DE10120919A1

DE10120919A1 - Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Blechprofils

Info

Publication number: DE10120919A1
Application number: DE10120919A
Authority: DE
Inventors: Ludger Gehringhoff; Hans-Juergen Knaup; Udo Klasfauseweh; Werner Boehmer
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2002-10-31
Also published as: EP1253208B1; ATE270713T1; EP1253208A1; ES2223991T3; DE50200587D1; CZ298312B6

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Blechprofils aus einer Platine, die in einem Pressenwerkzeug zum Blechprofil warm umgeformt und gehärtet wird. Am Blechprofil werden aus der Ebene der Platine vorstehende Referenzpunkte erzeugt, die zur Lageorientierung des Blechprofils in nachfolgenden Fertigungsoperationen dienen. Erfindungsgemäß werden die Referenzpunkte beim Umformvorgang aus ungelochten Bereichen der Platine ausgeformt. Hierbei können die Referenzpunkte in Form von randseitigen Verprägungen oder als Durchstellungen im Blechprofil erzeugt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Blech profils aus einer Platine oder einem Halbzeug gemäß den Maßnahmen im Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Durch die DE 24 52 486 A1 zählt ein Verfahren zur Herstellung eines ge härteten Blechprofils aus einer Platine in einem Presshärtverfahren zum Stand der Technik, bei dem eine aus härtbarem Stahl bestehende Platine auf Härtetemperatur erhitzt, dann in einem Pressenwerkzeug warm umge formt und anschließend ausgehärtet wird, während das Blechprofil im Pres senwerkzeug verbleibt. Da das Blechprofil bei der im Zuge des Härtungsvor gangs vorgenommenen Kühlung im Pressenwerkzeug eingespannt ist, erhält man ein Produkt mit guter Maßhaltigkeit.

Im Rahmen der WO 99/07492 ist vorgesehen, das vorbeschriebene Press härtverfahren zu modifizieren und im Pressenwerkzeug die randseitigen Be reiche von vorgefertigten Löchern abzubiegen, so dass Kragen entstehen.

Dies geschieht im Pressenwerkzeug vor dem Härten. Die Öffnungen im Blechprofil sollen als Durchführungslöcher für Befestigungsschrauben die nen. Denkbar ist es, solche Löcher auch zur Lageorientierung des Blechpro fils in nachfolgenden Fertigungsoperationen heranzuziehen.

Unvorteilhaft ist die Vorfertigung der Löcher in der Ausgangsplatine. Dies ist mit zusätzlichem Fertigungs- und Logistikaufwand verbunden. Auch ist die Maßgenauigkeit des hergestellten Blechprofils in die Abhängigkeit der Vorlo chung gestellt. Werden die vorgegebenen Toleranzen verlassen, ist das Blechprofil unbrauchbar. Insbesondere bei Blechprofilen mit komlizierteren Geometrien muss mit größerem Ausschuss im Zuschnitt der Platinen kalku liert werden.

Das Warmumformen und Härten im Pressenwerkzeug hat aufgrund der durch die Kombination von Umform- und Vergütungsvorgang in einem Werk zeug rationellen Arbeitsweise generell Vorteile. Es kann jedoch trotz der Ein spannung des Blechprofils im Werkzeug aufgrund von Wärmespannungen zu nicht exakt vorherbestimmbarem Verzug am Bauteil kommen. Dieser kann sich nachteilig auf nachgeschaltete Fertigungsoperationen auswirken. Abhilfe können hier Referenzpunkte am Blechprofil schaffen, die zur Lage orientierung des Blechprofils in nachfolgenden Fertigungsoperationen herangezogen werden.

Der Erfindung liegt daher ausgehend von dem im Stand der Technik be kannten Verfahren die Aufgabe zugrunde, dieses rationeller und effizienter zu gestalten und den Fertigungsablauf von Blechprofilen zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung in einem Verfahren nach Patentanspruch 1. Dieses individualisiert sich dadurch, dass Kragen beim Umformvorgang im Pressenwerkzeug aus ungelochten Bereichen der Platine ausgeformt werden. Ein Vorlochen der Platinen entfällt vollkommen. Dieser komplette Arbeitsschritt in der Vorfertigung kann entfallen. Hierdurch werden Werkzeug- und Arbeitskosten eingespart. Da die Kragen unmittelbar im Pressenwerkzeug erzeugt werden, kann der Zuschnitt der Platinen bzw. die Fertigung der Halbzeuge unabhängig von den Kragen erfolgen. Auch dies führt zu einer Rationalisierung des Verfahrens.

Als Ausgangsprodukt kommt eine Platine aus härtbarem Stahlblech zum Einsatz. Diese kann bereits einen formvorbereitenden Profilschnitt erfahren haben. Auch vorgeformte Blechteile als Halbzeuge können erfindungsgemäß weiter verarbeitet werden.

Die im Pressenwerkzeug im bzw. am Blechprofil erzeugten Kragen können als Referenzpunkte zur Lageorientierung des Blechprofils in nachfolgenden Fertigungsoperationen oder zur Versteifung des Blechprofils bzw. als Mon tagelöcher dienen.

Wie bereits erwähnt ist ein Vorlochen nicht erforderlich. Diese Ausführungs form ist wirtschaftlich und logistisch vorteilhaft. Auch ist keine erhöhte Posi tioniergenauigkeit des Rohlings, also der Platine bzw. des Halbzeugs im Pressenwerkzeug erforderlich. Eine Abstimmung der Positionierung einer Vorlochung zum Formenstempel ist nicht nötig. Weiterhin vorteilhaft ist die Einhaltung einer konstanten Kragenhöhe.

Bevorzugt kommt eine Platine bzw. ein Halbzeug aus einem Stahl zum Ein satz, der in Gewichtsprozenten ausgedrückt besteht aus Kohlenstoff (C) 0,19 bis 0,25, Silizium (Si) 0,15 bis 0,50, Mangan (Mn) 1,10 bis 1,40, Titan (Ti) 0,020 bis 0,050, Bor (B) 0,002 bis 0,005, Aluminium (Al) 0,02 bis 0,06 sowie Phosphat (P) in einem Anteil bis max. 0,025, Schwefel (S) max. 0,015, Chrom (Cr) max. 0,35 und Molybdän (Mo) max. 0,35, wobei der Rest Eisen (Fe) ist einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen.

Die Platine bzw. das Halbzeug aus Stahlblech wird auf Härtungstemperatur, das heißt auf eine über Ac₃ liegende Temperatur erhitzt, wo sich der Stahl in austenitischem Zustand befindet. In der Regel liegt diese Temperatur zwi schen 775°C und 1000°C. Anschließend erfolgt der Umformvorgang im Pressenwerkzeug, worauf durch Kühlung das Härten einsetzt. Hierbei stellt sich ein feinkörniges martensitisches oder bainitisches Werkstoffgefüge ein. Das Blechprofil befindet sich während des Härtungsvorgangs eingespannt im Pressenwerkzeug. Die hierbei vorgenommene Kühlung kann direkt oder indirekt durchgeführt werden. Bei der direkten Kühlung wird das Blechprofil unmittelbar in Kontakt mit einem Kühlmittel gebracht. Bei der indirekten Kühlung wird das Pressenwerkzeug bzw. Teile hiervon gekühlt.

Gemäß den Maßnahmen von Patentanspruch 2 werden die Kragen in Form von randseitigen Verprägungen am Blechprofil erzeugt. Hierbei wird ein Kra gen am Bauteilrand während des Pressenvorgangs vor dem Härten spanlos hergestellt. Die Kragen dienen als Referenzpunkte zur Lageorientierung des Blechprofils in nachfolgenden Fertigungsoperationen. Anhand der Referenz punkte wird das Blechprofil aufgenommen bzw. ausgerichtet. Dies ist von besonderem Vorteil, weil es infolge des Warmumformvorgangs am umge formten Blechprofil zu nicht exakt vorbestimmbarem Verzug kommen kann. Über die Referenzpunkte kann jedoch eine Lageorientierung sichergestellt werden, an der sich die nachfolgenden Fertigungsoperationen ausrichten. Hierdurch wird eine gleichbleibende Qualität und Reproduzierbarkeit auch bei einer Fertigung in hohen Stückzahlen sichergestellt. Die Kragen können auch zur Versteifung des Blechprofils beitragen.

Für die Praxis vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung des erfindungsge mäßen Verfahrens nach Anspruch 3. Danach werden die Kragen als Durch stellungen im Blechprofil erzeugt. Das Lochen und Durchstellen erfolgt quasi in einem Arbeitsgang bzw. in unmittelbar aufeinander folgenden Operationen im Pressenwerkzeug.

Zur Herstellung einer Durchstellung kann zunächst eine topfartige Ausfor mung am Blechprofil ausgebildet werden, deren Boden anschließend herausgetrennt wird, wie dies Anspruch 4 vorsieht.

Möglich ist auch, dass zur Herstellung einer Durchstellung im Pressenwerk zeug eine Öffnung im Blechprofil erzeugt wird mit gleichzeitiger kragenartiger Umstellung der randseitigen Bereich der Öffnung (Anspruch 5).

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Blechprofil mit einem Kragen in Form einer randseitigen Verprägung;

Fig. 2 im Schema ein erstes Pressenwerkzeug und die Vorgehens weise zur Herstellung einer Durchstellung an einem Blechprofil;

Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem Blechprofil in perspektivischer An sicht mit der Darstellung einer Durchstellung und

Fig. 4 wiederum technisch vereinfacht ein zweites Pressenwerkzeug und die Vorgehensweise zur Herstellung einer Durchstellung an einem Blechprofil.

Fig. 1 zeigt ein Blechprofil 1 bzw. einen Ausschnitt daraus mit einem rand seitigen Kragen in Form einer in Bildebene nach oben ausgestellten Ver prägung 2. Das Blechprofil 1 wird aus einer anfangs ebenen Platine 3 aus Stahlblech hergestellt. Die Platine 3 ist in der Fig. 1 durch die gestrichelte Linie angedeutet. Bei der Herstellung des Blechprofils 1 wird die Platine 3 in einem Pressenwerkzeug warm umgeformt, und zwar bei einer Härtungstem peratur zwischen 700°C und 1100°C. Noch im Pressenwerkzeug einge spannt ist das Blechprofil 1 dann durch schnelle Abkühlung gehärtet worden. Im Zuge des Umformvorgangs ist die Verprägung 2 am Blechprofil 1 erzeugt worden. Eine solche Verprägung 2 am Rand des Blechprofils 1 dient als Referenzpunkt zur Lageorientierung des Blechprofils 1 in nachfolgenden Fertigungsoperationen. Man erkennt, dass die Verprägung 2 aus der Ebene des Blechprofils 1 bzw. der ursprünglichen Platine 3 vorsteht.

In der Fig. 2 ist ein Pressenwerkzeug 4 dargestellt mit einer unteren Matrize 5, einem oberen Stempel 6 und einem Niederhalter 7, der das Bauteil (Pla tine) im Pressenwerkzeug 4 fixiert. Der Stempel 6 wird bem Umformvorgang von seiner oberen Ausgangslage abgesenkt. Beim Niedergang des Stem pels 6 wird zunächst eine topfartige Ausformung an der Platine bzw. des hieraus warmgeformten Blechprofils 8 erzeugt. Bei Erreichen der Schneid kante 9 an der Matrize 5 wird durch den Stempel 6 die Blechronde am Bo den 10 der Ausformung herausgetrennt. Die so erstellte Durchstellung 11 im Blechprofil 8 dient erfindungsgemäß als Referenzpunkt zur Ausrichtung und Lageorientierung des Blechprofils 8 zur Versteifung des Blechprofils oder als Montageloch zur Durchführung einer Schraube oder ähnlichem. Wie zuvor beschrieben wird auch das Blechprofil 8 im Pressenwerkzeug 4 eingespannt gehärtet.

Bei dem in der Fig. 4 dargestellten Pressenwerkzeug 12 wird eine Platine 13 in einer unteren Matrize 14 durch einen Niederhalter 15 gehalten. Die linke Bildhälfte zeigt die Ausgangslage der Platine 13 im Pressenwerkzeug 12 vor dem Umformvorgang. Hierbei ist die Platine 13 durch den oberen Niederhalter 15 und einem unteren Stempel 16 eingespannt. Der untere Stempel 16 befindet sich mittig im Freiformraum 17 der Matrize 14. Im Nie derhalter 15 ist ein Schneidwerkzeug in Form einer Loch- und Durchstell hülse 18 geführt verlagerbar angeordnet. Dieses trennt beim mit dem Hub des Pressenwerkzeugs 12 konform gehenden Schneidvorgang in der Ab wärtsbewegung eine Öffnung 19 in die Platine 13 bzw. das hieraus erzeugte Blechprofil 20. Gleichzeitig werden mit der Abwärtsbewegung des Schneid werkzeugs 18 die randseitigen Bereiche 21 der Öffnung 19 kragenartig um gestellt und so eine Durchstellung 22 im Blechprofil 20 erzeugt.

Der in Fig. 3 dargestellte Ausschnitt aus einem Blechprofil 8 bzw. 20 zeigt eine Durchstellung 12, 22, so wie sie in einer Vorgehensweise gemäß den Fig. 2 bzw. 4 beschrieben, erzeugt worden ist. In der Regel dienen zwei solcher Durchstellungen 12, 22 als Referenzpunkte in einem Blechprofil 8, 20 zur Lageorientierung desselben in nachfolgenden Fertigungsoperationen. Die Referenzpunkte werden zur Aufnahme und Orientierung eines Blechpro fils 8, 20 bei Schneidoperationen, beispielsweise Laserschneiden, Fügeope rationen etc. herangezogen. Auch zur koordinatenmäßigen Erfassung und Justierung des Blechprofils 8, 20 in numerisch gesteuerten Anlagen können die Referenzpunkte genutzt werden.

Grundsätzlich können die Durchstellungen 12 bzw. 22 aber auch zur Ver steifung oder als Montageöffnungen im Blechprofil 8, 22 dienen.

Bezugszeichenaufstellung

1

Blechprofil

2

Verprägung

3

Platine

4

Pressenwerkzeug

5

Matrize

6

Stempel

7

Niederhalter

8

Blechprofil

9

Schneidkante

10

Boden

11

Durchstellung

12

Pressenwerkzeug

13

Platine

14

Matrize

15

Niederhalter

16

unterer Stempel

17

Freiformraum

18

Schneidwerkzeug

19

Öffnung

20

Blechprofil

21

randseitiger Bereich v.

19

22

Durchstellung

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Blechprofils aus einer Platine oder einem Halbzeug, die in einem Pressenwerkzeug zum Blechprofil warm umgeformt und gehärtet wird, wobei am Blechprofil aus der Ebene der Platine vorstehende Kragen vorgesehen werden, dadurch ge kennzeichnet, dass beim Umformvorgang die Kragen aus unge lochten Bereichen der Platine ausgeformt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kragen in Form von randseitigen Verprägungen (2) am Blechprofil (1) erzeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kragen als Durchstellungen (12, 22) im Blechprofil (8, 20) erzeugt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung einer Durchstellung (12) zunächst eine topfartige Ausfor mung gebildet und danach der Boden (10) der Ausformung herausge trennt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung einer Durchstellung (22) eine Öffnung (19) im Blechprofil (20) mit kragenartiger Umstellung ihrer randseitigen Bereiche (21) erzeugt wird.