development of the invention according to saying 7, in the case of integrating a heater due to a lack of stability in the work stuff is not possible or complex tools for example are not desired due to maintenance difficulties or when changing the contour of the component during the overall pro no matter for the end product, that will cold formed hollow profile from the internal high pressure forming tool removed and fed to an oven in which the hollow profile through Heat radiation or is heated inductively. The heated hollow profile is then overlaid in a form-fitting die engraving Heat conduction by cooling the engraving and by one through the Volume profile of a liquid passed through the hollow profile Cooling medium quenched.

Um eine Reaktion mit dem Luftsauerstoff während des Härtens zu verhindern, die zu einer Verzunderung der Hohlprofiloberfläche führt und nachträglich für eine Weiterverarbeitung des Hohlpro files aufwendig beseitigt werden muß, erfolgt die Erhitzung des Hohlprofiles gemäß der vorteilhaften Weiterbildung nach An spruch 8 in einer Inertgas-Atmosphäre. Aus gleichen Gründen ist es sinnvoll, das erhitzte Hohlprofil auf dem Transport vom Ofen zum Gesenk, in dem das Hohlprofil abgeschreckt wird, unter ei ner Inertgas-Atmosphäre zu halten, was in Anspruch 9 zum Aus druck kommt.To react with atmospheric oxygen during curing prevent scaling of the hollow profile surface leads and subsequently for further processing of the Hohlpro files has to be removed, the heating of the Hollow profile according to the advantageous development according to An saying 8 in an inert gas atmosphere. For the same reasons it makes sense to transport the heated hollow profile from the furnace to the die in which the hollow profile is quenched, under egg ner inert gas atmosphere, which in claim 9 to end pressure comes.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 10 werden die Enden des Hohlprofiles im erhitzten Zustand abgetrennt. Dies ist besonders günstig, wenn bei der Innenhochdruckumformung die Enden des Hohlprofiles zur Gewähr leistung einer ausreichenden Abdichtung durch Einschieben axia ler Stempel gegenüber dem restlichen Hohlprofil aufgeweitet werden, so daß das Hohlprofil endseitig eines Beschnittes be darf. Im erhitzten Zustand ist das Hohlprofilmaterial teigig, so daß die Enden relativ einfach, d. h. ohne großen Widerstand unter Erzielung definierter maßlich genauer Endkanten abge schert werden können.In a further advantageous development of the invention according to claim 10, the ends of the hollow profile in the heated Condition separated. This is particularly convenient if the Internal high pressure forming to guarantee the ends of the hollow profile Sufficient sealing by inserting axia stamp expanded compared to the rest of the hollow profile be so that the hollow profile end of a trimming be may. When heated, the hollow profile material is doughy, so that the ends are relatively simple, i.e. H. without much resistance to achieve defined dimensionally precise end edges can be sheared.

Alternativ können gemäß Anspruch 11 die Enden des Hohlprofiles auch nach dem Abschrecken abgetrennt werden. Dies kann dann sinnvoll sein, wenn kein komplexes Werkzeug - eventuell aus Gründen der erschwerten Überwachung der Verfahrensschritte - erwünscht ist. Das nach dem Abschrecken hochfeste harte Hohl profil kann jedoch von üblichen Schneidverfahren kaum noch be arbeitet werden. Allerdings sind hierzu Strahlschneidverfahren, wie beispielsweise das Laserschneiden zu nennen, mittels dessen die Hohlprofilenden durchaus ohne weiteres abgetrennt werden können.Alternatively, according to claim 11, the ends of the hollow profile can also be separated after quenching. Then this can be useful if not a complex tool - possibly from Because of the difficult monitoring of the process steps - is desired. The hard hollow after quenching However, profile can hardly be used by conventional cutting methods be working. However, this involves jet cutting processes, such as to call laser cutting, by means of which the ends of the hollow sections can be easily removed can.

Falls beim Abschrecken das Hohlprofil einem unerwüschten Schrumpfprozeß unterlegen ist, kann als vorteilhafte Weiterbil dung der Erfindung nach Anspruch 12 das Hohlprofil hinterher in einem Innenhochdruckumformwerkzeug mittels fluidischem Innen hochdruck kalibriert werden. Zwar ist die Aufweitung eines ge härteten Hohlprofils aufgrund der geringen Bruchdehnung nur schwer möglich ohne die Gefahr eines Risses einzugehen. Jedoch liegt das Kalibrieren hinsichtlich der Querschnittsaufweitung im Millimeterbereich, was durchaus prozeßsicher ausführbar ist. If the hollow profile is undesirable when quenching Inferior to the shrinking process can be an advantageous further development extension of the invention according to claim 12, the hollow profile afterwards in an internal high pressure forming tool by means of a fluidic interior high pressure can be calibrated. The expansion of a ge hardened hollow profile due to the low elongation at break only difficult to do without the risk of cracking. However lies the calibration in terms of cross-sectional expansion in the millimeter range, which can be done reliably.

Um weiterhin ein Verzundern oder ein bläuliches Anlaufen des Hohlprofiles zu vermeiden, ist es gemäß Anspruch 13 von Vor teil, das Hohlprofil mit einem nicht-oxidierenden Medium, insbesondere mit einem Hochtemperaturöl abzuschrecken.To continue scaling or bluish tarnishing of the To avoid hollow profile, it is according to claim 13 of Vor part, the hollow profile with a non-oxidizing medium, especially with a high temperature oil.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 14 wird dem erhitzten Hohlprofil im Gesenk vom Einlegen in die Gravur bis zum Abschrecken durch Temperieren des Gesenkes Wär meenergie zugeführt. Diese ist so bemessen, daß es vor dem Ab schrecken zu keiner vorzeitigen Abkühlung kommt, die uner wünschte Gefügebildungen im Hohlprofilmaterial zur Folge haben würde. Das Temperieren des Gesenkes kommt natürlich nur in Fra ge, wenn das Hohlprofil das Werkzeug wechselt.In an expedient embodiment of the invention according to claim 14 is the heated hollow profile in the die from insertion into the Engraving until quenching by tempering the die Wär supplied with energy. This is such that it is before the Ab scare no premature cooling that comes uninhibited result in desired microstructures in the hollow profile material would. The tempering of the die naturally only occurs in Fra when the hollow profile changes the tool.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert; dabei zeigt:The invention is based on one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail; there shows:

Fig. 1 ein Hohlprofil nach dem erfindungsgemäßen Innenhochdruc kumformschritt in einer seitlichen Ansicht, Fig. 1 a hollow profile according to the invention Innenhochdruc kumformschritt in a lateral view,

Fig. 2 das Hohlprofil aus Fig. 1 in einer seitlichen Ansicht im Nachfolgeschritt beim erfindungsgemäßen induktiven Erhitzen, Fig. 2 shows the hollow profile of Fig. 1 in a side view in the subsequent step in the inventive inductive heating,

Fig. 3 das Hohlprofil aus Fig. 2 in einem seitlichen Längs schnitt in einem Gesenk zum nachfolgenden Abschrecken und Kali brieren, Figure 3 brieren. The hollow profile of FIG. 2 in a lateral longitudinal section in a die for subsequent quenching, and potash,

Fig. 4 das gehärtete und kalibrierte Hohlprofil aus Fig. 3 in einer seitlichen Ansicht beim abschließenden Trennen der Hohl profilenden. Fig. 4 shows the hardened and calibrated hollow profile from Fig. 3 in a side view during the final separation of the hollow profile ends.

In Fig. 1 ist ein Hohlprofil 1 aus einem Borstahl dargestellt, das aus einem geradlinig verlaufenden Hohlprofilrohling, zuerst vorgebogen und dann in einem Innenhochdruck-Umformwerkzeug hin sichtlich der gewünschten Quersschnittsform und -größe mittels einer unter hohem Druck stehenden Druckflüssigkeit aufgeweitet wird. Hierbei sind die beiden Hohlprofilenden 2 und 3 aufgrund von im Umformwerkzeug zur Gewährleistung der Dichtigkeit wäh rend des Umformprozesses in sie hineingeschobenen Axialstempel aufgeweitet und gequetscht.In Fig. 1, a hollow profile 1 made of boron steel is shown, which is pre-bent from a rectilinear hollow profile blank and then expanded in an internal high-pressure forming tool visually to the desired cross-sectional shape and size by means of a hydraulic fluid under high pressure. Here, the two hollow profile ends 2 and 3 are widened and squeezed due to the fact that they are inserted into the forming tool to ensure the tightness during the forming process.

Das Hohlprofil 1 wird nach Fig. 2 in eine Heizvorrichtung 4 beispielsweise mittels eines Handlingroboters transportiert, in welcher es induktiv - durch die Induktionsschleifen 5 und den Stromkreis 6 schematisch dargestellt - über die Austenittempe ratur des Borstahls erhitzt wird. Um Verzunderung durch Reakti on mit dem Luftsauerstoff zu vermeiden, wird das Erhitzen in einer Inertgasatmosphäre, beispielsweise mit dem Schutzgas Ar gon durchgeführt.The hollow profile 1 is transported according to FIG. 2 in a heating device 4, for example by means of a handling robot, in which it is heated inductively - by the induction loops 5 and the circuit 6 - via the austenitic temperature of the boron steel. In order to avoid scaling by reacting with the atmospheric oxygen, the heating is carried out in an inert gas atmosphere, for example with the protective gas Ar gon.

Nach der Aufheizung, die einen Teil des Härteverfahrens dar stellt, wird das Hohlprofil 1 mittels eines Roboters zur Ver meidung von Wärmeverlusten und damit dem Eintreten eines uner wünschten vorschnell eintretenden Härtevorgangs schnellstmög lich in die Gravur 7 eines zweigeteilten Gesenkes 8 (Fig. 3) eingelegt. Dieses wird sodann mit Dichtstempeln 9 und 10 ver schlossen. Die Dichtstempel weisen einen Fluidkanal 11 auf, der einerseits über einen Zulauf 12 an einen ein flüssiges Medium führenden Kühlkreislauf über eine Fluidpumpe oder einem geodä tisch über dem Gesenk 8 gelegenen Fluidreservoir angeschlossen ist (Pfeil einwärts bei Dichtstempel 9) und andererseits über einen Ablauf 13 mit einem Auffangbecken und/oder mit dem besag ten mit einem Wärmetauscher ausgestatteten Kühlkreislauf ver bunden ist (Pfeil auswärts bei Dichtstempel 10). Unmittelbar nach Verschließen der Hohlprofilenden 2 und 3 wird ein flüssi ges unter hohem Druck stehendes Kühlmedium, vorzugsweise ein Drucköl, über den Zulauf 12, den Fluidkanal 11 der Dichtstempel 9 und 10 und den Ablauf 13 durch das Hohlprofil 1 hindurchge leitet, wodurch das Hohlprofil 1 von innen abgeschreckt wird. Gleichzeitig wird das Hohlprofil 1 von außen abgeschreckt, in dem ein Kühlmedium, beispielsweise Wasser durch im Gesenk 8 gravurnah ausgebildete Kühlkanäle 14 hindurch geleitet wird und dabei Wärmeenergie in ausreichendem Maß abtransportiert. After heating, which is part of the hardening process, the hollow profile 1 is inserted as quickly as possible in the engraving 7 of a two-part die 8 ( FIG. 3) by means of a robot to avoid heat losses and thus the occurrence of an undesired, rapidly occurring hardening process . This is then closed with seals 9 and 10 ver. The sealing stamps have a fluid channel 11 which is connected on the one hand via an inlet 12 to a cooling circuit carrying a liquid medium via a fluid pump or a fluid reservoir located above the die 8 (arrow inward at sealing stamp 9 ) and on the other hand via an outlet 13 with a catch basin and / or with the said cooling circuit equipped with a heat exchanger is connected (arrow outwards at sealing plunger 10 ). Immediately after closing the hollow profile ends 2 and 3 , a liquid under high pressure cooling medium, preferably a pressure oil, via the inlet 12 , the fluid channel 11 of the sealing plunger 9 and 10 and the outlet 13 passes through the hollow profile 1 , whereby the hollow profile 1 is quenched from the inside. At the same time, the hollow profile 1 is quenched from the outside, in which a cooling medium, for example water, is passed through cooling channels 14 formed close to the gravure in the die 8 and thereby removes sufficient heat energy.

Nach dem Abschrecken wird das so gehärtete Hohlprofil bei Be darf, d. h. wenn trotz des entgegenwirkenden Druckes des durch das Hohlprofil 1 hindurchgeleiteten Kühlmediums durch eine ab schreckungsbedingte radiale Schrumpfung eine Formänderung des Hohlprofiles 1 aufgetreten ist, im Gesenk 8 gelassen. Das Hohl profil 1 wird mit dem Drucköl befüllt und dann der Ablauf 13 geschlossen. Über den Zulauf 12, der mit einer Fluidhochdruc kerzeugungsanlage in Verbindung steht, wird auf das Hohlprofil 1 ein Fluidhochdruck ausgeübt, so daß sich dieses im üblichen geringen Kalibrierungsausmaß aufweitet. Bei der Aufweitung wer den die Dichtstempel 9 und 10 von Hydraulikzylindern 15 in Po sition gehalten.After quenching, the hollow section hardened in this way is allowed to be loaded, ie if a change in shape of the hollow section 1 has occurred despite the counteracting pressure of the cooling medium passed through the hollow section 1 due to radial shrinkage due to the shrinkage, it is left in the die 8 . The hollow profile 1 is filled with the pressure oil and then the drain 13 is closed. Via the inlet 12 , which is in communication with a Fluidhochdruc kerzeugungsanlage, a fluid high pressure is exerted on the hollow profile 1 , so that this expands in the usual small calibration. When widening who the sealing plunger 9 and 10 of hydraulic cylinders 15 held in position.

Das abgeschreckte und kalibrierte Hohlprofil 1 wird aus dem Ge senk 8 entnommen und in einem Wärmeofen auf eine Temperatur zwischen 200°C und 300°C angelassen und somit vergütet.The quenched and calibrated hollow profile 1 is removed from the Ge lower 8 and tempered in a heating furnace to a temperature between 200 ° C and 300 ° C and thus tempered.

Abschließen wird das vergütete Hohlprofil 1 gemäß Fig. 4 in ei ne Schneidstation plaziert, in der dessen für eine Weiterverar beitung des Hohlprofiles 1 aufgrund der Aufweitung und der Quetschung unbrauchbare Enden 2 und 3 abgetrennt werden. Dies kann vorzugsweise mittels Laser 16 erfolgen.Complete, the coated hollow profile 1 according to Fig. Placed in egg ne cutting station 4, in which for a Weiterverar processing of the hollow section 1 due to the expansion and the pinch unusable ends 2 and 3 be separated. This can preferably be done by means of laser 16 .

Claims

1. A process for the production of a hollow profile ( 1 ), wherein a hollow profile blank consisting of a hardenable steel is clearly divided into its cross-sectional shape by means of a fluidic internal high pressure in its final shape according to the engraving ( 7 ) of the blank receiving an upper and a lower tool Internal high-pressure forming tool is cold-formed, then heated to a temperature above the austenite temperature, immediately thereafter in a closed die ( 8 ) under a fluidic internal pressure counteracting a shrinking process of the hollow profile ( 1 ) and then quenched to a temperature at which has essentially completely transformed the original austenitic structure into a Marten sit or bainite structure, and is then tempered to a temperature between 200 and 300 ° C.

2. The method according to claim 1, characterized in that the heating of the hollow profile ( 1 ) takes place within the internal high pressure forming tool.

3. The method according to claim 2, characterized in that the heating of the hollow profile ( 1 ) takes place inductively.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the heated hollow profile ( 1 ) in the shape-reducing Ge gravure engraving ( 7 ) via heat conduction by cooling the engraving ( 7 ) and through a through the hollow profile ( 1 ) passed through lumen flow a liquid cooling medium is quenched.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the quenching and heating in the same die ( 8 ) it follows.

6. The method according to claim 1, characterized in that the quenching and the hydroforming takes place simultaneously and in two separate engravings ( 7 ) of the die ( 8 ).

7. The method according to claim 1, characterized in that the cold-formed hollow profile ( 1 ) is removed from the internal high-pressure forming tool and is fed to an oven in which the hollow profile ( 1 ) is heated by heat radiation or inductively, and that the heated hollow profile ( 1 ) in a form-fitting die engraving ( 7 ) via heat conduction by cooling the engraving ( 7 ) and by a volume flow of a cooling medium passed through the hollow profile ( 1 ).

8. The method according to claim 7, characterized, that the heating takes place in an inert gas atmosphere.

9. The method according to any one of claims 7 or 8, characterized in that the heated hollow profile ( 1 ) on the transport from the furnace to the die ( 8 ), in which the hollow profile ( 1 ) is quenched, is held under an inert gas atmosphere.

10. The method according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the ends ( 2 , 3 ) of the hollow profile ( 1 ) are separated in the heated state.

11. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the ends ( 2 , 3 ) of the hollow profile ( 1 ) are separated after quenching, in particular by means of a jet cutting process.

12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the hollow profile ( 1 ) is calibrated after quenching in an internal high pressure forming tool by means of high internal fluid pressure.

13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized, that quenching with a non-oxidizing medium, in particular with a high temperature oil.

14. The method according to any one of claims 7 to 10, characterized in that the heated hollow profile ( 1 ) in the die ( 8 ) from insertion into the engraving ( 7 ) to quenching by tempering the Geses kes ( 8 ) thermal energy is supplied.