DE10120919A1 - Process for producing a hardened sheet metal profile - Google Patents
Process for producing a hardened sheet metal profileInfo
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Abstract
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.The invention relates to a method for producing a hardened sheet Profiles from a blank or semi-finished product according to the measures in Preamble of claim 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.DE 24 52 486 A1 counts a method for producing a ge hardened sheet profile from a board in a press hardening process for State of the art in which a circuit board made of hardenable steel heated to hardening temperature, then warmly turned in a press tool forms and then cured while the sheet profile in the Pres tool remains. Since the sheet profile in the course of the hardening process cooling is clamped in the press tool to get a product with good dimensional accuracy.
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. Within the scope of WO 99/07492 it is provided that the press described above Modify the hardening process and the edge Be turn rich from prefabricated holes, so that collars arise.
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.This happens in the press tool before hardening. The openings in the Sheet metal profile should serve as through holes for fastening screws NEN. Such holes are also conceivable for the orientation of the sheet metal pro to use fils in subsequent manufacturing operations.
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.The prefabrication of the holes in the output board is disadvantageous. This is associated with additional manufacturing and logistics expenses. That too is Dimensional accuracy of the manufactured sheet metal profile depending on the preload posed. If the specified tolerances are left, that is Sheet profile unusable. Especially for sheet metal profiles with more complicated ones Geometries must be calcined with a larger amount of scrap in the cutting of the boards be lated.
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.The hot forming and hardening in the press tool has due to the by combining the forming and tempering process in one plant efficient working method generally benefits. However, despite the one tension of the sheet profile in the tool due to thermal stress there is a delay in the component that cannot be predicted exactly. This can adversely affect downstream manufacturing operations. This can be remedied by reference points on the sheet profile that relate to the location Orientation of the sheet profile in subsequent manufacturing operations be used.
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.The invention is therefore based on that be in the prior art knew processes based on the task, this rational and efficient to design and improve the manufacturing process of sheet metal profiles.
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.According to the invention, this object is achieved in a method according to claim 1. This is individualized in that collar during the forming process in the press tool from unperforated areas of the Board are formed. There is no need to prepunch the boards. This complete work step in prefabrication can be omitted. hereby tool and labor costs are saved. Because the collar immediately can be created in the press tool, the blanks of the blanks or the semi-finished products are made independently of the collar. Also this leads to a rationalization of the procedure.
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.A circuit board made of hardenable steel sheet is used as the starting product Commitment. This can already experience a profile section that prepares the shape to have. Preformed sheet metal parts as semi-finished products can also be used according to the invention to be processed further.
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.The collars created in the press tool in or on the sheet metal profile can as reference points for the orientation of the sheet metal profile in the following Manufacturing operations or to stiffen the sheet profile or as Mon serve day holes.
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.As already mentioned, prepunching is not necessary. This execution form is economically and logistically advantageous. Also, there is no raised posi tioning accuracy of the blank, that is, the blank or semi-finished product Press tool required. A coordination of the positioning of one Pre-perforation to the die stamp is not necessary. The is also advantageous Maintaining a constant collar height.
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.Preferably, a blank or semi-finished product made of steel is used, which is expressed in percentages by weight of carbon (C) 0.19 to 0.25, silicon (Si) 0.15 to 0.50, manganese (Mn) 1 , 10 to 1 , 40 , titanium (Ti) 0.020 to 0.050, boron (B) 0.002 to 0.005, aluminum (Al) 0.02 to 0.06 and phosphate (P) in a proportion up to max. 0.025, sulfur (S) max. 0.015, chrome (Cr) max. 0.35 and molybdenum (Mo) max. 0.35 with the remainder being iron (Fe) including melting impurities.
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.The blank or semi-finished product made of sheet steel is heated to the hardening temperature, that is to say to a temperature above Ac 3 , where the steel is in the austenitic state. As a rule, this temperature is between 775 ° C and 1000 ° C. Then the forming process takes place in the press tool, whereupon the hardening begins by cooling. This results in a fine-grained martensitic or bainitic material structure. The sheet profile is clamped in the press tool during the hardening process. The cooling performed here can be carried out directly or indirectly. In direct cooling, the sheet profile is brought into direct contact with a coolant. With indirect cooling, the press tool or parts thereof are cooled.
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.According to the measures of claim 2, the collar is in shape embossed edges on the sheet profile. Here a Kra chipless on the edge of the component during the press process before hardening manufactured. The collars serve as reference points for the orientation of the position Sheet metal profile in subsequent manufacturing operations. Using the reference points, the sheet profile is picked up or aligned. This is from special advantage because it is due to the hot forming process on the reverse formed sheet metal profile can lead to a delay that cannot be exactly predetermined. However, orientation can be ensured via the reference points to which the subsequent manufacturing operations are based. This also ensures consistent quality and reproducibility ensured in high volume production. The collar can also contribute to the stiffening of the sheet metal profile.
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. In practice, an embodiment of the invention is also advantageous The method according to claim 3. Thereafter, the collars as through positions created in the sheet profile. Punching and putting through is practically done in one operation or in successive operations in the press tool.
Zur Herstellung einer Durchstellung kann zunächst eine topfartige Ausfor mung am Blechprofil ausgebildet werden, deren Boden anschließend herausgetrennt wird, wie dies Anspruch 4 vorsieht.To create an extension, a pot-like shape can first be used tion on the sheet metal profile, the bottom of which is then formed is separated out, as provided for in claim 4.
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).It is also possible to create an extension in the press plant an opening in the sheet profile is created with a collar-like at the same time Conversion of the peripheral area of the opening (claim 5).
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:The invention is illustrated below with reference to the drawings Embodiments described in more detail. Show it:
Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Blechprofil mit einem Kragen in Form einer randseitigen Verprägung; Figure 1 shows a section of a sheet metal profile with a collar in the form of an embossed edge.
Fig. 2 im Schema ein erstes Pressenwerkzeug und die Vorgehens weise zur Herstellung einer Durchstellung an einem Blechprofil; Fig. 2 in the diagram a first press tool and the procedure for producing an extension on a sheet metal profile;
Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem Blechprofil in perspektivischer An sicht mit der Darstellung einer Durchstellung und Fig. 3 shows a section of a sheet metal profile in perspective view with the representation of an extension and
Fig. 4 wiederum technisch vereinfacht ein zweites Pressenwerkzeug und die Vorgehensweise zur Herstellung einer Durchstellung an einem Blechprofil. Fig. 4 is again technically easier, a second press tool and the procedure for the preparation of a through position to a sheet metal profile.
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. Fig. 1 shows a sheet-metal profile 1 and a section thereof with a peripheral collar in the form of an embossment in the image plane upwards issued Ver 2. The sheet profile 1 is made from an initially flat plate 3 made of sheet steel. The circuit board 3 is indicated in FIG. 1 by the dashed line. In the manufacture of the sheet profile 1 , the plate 3 is hot formed in a press tool, namely at a hardening temperature between 700 ° C and 1100 ° C. Clamped in the press tool, the sheet profile 1 is then hardened by rapid cooling. In the course of the forming process, the embossing 2 was created on the sheet profile 1 . Such an embossing 2 on the edge of the sheet profile 1 serves as a reference point for the orientation of the sheet profile 1 in subsequent manufacturing operations. It can be seen that the embossing 2 protrudes from the plane of the sheet metal profile 1 or the original board 3 .
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.In Fig. 2, a press tool 4 is shown with a lower die 5 , an upper punch 6 and a hold-down 7 , which fixes the component (Pla tine) in the press tool 4 . The stamp 6 is lowered during the forming process from its upper starting position. When the stem 6 dies, a pot-like shape is first produced on the board or the sheet metal profile 8 thermoformed therefrom. When the cutting edge 9 on the die 5 is reached, the sheet metal blanks on the die 10 of the formation are separated out by the punch 6 . The through-hole 11 thus created in the sheet-metal profile 8 is used according to the invention as a reference point for the alignment and orientation of the sheet-metal profile 8 for stiffening the sheet-metal profile or as an assembly hole for carrying out a screw or the like. As described above, the sheet metal profile 8 is also hardened in the press tool 4 .
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. In the press tool 12 shown in FIG. 4, a blank 13 is held in a lower die 14 by a hold-down device 15 . The left half of the picture shows the starting position of the board 13 in the press tool 12 before the forming process. Here, the board 13 is clamped by the upper hold-down device 15 and a lower punch 16 . The lower punch 16 is located in the center of the free-form space 17 of the die 14 . In never derhalter 15 , a cutting tool in the form of a hole and bushing 18 is guided displaceably arranged. This separates in the downward movement an opening 19 into the plate 13 or the sheet profile 20 produced therefrom when the cutting process conforms to the stroke of the press tool 12 . At the same time, with the downward movement of the cutting tool 18, the edge regions 21 of the opening 19 are placed in a collar-like manner and thus an extension 22 in the sheet profile 20 is generated.
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.The section of a sheet metal profile 8 or 20 shown in FIG. 3 shows an extension 12 , 22 , as has been generated in a procedure according to FIGS. 2 and 4. As a rule, two such passages 12 , 22 serve as reference points in a sheet metal profile 8 , 20 for the orientation of the same in subsequent manufacturing operations. The reference points are used to record and orient a Blechpro fils 8 , 20 during cutting operations, for example laser cutting, joining operations, etc. The reference points can also be used for the coordinate-related detection and adjustment of the sheet metal profile 8 , 20 in numerically controlled systems.
Grundsätzlich können die Durchstellungen 12 bzw. 22 aber auch zur Ver steifung oder als Montageöffnungen im Blechprofil 8, 22 dienen. In principle, the penetrations 12 and 22 can also serve for stiffening or as mounting openings in the sheet metal profile 8 , 22 .
11
Blechprofil
metal profile
22
Verprägung
Verprägung
33
Platine
circuit board
44
Pressenwerkzeug
Press tool
55
Matrize
die
66
Stempel
stamp
77
Niederhalter
down device
88th
Blechprofil
metal profile
99
Schneidkante
cutting edge
1010
Boden
ground
1111
Durchstellung
by position
1212
Pressenwerkzeug
Press tool
1313
Platine
circuit board
1414
Matrize
die
1515
Niederhalter
down device
1616
unterer Stempel
lower stamp
1717
Freiformraum
Freeform space
1818
Schneidwerkzeug
cutting tool
1919
Öffnung
opening
2020
Blechprofil
metal profile
2121
randseitiger Bereich v. edge area v.
1919
2222
Durchstellung
by position
Claims (5)
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| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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Owner name: BENTELER AUTOMOBILTECHNIK GMBH, 33104 PADERBORN, D |
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