DE102004019693B4

DE102004019693B4 - Verfahren zum Herstellen eines gehärteten Blechprofils

Info

Publication number: DE102004019693B4
Application number: DE102004019693.1A
Authority: DE
Inventors: Dirk Jäschke; Roland Malek
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2017-10-26
Anticipated expiration: 2024-04-21
Also published as: DE102004019693A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines gehärteten Blechprofils (13), wobei das Blechprofil (13) auf eine Härtetemperatur erwärmt und nachfolgend in einem Formwerkzeug (2) umgeformt und abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Abkühlens durch Lochen mittels eines Lochwerkzeugs (12) eine Ausnehmung (11) in das Blechprofil (13) eingebracht wird, wobei das Lochwerkzeug (12) unmittelbar nach dem Lochen des Blechprofils (13) aus diesem wieder herausgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines gehärteten Blechprofils, wobei das Blechprofil auf eine Härtetemperatur erwärmt und nachfolgend in einem Formwerkzeug umgeformt und abgekühlt wird.
Ein vorgenanntes Verfahren zum Herstellen eines gehärteten Blechprofils ist aus DE 24 52 486 A1 bekannt. Danach erfolgt die Herstellung aus einer Platine in einem Presshärteverfahren, wobei ein aus härtbarem Stahl bestehendes Blechprofil auf eine Härtetemperatur erhitzt wird. Anschließend wird es mittels einer Warmumformung in einem entsprechenden Pressenwerkzeug umgeformt. Abschließend wird das Blechprofil ausgehärtet, wobei es in dem Pressenwerkzeug verbleibt.
Weiterhin ist das eingangs genannte Verfahren auch aus DE 101 49 221 C1 , DE 101 49 220 C1 , DE 101 20 919 A1 , DE 101 28 200 A1 bekannt. Dabei wird nach DE 101 49 221 C1 an einer gegebenenfalls vorgeformten Platine zunächst zumindest eine topfartige Ausformung ausgebildet, und anschließend wird die Platine in einem Pressenwerkzeug zu einem Blechprofil warm umgeformt und gehärtet. DE 101 49 220 C1 betrifft eine Platine aus Stahlblech, an welcher zunächst ein Durchzug mit einem vorstehenden Kragen erzeugt wird, bevor die Platine erwärmt und in einem ebenfalls offenbarten Pressenwerkzeug zu einem Blechprofil warm umgeformt und gehärtet wird. Nach DE 101 20 919 A1 wird eine Platine in einem Pressenwerkzeug zu einem Blechprofil warm umgeformt und gehärtet. Am Blechprofil werden aus der Ebene der Platine vorstehende Referenzpunkte erzeugt, die zur Lageorientierung des Blechprofils in nachfolgenden Fertigungsoperationen dienen sollen. Bei dem Verfahren gemäß DE 101 28 200 A1 werden zunächst an einer Platine Durchzüge mit vorstehenden Kragen sowie zwei nutartige Sicken erzeugt. Auf den Sicken liegend wird die Platine dann auf einem Fördermittel in einem Ofen erwärmt, anschließend in einem Pressenwerkzeug zu einem Blechprofil warm umgeformt und dann gehärtet.
Darüber hinaus offenbart DE 197 52 156 A1 ein Verfahren zum Herstellen von Werkstücken durch Stanzen, bei dem ein Werkstoffstreifen vor dem Stanzen auf eine Halbwarmtemperatur zwischen 480°C und 820°C (Anlasstemperatur) erwärmt wird. Dieses Verfahren sieht bei einem umzuformenden Werkstück eine Temperaturhaltung vor, wobei auf möglichst geringe Temperaturschwankungen geachtet werden soll. Ein gleichzeitiges Härten des Werkstücks ist nach diesem Verfahren somit ausgeschlossen.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Stahldrahtes zur Verwendung als Material eines zweiteiligen Ölringes für einen Verbrennungsmotor offenbart DE 42 00 489 A1 . In dem Verfahren erfolgt ein Glühen des Drahtes mittels eines kontinuierlichen Glühofens, ein Bilden von Öldurchlasslöchern in einem Stegabschnitt des Drahtes durch Stanzen und nachfolgend ein Unterziehen des Drahtes einem kontinuierlichen Härte- und Anlassvorgang.
Allgemein eine aus Stempel, Matrize und Zugbolzen bestehende Lochstanze, insbesondere für Metallbleche und Kunststoffplatten, wobei der Stempel in Form eines Messerkopfes mit einer durchgehenden axialen Bohrung zur Aufnahme eines Zugbolzens ausgebildet ist und an seiner im Gebrauch der Matrize zugewandten Stirnfläche Schrägflächen aufweist, ist aus DE 38 19 369 A1 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem in einem rationellen und ökonomischen Ablauf präzise Ausnehmungen in das Blechprofil einbringbar sind.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem während des Abkühlens durch Lochen mittels eines Lochwerkzeugs eine Ausnehmung in das Blechprofil eingebracht wird, wobei das Lochwerkzeug unmittelbar nach dem Lochen des Blechprofils aus diesem wieder herausgeführt wird.
Vorteillhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der rückbezogenen Unteransprüche.
Dabei fällt unter den Begriff des Lochens beispielsweise auch der Spezialfall des Schaffens von Ausklinkungen, das heißt, dass während des Abkühlens mittels eines Ausklinkwerkzeugs eine Ausnehmung in Form einer Ausklinkung in das Blechprofil eingebracht wird. Auf die erfindungsgemäße Weise wird in dem Blechprofil eine Lochung mit hoher Präzision und ohne Beschädigung des Lochungsrandes und/oder des Lochwerkzeuges eingebracht. Von Vorteil ist es, wenn die Verweilzeit des Lochwerkzeugs in dem Blechprofil sehr kurz ist, da die Temperaturdifferenz, der das Blechprofil unterliegt, und damit auch die Volumenänderung des Blechprofils dann vergleichsweise gering ist. Mit der Erfindung ist auf besonders einfache Weise ein Aufschrumpfen oder Aufschwinden des abkühlenden und sich dabei zusammenziehenden Blechprofils auf das Lochwerkzeug sicher vermieden. Hingegen würde bei Einsatz herkömmlicher Lochverfahren, bei denen ein Lochstempel in einem gelochten Werkstück bis zur Öffnung des Werkzeugs verbleibt und erst beim Öffnen des Werkzeugs rückgeholt wird, ein Aufschrumpfen des Werkstücks auf den Stempel erfolgen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Lochwerkzeug nach dem Lochvorgang sofort wieder in seine Ausgangsstellung zurückgefahren, wodurch ein Aufschrumpfen des Werkstücks auf das Werkzeug zuverlässig verhindert wird. Die Verweilzeit des Blechprofils in dem Formwerkzeug und die Lochzeit können grundsätzlich variiert werden.
Das Lochwerkzeug kann das Blechprofil beispielsweise in einer absätzigen Bewegung lochen. Für eine Werkzeug und Werkstück nur gering beanspruchende, präzise Lochung wird hingegen gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung das Lochwerkzeug aus einer Ruheposition in das Blechprofil dieses durchstoßend in ununterbrochener Bewegung eingeführt. Eine entsprechend vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich zudem, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung das Lochwerkzeug nach dem Lochen in ununterbrochener Bewegung aus dem Blechprofil heraus in seine Ruheposition zurückgeführt wird.
Grundsätzlich ist es vorstellbar, dass das Lochwerkzeug, zum Beispiel in Form eines Bolzens, zur Schaffung der Ausnehmung vollständig durch das Blechprofil hindurchtritt. Das erfindungsgemäße Verfahren wird jedoch erheblich vereinfacht, wenn das Werkzeug zum Beispiel als Stempel ausgebildet ist und beim Lochvorgang eine vorwärts und nach Bewegungsumkehr an einem Totpunkt eine rückwärts gerichtete Bewegung ausführt. Für eine dauerhaft hohe Präzision und Wartungsarmut des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es dann von besonderem Vorteil, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung das Lochwerkzeug ausgehend von seiner Ruheposition über das Erreichen eines Totpunktes nach Durchstoßen des Blechprofils bis zur Rückkehr in die Ruheposition eine ununterbrochene Bewegung mit sofortiger Richtungsumkehr im Totpunkt ausführt. Das Lochwerkzeug befindet sich somit in ständiger Bewegung, solange es mit dem Blechprofil in Kontakt steht. Insbesondere in einer Großserienfertigung, beispielsweise in der Kraftfahrzeugproduktion, sind die vorgenannten Aspekte von hoher, kostenmindernder Bedeutung. Außerdem weist das derart weitegebildete Verfahren eine hohe Prozesssicherheit auf.
Grundsätzlich kann der eigentliche Lochvorgang in einem frei definierbaren Zeitbereich während der Verweilzeit des Blechprofils in dem Formwerkzeug erfolgen; dabei ist es möglich, freizügig auf spezielle Randbedingungen und/oder gewünschte Bearbeitungsergebnisse Rücksicht zu nehmen. Um aber ein nachheriges Wandern in dem sich weiter abkühlenden Blechprofil weitestgehend auszuschließen und um somit die Fertigungspräzision zu erhöhen, ist es gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung besonders günstig, wenn das Lochen des Blechprofils in einem mittleren Zeitbereich bezogen auf die gesamte Verweilzeit des Blechprofils in dem Formwerkzeug erfolgt.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist ein Ausführungsbeispiel davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. In der Zeichnung zeigt in jeweils schematisierter Darstellung
1 eine geschnittene Seitenansicht eines Ausschnittes einer Vorrichtung mit einem Lochwerkzeug in einer ersten Arbeitsstufe,
2 die Vorrichtung nach 1 in einer zweiten Arbeitsstufe und
3 die Vorrichtung nach 1 in einer dritten Arbeitsstufe.
In den 1 bis 3 sind sich jeweils entsprechende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist in geschnittener Seitenansicht ein Ausschnitt einer Vorrichtung zum Umformen und Härten eines Blechprofils 13 aus einer Platine 1 dargestellt. Dazu weist die Vorrichtung ein Formwerkzeug 2 mit einem ersten Werkzeug 3 und einem zweiten Werkzeug 4 auf, zwischen welche Werkzeuge 3, 4 die Platine 1 eingelegt ist. Die Platine 1 ist dabei auf eine Härtetemperatur von in etwa 950°C erwärmt. Das zweite Werkzeug 4 weist ein Lochwerkzeug 12 mit einem hydraulisch angetriebenen Stempel 5 zum Lochen des Blechprofils 13 auf. Der hydraulische Antrieb des Stempels 5 ist durch einen Pfeil 6 symbolisiert. Der Stempel 5 befindet sich in seiner Ruheposition, wobei er mit seinem kopfseitigen Ende 10 an der Platine 1 anliegt. An mit dem Stempel 5 korrespondierender Stelle des ersten Werkzeugs 3 ist ein Schacht 7 vorgesehen, in den der Stempel 5 während des Lochvorgangs eingreifen kann. Eine Mittelachse 8 von Stempel 5 und Schacht 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel senkrecht zur Platine 1 angeordnet, so dass eine gerade, nicht unter einem Winkel ausgeführte Lochung erfolgen kann.
2 zeigt den Ausschnitt der Vorrichtung nach 1 zu einem Zeitpunkt, an dem der Stempel 5 die Platine 1 durchstoßen und seinen Totpunkt, an dem eine Bewegungsumkehr erfolgt, erreicht hat. Aus der Platine 1 ist ein Segment 9 mittels des Stempels 5 herausgeschnitten und in den Schacht 7 des ersten Werkzeugs 3 hineingedrückt. Durch den Schacht 7 wird das Segment 9 aus der Vorrichtung abgeführt. Durch das Herausschneiden des Segmentes 9 ist in der Platine 1 eine Ausnehmung 11 entstanden, die in der hier gezeigten Arbeitsstufe von dem Stempel 5 durchgriffen wird. Der Lochvorgang erfolgt bei gleichzeitiger Abkühlung der Platine 1, zum Beispiel auf in etwa 400°C.
In der in 3 gezeigten Arbeitsstufe ist der Stempel 5 wieder in seine Ruheposition zurückgeführt. Die Rückführung hat unmittelbar mit Erreichen des Totpunktes durch den Stempel 5 eingesetzt. In der Platine 1 bleibt die nunmehr offene Ausnehmung 11 zurück.
Bezugszeichenliste

1: Platine
2: Formwerkzeug
3: Werkzeug
4: Werkzeug
5: Stempel
6: Pfeil
7: Schacht
8: Mittelachse
9: Segment
10: Ende
11: Ausnehmung
12: Lochwerkzeug
13: Blechprofil

Claims

Verfahren zum Herstellen eines gehärteten Blechprofils (13), wobei das Blechprofil (13) auf eine Härtetemperatur erwärmt und nachfolgend in einem Formwerkzeug (2) umgeformt und abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Abkühlens durch Lochen mittels eines Lochwerkzeugs (12) eine Ausnehmung (11) in das Blechprofil (13) eingebracht wird, wobei das Lochwerkzeug (12) unmittelbar nach dem Lochen des Blechprofils (13) aus diesem wieder herausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Abkühlens mittels eines Ausklinkwerkzeugs die Ausnehmung (11) in Form einer Ausklinkung in das Blechprofil (13) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lochwerkzeug (12) aus einer Ruheposition in das Blechprofil (13) dieses durchstoßend in ununterbrochener Bewegung eingeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lochwerkzeug (12) nach dem Lochen in ununterbrochener Bewegung aus dem Blechprofil (13) heraus in seine Ruheposition zurückgeführt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Lochwerkzeug (12) ausgehend von seiner Ruheposition über das Erreichen eines Totpunktes nach Durchstoßen des Blechprofils (13) bis zur Rückkehr in die Ruheposition eine ununterbrochene Bewegung mit sofortiger Richtungsumkehr im Totpunkt ausführt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Lochen des Blechprofils (13) in einem mittleren Zeitbereich bezogen auf die gesamte Verweilzeit des Blechprofils (13) in dem Formwerkzeug (2) erfolgt.